La Importancia de la Disfunción Endotelial en las Enfermedades Cardiovasculares

• AUTOR: Münzel T, Sinning C, Schulz E y colaboradores
• TITULO ORIGINAL: Pathophysiology, Diagnosis and Prognostic Implications of Endothelial Dysfunction
• CITA: Annals of Medicine 40(3):180-196, 2008
• MICRO: La evaluación de la función endotelial permite tanto la identificación de pacientes con riesgo alto de eventos cardiovasculares como la cuantificación de los efectos beneficiosos de cambios pequeños en el estilo de vida y en el tratamiento médico.

Introducción

Durante mucho tiempo se pensó que el papel del endotelio era actuar como una barrera selectiva para la difusión de macromoléculas desde la luz de los vasos hacia el espacio intersticial. En los últimos 20 años se han definido nuevas funciones del endotelio, tales como la regulación del tono vascular, la modulación de la inflamación, la estimulación y la inhibición del crecimiento vascular y la modulación de la agregación plaquetaria y de la coagulación. Los pacientes con aterosclerosis coronaria presentan una disfunción endotelial que puede pronosticar la progresión de la enfermedad aterosclerótica a largo plazo, como también prever el índice de eventos cardiovasculares. Los mecanismos que conducen a la disfunción endotelial pueden ser multifactoriales; sin embargo, se encontró que el aumento en la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS) contribuiría con este fenómeno. Las ROS se producirían tanto en la capa endotelial de la célula como también en las capas media y adventicia, lo cual puede dificultar la señal del óxido nítrico (NO) a los vasodilatadores dependientes e independientes del endotelio. En forma reciente, se encontró que la xantina oxidasa, la NADPH oxidasa, la mitocondria y un desacople del NO endotelial serían fuentes enzimáticas importantes de superóxido. Esta revisión resume los mecanismos de la disfunción endotelial, los métodos adecuados para la evaluación del endotelio y las estrategias terapéuticas para mejorar la función endotelial mediante la reducción del estrés oxidativo.

El ciclo de la L-arginina/NO/GMPc en el tejido vascular

El endotelio es un órgano autónomo que separa el espacio intravascular del espacio intersticial y del músculo liso. Durante mucho tiempo se lo consideró como una barrera pasiva para los glóbulos rojos y para los macrosolutos; sin embargo, esta visión cambió por completo con la aparición de los autacoides endoteliales tales como la prostaciclina (PGI2) y el NO, así como con el descubrimiento de las integrinas.

Una de las líneas de comunicación más importante está establecida por el llamado ciclo de L-arginina-NO-guanosina monofosfato cíclica (GMPc). La cascada de señales se inicia con la NO sintasa (NOS) que genera NO y L-citrulina a partir de L-arginina y O2 en respuesta a la unión receptor-agonista dependiente (bradiquinina, acetilcolina, adenosina trifosfato [ATP]) y con el estímulo fisicoquímico.

El NO se difunde al músculo liso adyacente en donde interactúa con moléculas receptoras de las cuales la guanilato ciclasa soluble (sGC) parece ser la más importante para el control del tono vascular y para la proliferación del músculo liso. Luego de la unión del NO, la formación de GMPc aumenta significativamente; la GMPc activa a la quinasa I dependiente de la GMPc. Esta última ya activada inhibe la liberación de calcio inducida por el agonista como también la contracción del músculo liso.

Estrés oxidativo y disfunción endotelial

El factor de relajación derivado del endotelio, previamente identificado como NO, tiene propiedades antiateroscleróticas potentes. El NO liberado del endotelio actúa junto con la prostaciclina para inhibir la agregación plaquetaria: inhibe la adhesión de neutrófilos a las células endoteliales e impide la expresión de moléculas de adhesión. Ante un déficit de NO absoluto o relativo, se inicia o se acelera el proceso de aterosclerosis. Los radicales libres de oxígeno como el superóxido, determinan la vida media y la actividad biológica del NO. El superóxido reacciona con el NO para formar peroxinitrito (ONOO-), el intermediario más reactivo que en concentraciones altas es citotóxico y puede producir daño oxidativo sobre las proteínas, los lípidos y el ADN. Se encontró también que el peroxinitrito puede tener efectos nocivos sobre la función y sobre la actividad de la prostaciclina sintasa y sobre la NOS endotelial (NOSe). Otras ROS, como los productos de la dismutación del superóxido, el peróxido de hidrógeno y el ácido hipoclórico liberados por los neutrófilos activados, tienen una importante capacidad oxidativa que contribuye con el estrés oxidativo en el tejido vascular.

