Los Cristales de Colesterol Producen Daño a las Membranas Biológicas: Un Mecanismo Alternativo de la Ruptura y la Erosión de la Placa que Lleva a la Trombosis Arterial

• AUTOR : Abela GS y Aziz K
• TITULO ORIGINAL : Cholesterol Crystals Cause Mechanical Damage to Biological Membranes: A Proposed Mechanism of Plaque Rupture and Erosion Leading to Arterial Thrombosis
• CITA : Clinical Cardiology 28(9):413-420, Sep 2005
• MICRO : Descripción de un mecanismo nuevo para la erosión o ruptura de la placa aterosclerótica basado en el daño mecánico inducido por un cambio en el estado físico del colesterol, de líquido a sólido, dentro de la misma placa.

Introducción

La ruptura y erosión de la placa se reconoce como la causa principal de trombosis arterial. Las características más importantes de la ruptura incluyen un gran pool lipídico, una capa fibrosa delgada y un escaso número de células musculares lisas. Además, la inflamación -representada por macrófagos y linfocitos- con frecuencia está presente en los sitios de ruptura de la placa, por lo general en los bordes, donde la capa fibrosa se inserta en la pared arterial. A pesar de que las anteriores son observaciones histológicas recurrentes, representan el final de la secuencia del proceso de ruptura y no explican sus eventos previos.

Este estudio propone un mecanismo novedoso basado en alteraciones físicas dentro de la placa, que pueden llevar a la erosión o la ruptura. Esos cambios se relacionan con alteraciones en el estado físico del contenido de la placa, principalmente el colesterol. Los cristales de colesterol con frecuencia se observan en las placas ateroscleróticas y se encuentran en gran cantidad en las placas rotas, aunque se desconoce su función en la ruptura. Como esta complicación es un proceso dinámico, los autores evaluaron la importancia potencial de los cristales de colesterol en los eventos cardiovasculares agudos. La hipótesis de trabajo consistió en que las placas ateroscleróticas blandas con gran contenido de lípidos se encuentran sobresaturadas con colesterol, que puede sufrir transformaciones físicas desde un estado líquido a un estado de cristal sólido. El crecimiento de los cristales puede ocasionar su expansión dentro del espacio limitado de la placa y dañar la capa fibrosa. Este estudio se diseñó para demostrar que la conversión del estado físico de colesterol de líquido a cristal sólido puede causar un daño extenso que produciría la ruptura de las membranas biológicas.

Material y métodos

Mediante calentamiento se disolvió polvo de colesterol purificado en cilindros graduados, luego se lo dejó enfriar a temperatura ambiente; se midió el cambio de volumen y se obtuvieron imágenes de los cristales de colesterol. Se registró el tiempo desde la detección más temprana de opacificación en el colesterol líquido a la cristalización completa y el cambio de volumen, y se calculó el porcentaje de cambio. Se utilizaron membranas de la cavidad pericárdica y mesentérica de conejos y ratas, que se eligieron por su similitud en composición y grosor a la capa fibrosa de la placa. Los cristales de colesterol se colocaron en tubo de prueba con la membrana estirada sobre el orificio del tubo, luego se colocaron tubos capilares de 1 mm de diámetro en el centro de cada tubo para aumentar el área de la superficie de contacto con el colesterol, que también simuló el material de relleno presente en la placa. El polvo de colesterol se colocó en un cilindro graduado, derretido por calor y vertido en el tubo de prueba, que se llenó hasta el borde. Luego se dejó enfriar al colesterol líquido hasta temperatura ambiente. Una vez que comenzó la cristalización, la membrana fue extendida rápidamente en forma tensa sobre el orificio del tubo y asegurada, por lo que se creó un espacio confinado. Luego de la cristalización, las superficies de la membrana se inspeccionaron por visualización directa bajo microscopio y fueron fotografiadas.

