disfuncion endotelial

1. NO
.
a la disfunción endotelial…
Algo mas que una negación
Dr. Armando Rojas Rubio
Escuela de Medicina, Universidad Católica del Maule.

2. “…Envejecemos en la misma medida que lo hace
nuestro endotelio…”
Dr. R. Altschul., 1954.
Endothelium. The MacMillan Company, NewYork, pp. 1–155.
Una premonición al estilo de Leonardo Da Vinci

3. Endotelio vascular
Ocupa un área equivalente a 6 canchas de tenis (adulto 70 Kg.)
Peso total ≈ 1.5 Kg.
Masa celular compuesta por ≈ 1 trillón de celulas endoteliales
Su importancia no esta condicionada por factores
cuantitativos sino cualitativos

4. Permeabilidad Migración células
mononucleares y PMN
Superficie antitrombótica
profibrinolítica
Adhesión células
mononucleares
y PMN
Control crecimiento y
migración CML
Inhibición de la
agregación plaquetaria
Control
vasomotor
Funciones del endotelio vascular
Producción y liberación
de sustancias vasoactivas
Transducción de
fuerzas mecánicas

5. Surgimiento del término disfunción endotelial
Comienzos de los 70 Finales de los 70
Aceleración del proceso aterosclerótico
por remoción de la capa endotelial
Endotelio morfológicamente intacto
en zonas de lesiones
“Disfunción Endotelial”
Michael Gimbrone Jr. J Card Surg 4, 1989
?

6. Disfunción endotelial y Biología vascular.
Un vínculo indisoluble
 Papel paracrino y endocrino del endotelio (ECA, PGI, NO, endotelinas
etc)
 Anormalidades vasomotoras
(vasoespasmo coronario por angiografía, vasoconstricción
paradójica a ACh (*)
 Inflamación, aterosclerosis (Intensa acumulación de células
mononucleares en sitios de lesión, VCAM-1 como molécula prototipo
contraligando VL-4)
 Oxidación y regulación vascular (Oxidación de LDL, producción de
EROs asociada con respuestas inflamatorias en los vasos , Inactivación
del NO por ROS, estatus redox intracelular y activación de NFkB.
Papel protagónico de mecanismos basados en cambios redox).
 Fisiología y Biología molecular y celular de Angiotensina
II; (SAVE y SOLVD (IECA); Ang II inductor de estrés
oxidativo y marcada actividad proinflamatoria).

7. ¿Que se define por disfunción endotelial ?
Disfunción Endotelial:
Primer cambio fenotípico de la vasculatura
expuesta a factores de riesgo aterotrombóticos (●)
Sentido Estrecho (*)
Marcada disminución en la
síntesis/biodisponibilidad de
NO .
Sentido Amplio
Se adiciona un estado de
activación del endotelio
(●) Dr Joseph Loscalzo, Instituto Cardiovascular Whitetaker, Boston, USA

8. Factores de riesgo y consecuencias de la disfunción
endotelial
Factores de riesgo tradicional
Predisposición
genética
Factores
desconocidos
Factores
no tradicionales
Factores
locales
Disfunción endotelial
Lesión y remodelado Inflamación Vasoconstricción Trombosis
vascular

9. Bases moleculares y mecanismos involucrados
en el origen de la disfunción endotelial.

10. Estrés oxidativo. Un denominador común
Estrés oxidativo
hipertensión dislipidemia diabetes hábito de fumar
EROs
↓NO
.
↑ONOO-
Endotelio disfuncional
O2
-
H2
O2
.
OH

11. p47
p40
Fuentes de EROs en la vasculatura
p22
p67
Rac
NOX-4
NADPH oxidasa
O2
-
O2
•Xantina oxidasa
•Respiración mitocondrial
•Ciclooxigenasa
•Lipooxigenasa
•Citocromo P450
•NOS III disfuncional
•Ang II, ET-1, Trombina
•IL-1, TNF-α
•PDGF, IGF, EGF
•Ocupación de LOX-1
•Fuerza de distensión parietal
gp91 phox
Citoesqueleto.
anti-gp91phox
anti-tubulina

12. Interacción de EROs con sistemas de señalización y
consecuencias en la vasculatura
Ca 2++
intracelular
Factores
Trasncripción
NFkB, AP-1,
STAT
MAP
Cinasas
JNK, p38MAPK
ERK1/2
↑EROs
Tirosina
cinasas
Tirosina
fosfatasas
Óxido
nítrico
+ + + - + -
Control Expresión Crecimiento celular/apoptosis Control
vasomotor genes pro- vasomotor
Permeabilidad inflamatorios
Vascular