Evaluación de la función endotelial

Actualmente, el método diagnóstico de referencia para la disfunción endotelial consiste en la infusión intracoronaria de acetilcolina (AC) con medición del flujo coronario. Se trata de un procedimiento invasivo y costoso, por lo que se prefiere establecer otros métodos más conservadores. A continuación, los autores discuten diferentes metodologías diagnósticas.

Infusión intracoronaria de acetilcolina

Es un método muy usado pero al ser muy invasivo y requerir la presencia de un profesional experto en este tipo de intervenciones tiene varias limitaciones. Para evaluar la función endotelial de los vasos epicárdicos de conductancia se analiza la movilidad vascular inducida por AC antes y después de la infusión de AC, por medio de una angiografía coronaria cuantitativa. Otra forma de evaluar la función endotelial es la demostración de la dilatación dependiente del flujo, por ejemplo, por medio de la infusión de adenosina en la arteria coronaria distal y la evaluación posterior de la dilatación mediada por el flujo en la arteria proximal. También se puede utilizar la prueba de presión fría en la que se observa vasoconstricción en presencia de una alteración del endotelio. Para evaluar la función de los vasos de resistencia, se utiliza un equipo Doppler intracoronario para la medición del flujo y de la resistencia vascular coronaria.

Dilatación mediada por flujo en la arteria braquial

Es un método menos invasivo para el cual se emplea un equipo de ultrasonido de alta resolución. Se mide el diámetro de la arteria braquial antes y después de un incremento del estrés inducido por hiperemia reactiva. Se coloca el manguito del esfingomanómetro en forma proximal a la arteria braquial y se insufla hasta 200 mm Hg por 5 minutos. Cuando se desinfla el manguito, se registra la dilatación dependiente del flujo en la arteria braquial. La magnitud de la dilatación refleja la función endotelial y la biodisponibilidad vascular de NO. Luego se evalúa la capacidad total de dilatación del vaso para lo cual se administran 0.8 mg de nitroglicerina (NTG). Esta técnica tiene la desventaja de requerir personal altamente entrenado.

Pletismografía del antebrazo

Cuantifica las variaciones del flujo sanguíneo en el antebrazo o la función endotelial de las arteriolas en respuesta a la infusión intrabraquial de vasodilatadores tales como AC, metacolina, sustancia P y bradicinina. A nivel braquial, la infusión de AC produce vasodilatación a diferencia de lo ocurrido en el sistema coronario. La colaboración del NO liberado se evalúa por medio de una infusión del inhibidor de la NOS NG-monometil-L-arginina (L-NMMA). La magnitud de la constricción refleja el grado de NO liberado.

Pletismografía del pulso digital (ENDO- PAT)