Resultados

Luego de que el polvo de colesterol se derritió a estado líquido, se registró el nivel y se lo dejó enfriar. El líquido en el cilindro se opacificó completamente dentro de los 2 minutos y luego se completó la cristalización en 3 minutos adicionales. Se observó un incremento significativo del volumen luego de la cristalización; su punto de máximo crecimiento se incrementó a más del 45% de su nivel original, lo que resultó en una rápida expansión del volumen. Se advirtió una relación lineal directa entre la cantidad de colesterol y la extensión y la frecuencia de crecimiento del cristal. Para evaluar el daño potencial a la membrana biológica, los cristales de colesterol se colocaron en tubos de prueba con el orificio cubierto por una membrana fina y estirada. El líquido claro de colesterol comenzó a cristalizarse desde el fondo del tubo y luego rápidamente se opacificó en una textura blanca lechosa dentro de los 2 minutos del comienzo. Después los cristales crecieron rápidamente y formaron grandes grupos que ocuparon el espacio encima del borde del tubo y se proyectaron, distorsionaron y desgarraron la superficie de la membrana proyectándose a través de ella. En la vista microscópica, se observaron 2 tipos de cristales predominantes: unos alargados con forma de aguja y otros de forma plana, cuadrada o romboidal. Los primeros se proyectaban a través de la superficie de la membrana. Histológicamente, la membrana tenía entre 20 y 40 µm de espesor y alto contenido de colágeno. Se ha informado que la capa fibrosa de las placas humanas desgarradas tiene un grosor promedio 23 + 19 µm y las placas vulnerables a la ruptura, un grosor menor a 65 µm.

Discusión

Según los autores, este estudio demostró que el colesterol ocupa más espacio en el estado de cristal sólido que en el líquido, observación que tiene varias repercusiones clínicas potenciales. Específicamente, la presencia de colesterol libre dentro de una placa ateromatosa rica en lípidos brinda el ambiente ideal en el cual la expansión y la interferencia en un espacio confinado pueden llevar a la ruptura de la placa. Este experimento demuestra que la transformación física del colesterol de un estado líquido en cristales afilados con forma de aguja se expande en más del 45% de su tamaño. Dentro del espacio confinado de una placa aterosclerótica y en presencia de una capa fina, esto puede dañar la cubierta y producir erosión y ruptura. La exposición del contenido de la placa a los elementos sanguíneos circulantes estimula la formación de trombos. Además, los cristales se concentraron en los bordes del tubo, observación que coincide con aquellas en las que la placa frecuentemente se rompe en los bordes. La distorsión de la membrana, el desgarro y la profusión de los cristales de colesterol a través de la superficie observados en este estudio constituyen una prueba del daño que produciría la erosión y ruptura de la placa. En esta investigación, los autores demostraron dos efectos deletéreos potenciales de la cristalización del colesterol: el primero sería la fuerza del crecimiento del cristal que daña la membrana por distorsión y desgarro, lo que produce la ruptura de la placa; el segundo, la extrusión de los cristales de colesterol a través de la membrana que puede causar lesión endotelial local, que estimula la erosión de la placa.

Las alteraciones en las condiciones físicas de la placa pueden producir la cristalización del colesterol, que incluiría baja temperatura y cambios en el pH, alta presión transmural y aumento en la concentración tisular local de colesterol. Se ha considerado que un gran pool lipídico es una señal mayor para la ruptura de la placa, y los depósitos de colesterol en general se observan en un pool extracelular, que puede constituir una cantidad importante de colesterol necesaria para que la sobresaturación inicie la cristalización. Sin embargo, como se observó en este estudio, una vez que la cristalización comienza continúa rápidamente y daña la membrana que lo recubre.

En esta investigación, los autores hallaron que la cristalización del colesterol puede fragmentar membranas biológicas mediante el estiramiento y el desgarramiento. Este proceso estimularía la respuesta inflamatoria local que explicaría la acumulación de macrófagos y otras células inflamatorias en los bordes de las placas desgarradas. Sin embargo, el papel de los cristales de colesterol ha sido subestimado, quizá debido a que los métodos de procesamiento histológicos utilizan solventes potentes que pueden disolverlos.

Conclusiones

Los autores consideran que una alteración en el estado físico del colesterol -de un estado líquido a uno de cristal sólido- produce daño en las membranas biológicas y, por lo tanto, cuenta con gran potencial para provocar la ruptura de la placa en seres humanos. Esto se basa en la expansión rápida y violenta de volumen generado por la formación de cristales de bordes afilados que pueden dañar la cubierta de la placa. Es decir, este estudio propone un nuevo mecanismo en la erosión o ruptura de la placa, que se basa en un daño mecánico inducido por un cambio en el estado físico del colesterol dentro de la placa aterosclerótica. La mejor comprensión de las fuerzas mecánicas que causan la ruptura de la placa puede orientar nuevas modalidades de tratamiento para detener la formación de cristales y prevenir la ruptura de la placa y los eventos cardiovasculares.

Especialidad: Bibliografía - Cardiología