13. Oxido nítrico (NO .
): Un mediador clave en la
funcionalidad vascular
Anti-inflamatoria
Anti-apoptosis Pro-fibrinolítica
Anti-plaquetaria
Proliferación y
migración CML
NO.
-Nitrosilación ODC
-↓Ciclina/cinasa dependiente de ciclina
Regulación NFkB
-Nitrosilación de IKKβ
-Resíntesis de IkB
-Inhibición caspasas 3 y 9
-desestabilización ARNm MKP-3 (impide degradación Bcl-2)
-↑ GMPc
-↓Ca+2
-↓P-selectina
-Conformación GPIIa/IIIb
-↓expresion PAI-1
-↓TF

14. Algunas características y estructura de dominios de la
NOS III
-Miristilación (glicina 2)
-Palmitilación (cisteína 15 y 26)
COOH
NH2
Acilación
Arg
Zn
BH4
Hemo
CaM
FMN
FAD
NADPH
Oxigenasa Reductasa
Flujo de electrones
-Serina 1177 (Akt , regulación positiva)
-Treonina 495 (PKC, regulación negativa)
-Serina 114, (ERK1/2 ?)
-Serina 633 (PKA, PKG, ↑ accesibilidad CaM.
   

•Enzima responsable de la formación de NO en el endotelio vascular
1203 aa, PM 133 kDa
•Región promotora con secuencias de unión a diversos FT.
•Muy compleja regulación post-transcripcional
•Formación de complejo multimolecular (NOSosoma)

15. La caveola… el compartimento celular
perfecto.
VEGF
Ca+2
Cav-1
proteína G
NOS III
caveola
citoesqueleto
Fuerzas de fricción tangencial
Membrana
plasmática
CAT-1
Acetilcolina,
Bradikinina
Serotonina
Sistema de reciclaje
citrulina/arginina

16. Visión panorámica de la activación de
NOS III
?
PI3K
PLC-γ
AC
PKC
CaM
Akt CaMK
PKA
oxigenasa CaM reductasa
G2 C15 C26
NOS III
CHIP
Hsp90
Hsp70
NOSTRIN NOSIP NOS III
Hsp90
L-arginina
NO
.
β γ
αi
β γ
αs
PtdIns(4,5)P2
InsP3
DAG
Ca 2+
ATP
AMPc
S1177
S635
S617
T497
Cav-1
LAI
CaM
S116 ?
VEGF-R Estrógeno-R Esfingosina-1-P Bradicinina Fuerza de fricción
tangencial
citoesqueleto
Cav-1
GC Signaloma
“NOSosoma”
inactiva activa

17. Disminución en la biodisponibilidad de NO .
Principales mecanismos
Cambios en la expresión
/estructura
Disminución en la
síntesis/actividad
Cambios en la biodisponibilidad
 Desestabilización del ARNm
Disminución transcripción
Polimorfismo gen NOS III
Interacción del NO
.
con O2
-
Inhibidores endógenos
Disponibilidad de sustrato//cofactores

18. Interacción de NO .
con EROs
NO
.
O2
-
ONOO
-
6.7 x 109
M-1
s -1
CuZn SOD
Mn SOD
ecSOD
NOS III
≈ 2 x 109
M-1
s -1
“Desacoplamiento de NOS III”
NADPH oxidasas
H2
O2

19. Inhibidores endógenos: Origen y relevancia
fisiológica de argininas metiladas
-Dimetilarginina asimétrica (ADMA) (JBC 245, 1970)
-ADMA, inhibidor competitivo de NOS III, antagoniza vasodilatación
dependiente de endotelio (Lancet 339; 1992)
Proteínas
Proteínas portando ADMA y monometilarginina (NMA)
hidrólisis
ADMA y NMA libres
Dimetilarginina dimetilaminohidrolasa II (DDAH)
Citrulina + metilaminas
Excreción renal

20. Baja disponibilidad de sustrato
La “paradoja” de la L-arginina.
Aparente discrepancia entre las diferencias reportadas para
la concentración intracelular de L-arginina (1-2 mM)
y la Km de la NOS III (2.9 µM)
Teóricamente: NO se puede incrementar la síntesis de NO por L-arginina exógena
Experimentalmente: SI se puede incrementar la síntesis de NO L-arginina exógena
CAT-1