Las bajas amplitudes en las ondas del pulso se asocian con la aterosclerosis y sirven para pronosticar la enfermedad isquémica cardíaca y la muerte. En los últimos años, surgió un nuevo método para el diagnóstico de la disfunción endotelial basado en las variaciones en la amplitud de la onda del pulso durante una hiperemia reactiva (EndoPAT2000). Los cambios en la amplitud del pulso se registran a través de la pletismografía digital. La EndoPAT2000 se utiliza para evaluar la disfunción endotelial. Se encontró que la tonometría arterial periférica (PAT) era adecuada para la identificación de pacientes con disfunción endotelial coronaria, los cuales presentaron un menor índice promedio de hiperemia reactiva que aquellos con función endotelial coronaria normal. Se halló que un índice de tono arterial periférico por hiperemia reactiva < 1.35 tenía una sensibilidad del 80% y una especificidad del 85% en la identificación de pacientes con disfunción endotelial. La EndoPAT2000 utiliza una cánula digital neumática para registrar los cambios en la amplitud de la onda del pulso y tiene un sensor con forma de dedal que aplica una presión uniforme a la falange distal del dedo por lo que impide la medición de los cambios pulsátiles de volumen. La PAT aplica una contrapresión en el dedo de 70 mm Hg que previene la estasia sanguínea y la distensión venosa durante la insuflación del manguito en la fase de hiperemia reactiva de la evaluación. Para realizar esta prueba, se coloca una de las cánulas digitales en el dedo índice del brazo que se desea medir y se ubica otra cánula en el dedo índice del brazo contralateral. El índice de la tonometría de la onda de pulso durante la hiperemia se define como el índice de amplitud del pulso promedio durante un minuto. La señal resultante de la medición se compara con la del brazo contralateral y se adapta para las alteraciones sistémicas de la isquemia braquial unilateral. Los datos obtenidos por la PAT se analizan a través de un algoritmo computarizado.

Análisis de la curva del pulso

Se basa en la correlación entre los cambios en la curva del pulso y el diagnóstico de enfermedades cardiovasculares. Se encontró que el volumen del pulso, registrado a través de una cánula pletismográfica digital, se relaciona en forma directa con la presión de las arterias braquial y radial. El pulso digital se registra por medio de una luz infrarroja que se absorbe en el dedo, por lo que la cantidad de ésta absorbida es directamente proporcional a la cantidad de sangre en el pulpejo del dedo.

La onda del pulso se forma a través del pasaje de la transmisión de presión en el sistema de vasos sanguíneos. El componente sistólico (primera parte de la onda) es el resultado de la transmisión de presión directa desde la aorta al dedo con la cánula digital. El componente diastólico (segunda parte de la onda) se produce por la transmisión de presión desde la raíz de la aorta hacia los miembros inferiores; este componente se relaciona con el tono de las pequeñas arterias y su duración depende de la velocidad de la onda del pulso y por ende, de la rigidez de la aorta y de las grandes arterias. El índice de reflexión (IR) es la altura del componente diastólico expresado como un porcentaje del componente sistólico y es una medida directa para el tono de las pequeñas arterias. El índice de rigidez se evalúa a través de la velocidad de la onda de pulso en las grandes arterias y es una medida confiable cuando se la compara con las pruebas de referencia para la evaluación de la función vascular. El IR mide el tono de los vasos por lo que también se puede utilizar para medir la función endotelial.

Observaciones técnicas

Se debe tener en cuenta que la función endotelial está influenciada por muchos factores que hay que controlar para que los resultados sean reproducibles. Se debe estandarizar el tiempo de investigación. La ingesta de alimentos y las variaciones en la glucemia empeoran la función endotelial, por lo que los pacientes deberían cumplir con un ayuno de al menos 8 horas.

La función endotelial puede también verse afectada por factores hormonales.

Las mediciones deberían realizarse preferiblemente por la mañana en una habitación templada. El paciente no debe fumar ni recibir medicación vasoactiva.

Las mediciones deben ser realizadas por personal entrenado para minimizar las variaciones.

Disfunción endotelial y factores de riesgo cardiovascular

La disfunción endotelial se encuentra generalmente asociada con los factores de riesgo cardiovascular (tabaquismo, niveles elevados de colesterol asociado a lipoproteínas de baja densidad [LDLc], diabetes tipo I y tipo II, hipertensión arterial y síndrome metabólico).

Estos factores generan una variedad de anormalidades que podrían reducir la relajación vascular dependiente del endotelio, producir variaciones en la actividad y en la expresión de la NOS, disminuir la sensibilidad de las células del músculo liso vascular al NO o aumentar la degradación de NO a través de su interacción con ROS como el superóxido. Hay hallazgos que indican que la vasculatura per se produce importantes cantidades de superóxido, el cual reduce la biodisponibilidad de NO a través de la degradación de éste y de la formación de peroxinitrito que tiene numerosos efectos negativos sobre la función vascular.

Fuentes vasculares de superóxido

La NADPH oxidasa es una enzima productora de superóxido hallada en los neutrófilos. La actividad de esta enzima a nivel endotelial y del músculo liso se ve incrementada por la acción de la angiotensina II, lo cual sugeriría que, en presencia de la activación del sistema renina-angiotensina, se espera una disfunción endotelial debida al aumento de la producción de superóxido. Se demostró que la hipercolesterolemia experimental se asociaba con la activación de la NADPH oxidasa y con la disfunción endotelial. Se encontró que las arterias ateroscleróticas tuvieron un aumento en la expresión de dos subunidades de la NADPH oxidasa, lo cual podría contribuir con el estrés oxidativo dentro del tejido vascular y con la ruptura de la placa de ateroma. Algunos estudios previos mostraron que el sistema renina-angiotensina local se encuentra activado en presencia de hipercolesterolemia. En los pacientes, la actividad de la enzima convertidora de angiotensina (ECA) y las concentraciones locales de angiotensina II se encuentran elevadas en las placas de ateroma y las células inflamatorias producen grandes cantidades de angiotensina II. Los estudios experimentales y clínicos informaron que en presencia de aterosclerosis, se observa una estimulación del sistema renina-angiotensina y, simultáneamente, una activación de la NADPH oxidasa en la pared arterial. Se obtuvieron hallazgos similares en pacientes con hipertensión y con diabetes mellitus.

La xantina oxidoreductasa cataliza la hidroxilación secuencial de la hipoxantina para formar xantina y ácido úrico; esta enzima existe en dos formas que actúan con diferentes sustratos. Se encontró que el oxipurinol, un inhibidor de la xantina oxidoreductasa, disminuye la producción de superóxido y mejora la relajación vascular dependiente del endotelio en respuesta a la AC, en animales con hiperlipidemia, lo cual sugiere un incremento en la expresión o en la actividad de la xantina oxidasa en presencia de hipercolesterolemia precoz. Se demostró que algunas citoquinas pueden estimular la expresión de la xantina oxidasa a nivel endotelial. Se sugiere además que la hipercolesterolemia podría desencadenar la liberación de la enzima antes mencionada a la circulación, en donde se une a glucosaminoglicanos endoteliales.

El desacople de la NOSe representa otra fuente de superóxido. La tetrahidrobiopterina (BH4) parece ser esencial para el funcionamiento adecuado de la NOS ya que se encarga de estabilizar el dímero NOS y de incrementar la afinidad de la NOS por la L-arginina. Si se reduce la disponibilidad de BH4, se incrementa la formación de superóxido a expensas de la formación de NO, lo cual conduce al desacople de la NOSe.

Otra fuente importante de superóxido se encuentra en las mitocondrias.

Función endotelial y pronóstico

Se encontró que el estrés oxidativo es un determinante del grado de disfunción endotelial y del pronóstico de los pacientes con enfermedad coronaria.

La evaluación de la función endotelial periférica demostró ser una buena herramienta para la estratificación de riesgo de eventos cardiovasculares posoperatorios en pacientes con cirugía de bypass coronario o con cirugía vascular periférica. Otros estudios demostraron una relación sólida entre la disfunción endotelial y el pronóstico en pacientes con insuficiencia cardíaca congestiva y con hipertensión esencial.

Evaluación de la función endotelial: repercusiones para el futuro

La evaluación de la función endotelial permite la identificación de pacientes con alto riesgo de eventos cardiovasculares y permitirá además, la cuantificación de los efectos beneficiosos de cambios pequeños en el estilo de vida y en el tratamiento médico. La función endotelial puede también contribuir a la estratificación de riesgo en el contexto de la prevención cardiovascular.