21. BH4. La clave en el control de la divergencia
funcional de la NOS III: NO .
ó O2
-
BH4
Estabilización unión
L-arginina
Transferencia de e-
desde
dominio reductasa
Mantenimiento forma
redox activa grupo Hemo
Formación de
homodímero estable
BH4
BH4 exógena
Hipercolesterolemia
hiperglicemia
hipertensión
inflamación
L-arginina
NO.
O2
-
ONOO-
NOS III
_
+
Oxidación
BH4
“Desacoplamiento”
NOS III

22. Disminución de la trascripción/ Desestabilización
ARNm NOS III
ARNm NOS III
3’ UTR
3’ UTR
ARNm NOS III
Degradación
Proteína NOS III
PIDE
PIDE: Proteína Inductora de Disfuncionalidad Endotelial (50 -60 kDa)
Disminución actividad transcripcional (Evento raro)
Disminución t1/2 ARNm (El mecanismo común)
Proteína NOS III
?

23. Disminución del t½ ARNm NOS III
0 5 10 15 20 25
0
25
50
75
100
- AGE-BSA
+ AGE-BSA
NOS
III
(%
of
control)
Time (hours)
≈70-80 hrs
≈ 20 hrs
Rojas et al., Circulation Research, 86: 50-54, 2000

24. Polimorfismo en el gen NOS III.
Polimorfismo Consecuencia
1.- Exón 7….. G984 →T Glu298 → Asp ↑susceptibilidad
degradación
2.- Región 5’ flanquenate …. T786→C ↓síntesis NO
3.- Intrón 4….. 4-5 repeticiones en tandem de 27 bp ↓síntesis NO
Asociación con espasmos coronarios, IM, hipertensión

25. Factores de Riesgo de Disfunción Endotelial.
Contribución etiopatogénica
dislipidemia
Infección/
inflamación
Déficit
estrogénico
Hiperglicemia
Tabaquismo
HTA
Hiper-
homocisteinemia
DE

26. Hipermocisteinemia y DE
HOMOCISTEINA ↓ NO.
↑NFkB
↓ BH4
↑actividad DDAH II
↓actividad CAT-1
↓niveles de Cav-1
↓ expresion ecSOD
↑ VCAM
↑ Factor Tisular
Auto oxidación O2
-

27. Dislipidemia y DE
LOX-1
oxLDL
NADPH
oxidasa ↑O2
_
NO.
NFkB
• ↑ET-1
• ↑PDGF
• ↑M CP-1
• ↑ IL-8
• ↑VCAM-1
• ↑ICAM-1
• ↓Trombomodulina
NOS III
oxLDL
SR-B1
src
PI3K
NOS III
Akt
HDL
Treo 497
P
NOS III
desacoplada

28. Infección/inflamación y DE
Infección /inflamación Enfermedad cardiovascular
Disfunción endotelial
C. pneumoniae
CMV
H. pylori
HIV
Enfermedad periodontal
Vacuna S. thyphi
TNF-α
PCR
↓estabilidad ARNm NOS III
↓ biodisponibilidad NO
.
Disfunción endotelial

29. Déficit estrogénico y DE
Estrógeno Ateroprotección
-Complejo de acción rápida Receptor α-NOS III -Control de EROs
Gαi
NOS III
Akt
MAPK
P
+
ER-α
E2
Ca 2++
+
Hsp 90
+
↓expresión
NADPH oxidasa
↑ expresión de
Mn SOD y ecSOD
NO.
EROs
-Genómico: ↑ actividad transcripcional

30. Hiperglicemia y DE
Hiperglicemia
↑PKC ↑PAGs ↑via aldosa reductasa ↑ via hexosamina
↑expresión y actividad NADPH oxidasa
↑oxidación de BH4
↓ estabilidad ARNm NOS III
↓ fosforilacion de NOS III
EROs
NO
.

31. Tabaquismo y DE
Tabaquismo (humo de cigarrillos)
↓actividad
MnSOD
↑expresión
ET-1
↓ niveles
prostaciclina
↑producción
EROS
↓actividad
NOS III
Endotelio Disfuncional

32. Hipertensión y DE
Hipertensión
↑ Ang II
↑ NADPH oxidasa.
↑xantina oxidasa.
Polimorfismo -930
A/G p22(phox).
Activación sistema
renina-angiotensina ↓Biodisponibilidad NO
.
Incremento de EROs
Oxidación de BH4
Desacoplamiento NOS III
Polimorfismo NOS III
EROs
NO
.