Actualmente, el método no invasivo de referencia para la evaluación de la función endotelial es la dilatación mediada por flujo de la arteria braquial. Se debe considerar que el término disfunción endotelial ya no es correcto ya que se observó que además del endotelio, las capas media y adventicia también producen cantidades importantes de ROS que atenúan la dilatación dependiente del endotelio.

¿Hay algún biomarcador en sangre periférica que refleje la disfunción endotelial?

Se propusieron varios factores como marcadores de disfunción endotelial.

Las células endoteliales maduras circulantes (CEMC) y las células endoteliales progenitoras pueden diferenciarse por su tamaño y por la expresión de marcadores en su superficie. Las CEMC apoptóticas se identifican por la expresión del CD146, que se encuentra elevado en pacientes con enfermedades cardiovasculares. Se observó que las CEMC están relacionadas con la gravedad de la enfermedad coronaria y de la afección vascular periférica.

Las células endoteliales progenitoras circulantes (CEPC) aumentaron en pacientes con angina inestable, pero por otro lado se encontró una correlación negativa entre estas células y los factores de riesgo cardiovascular. Niveles bajos de CEPC representan un marcador útil para futuros eventos cardiovasculares.

Las micropartículas endoteliales (ME) son pequeñas vesículas formadas por la membrana celular que son liberadas por células endoteliales activadas o dañadas. Se encontraron niveles altos de ME en pacientes hipertensos o con enfermedad coronaria.

Las citoquinas regulan la actividad leucocitaria e inducen la producción de proteínas de fase aguda como la proteína C reactiva (PCR), de amiloide A sérico y de fibrinógeno. La PCR aumenta la expresión celular de moléculas de adhesión (molécula de adhesión intracelular 1 [ICAM1], molécula de adhesión celular vascular 1 [VCAM1]), induce la quimiotaxis de monocitos, inhibe al activador de plasminógeno y reduce la producción de NO; esto genera un medio protrombótico, aterosclerótico y proinflamatorio.

La dimetilarginina asimétrica (OMAA), es un marcador que reduce la producción de NO derivada de la NOSe. Se observaron niveles elevados de OMAA en pacientes con factores de riesgo tales como hipertensión, tabaquismo, hipercolesterolemia, diabetes e insuficiencia renal.

La evaluación de la función endotelial así como de los marcadores de disfunción proporciona información acerca del pronóstico de la prevención secundaria de futuros eventos cardiovasculares.

Función endotelial y prevención primaria: el Estudio Gutenberg

No se ha establecido aún el papel de la disfunción endotelial en la prevención primaria. Se está llevando a cabo un estudio de prevención primaria, monocéntrico, llamado PREVENT-it, que incluye 17 000 pacientes. Se evalúan los factores de riesgo cardiovascular con el principal objetivo de establecer un puntaje de riesgo, teniendo en cuenta los factores psicosociales y ambientales, los estilos de vida, la extensión de la enfermedad aterosclerótica subclínica y la variabilidad genética. El endotelio se evalúa a través de la dilatación mediada por flujo, del análisis de la curva del pulso y de PAT. El análisis de la función endotelial no sólo es importante para establecer un puntaje de riesgo, sino que podría además estar relacionado con variaciones genéticas, lo cual determinaría otras opciones terapéuticas.

Conclusión

Los estudios con pacientes con enfermedad coronaria y factores de riesgo cardiovascular e insuficiencia cardíaca congestiva, demostraron que la disfunción endotelial es importante en el pronóstico. En la práctica, la evaluación de la función endotelial no forma parte de los procedimientos de rutina para la estratificación de riesgo debido a que los métodos para dicha evaluación son técnicamente complejos, invasivos, costosos y variables. Se están llevando a cabo estudios para determinar si la disfunción podría tener importancia en el pronóstico en el marco de la prevención primaria. La posibilidad de analizar la función endotelial en forma no invasiva ha contribuido a la comprensión de los procesos fisiopatológicos que se presentan en la aterosclerosis subclínica.

Especialidad: Bibliografía - Cardiología