33. ¿Es tratable la disfunción endotelial?

34. Rojas y cols, Curr. Vasc. Pharmacol., 2006
EROS y disfuncionalidad endotelial

35. Biodisponibilidad de NO y mantenimiento de la
homeostasis vascular
Factores causales Intervención terapéutica
Inhibidores endógenos Administración de L-Arg y BH4
↓Niveles de L-Arg y BH4 Antioxidantes
Eliminación de NO Estatinas
↓Expresión de NOS III Fármacos cardiovasculares
Terapia génica
Biodisponibilidad Biodisponibilidad
Reducida Mejorada
Enfermedades vasculares Recuperación vascular
Rojas y Morales, Arch Med Res 35 , 2004

36. Estrategias terapéuticas. Una aproximación
multifactorial
Antagonistas
Receptor AT2
Inhibidores
ECA
Estatinas
Miméticos
SOD
Ejercicio
físico
Antioxidantes
↑NO
.
/↓O2
-

37. Antioxidantes
Antioxidantes
estructuralmente
no relacionados
Vitamina C Probucol SOD glutatión
Aumento de la vasorelajación dependiente de endotelio

38. Estatinas: Mucho mas que inhibidores de la HMG-
CoA reductasa
↑ NOS III
↑diferenciación
CE circulantes
↑actv. enz
Tioredoxina
↓NADPH
oxidasa
↓Receptor ET-1
CML (ETA)
↓preproET-1
ARNm
↑GTP
Ciclohidrolasa
I ARNm
↑Akt
ESTATINAS

39. Inhibidores de ECA y biodisponibilidad del NO
.
La efectividad de un mecanismo dual.
Inhibición ECA
↓ Angiotensina II ↑ Bradicinina
↑ síntesis de NO
↓ síntesis de O2
-
↑ biodisponibilidad NO.

40. Antagonistas del receptor AT1
AT1
AT2
Ang II
Vasoconstricción
Activación NADPH oxidasa
Actividad promotora de
crecimiento
Vasorelajación
Activación NOS III
Liberación BK endógena
Modulador del crecimiento
Endotelio disfuncional Endotelio funcional

41. Miméticos de SOD. Una opción emergente
SOD
antigenicidad proteólisis inestabilidad
Aumento de la biodisponibilidad de NO in vivo e in vitro
Complejos macrocíclicos de Mn (II)

42. Ejercicio físico regular. Aktivemos nuestra NOS III
Ejercicio físico regular
↑ flujo sanguíneo
↑Akt
↑fosforliación
NOS III
(Ser 1177)
NO.
NO.
NO.
↑Fuerza de fricción tangencial
célula endotelial
↑expresión SODec; CuZn SOD
CML

43. Los enfoques mas recientes…
La conexión adipocito-célula endotelial: Adiponectina y
Resistina
Adiponectina: -Aumenta produccion NO, (fosforilación 1177 Ser).
-Bajos niveles de adiponectina correlacionan con ↓VDE.
-Inhibición activación NFkB
Resistina: -Aumenta expresión ET-1, VCAM-1 y MCP-1
 Disfunción de células endoteliales progenitoras
-Hiperglicemia disminuye la capacidad de neovascularización de CEP

44. Ligandos de PPAR y biodisponibilidad de NO .
PPAR
subtipo
Ligandos
sintéticos
Efecto sobre el balance
NO
.
/O2
-
en el endotelio
α
Fibratos
↓actividad NADPH oxidasa,
↑ expresión NOS III
γ Tiazolidinedionas
Telmisartan
↓actividad NADPH oxidasa,
↑ expresión NOS III
↑actividad catalasa

45. Conclusiones
Disfunción endotelial: -Primer cambio fenotípico sistémico del endotelio
vascular sometido a factores de riesgo
aterotrombóticos.
 Entidad compleja: -Alta variabilidad de factores etiopatogénicos
Principal característica: -Incremento de estrés oxidativo y la consecuente
disminución de la biodisponibilidad de NO.
 Biodisponibilidad NO: - Inactivación de NO, disminución en la actividad
NOS III, cambios en la expresión y estructura.
Reversibilidad: - Alta potencialidad de intervención terapéutica
Valor pronóstico: -”Barómetro de riesgo cardiovascular”. Elemento
predictor independiente de eventos cardio- y
cerebro-vasculares.