La Activación de la Na+/K+-ATPasa Ejerce un Efecto Cardioprotector que Podría Ser Util para el Tratamiento de la Insuficiencia Cardíaca Crónica

• AUTOR : Zheng J, Koh X, Bian J y colaboradores
• TITULO ORIGINAL : Cardioprotection Induced by Na+/K+ -ATPase Activation Involves Extracellular Signal-Regulated Kinase 1/2 and Phosphoinositide 3-kinase/Akt Pathway
• CITA : Cardiovascular Research 89(1):51-59, Ene 2011
• MICRO : La activación de la Na+/K+-ATPasa por medio del anticuerpo específico DRRSAb induce un efecto cardioprotector, además del efecto inotrópico positivo, en miocardiocitos aislados y en el corazón de ratones. Este efecto estaría mediado por la activación de las vías de la quinasa regulada por la señal extracelular 1/2 y de la fosfoinositida-3 quinasa/Akt.

Introducción

La insuficiencia cardíaca crónica (ICC) es una enfermedad frecuente, costosa e invalidante, en la cual una alteración de la estructura y función del corazón impide que este pueda proveer de suficiente flujo sanguíneo como para satisfacer las necesidades de los tejidos. Los síntomas de esta afección reducen considerablemente la calidad de vida de quienes la padecen.

Los glucósidos cardíacos (ouabaína, digitálicos y digoxina) han sido utilizados en el tratamiento de la ICC durante siglos. Estos fármacos se unen a la subunidad alfa de la Na⁺/K⁺-ATPasa (NKA) y producen un aumento del calcio intracelular que genera un efecto inotrópico positivo y mejora la función cardíaca. Sin embargo, este tipo de agentes presentan efectos tóxicos graves, tales como arritmias cardíacas y alteraciones de la conducción auriculoventricular, trastornos gastrointestinales y neurológicos, anorexia, visión borrosa, náuseas y vómitos.

Además del transporte iónico clásico, la NKA transmite señales al compartimiento intracelular mediante la fosforilación de distintas proteintirosinas. Recientemente, se ha descubierto un sitio de activación que reside en el dominio H7-H8 de la subunidad alfa de la NKA y que difiere del sitio de unión de la ouabaína. Un anticuerpo específico para ese sitio es capaz de activar significativamente la NKA cuando se une a la región DR del dominio H7-H8. Se ha demostrado que la activación de esta enzima por acción del anticuerpo específico aumenta la contractilidad cardíaca en ratones, ya que produce un incremento en el influjo de calcio por activación de la cascada de señales de la quinasa Src y de la quinasa regulada por señal extracelular 1/2 (ERK1/2).

La ERK1/2, la fosfoinositida 3-quinasa (PI3K) y la proteinquinasa C son tres proteinquinasas conocidas por promover la supervivencia a nivel cardíaco. El presente estudio fue diseñado para investigar si el anticuerpo contra la región específica DR (DRRSAb) es capaz de ejercer un efecto cardioprotector, además de evaluar los posibles mecanismos por los cuales ejercería este efecto.

Métodos

Se examinó la función contráctil de corazones de ratones y de sus cardiomiocitos aislados, los cuales fueron sometidos a lesión isquémica. La actividad del anticuerpo DRRSAb en el tejido cardíaco fue estudiada mediante inmunofluorescencia. En los cardiomiocitos se midió la actividad de la NKA y la contracción celular, así como los cambios en la concentración intracelular de calcio y la viabilidad celular. También se realizó un análisis de inmunotransferencia (western blot) y se midieron las funciones cardiodinámicas del corazón aislado.

Resultados

En primer lugar, se detectó la unión del anticuerpo DRRSAb a la región DR mencionada previamente con el uso de las técnicas de inmunofluorescencia y western blot. Se encontró una importante señal inmunofluorescente en la superficie de la membrana de los cardiomiocitos tratados con el anticuerpo, lo que sugiere una fuerte unión del DRRSAb a la membrana de estas células. Además, la presencia del anticuerpo aumentó significativamente la actividad de la NKA de manera dependiente de la concentración.

En segundo lugar, se observó un incremento gradual y significativo en la contracción de los cardiomiocitos tratados con DRRSAb. Esta respuesta también resultó ser dependiente de la concentración. El mayor efecto fue observado con 0.25 µM. De manera similar, DRRSAb también aumentó significativamente la amplitud del flujo de calcio en los cardiomiocitos estimulados eléctricamente, lo que sugiere que este anticuerpo permitiría mejorar el manejo del calcio en estas células.

Asimismo, se examinó la participación de las quinasas Src y ERK1/2 sobre el efecto inotrópico ejercido por DRRSAb. Al tratar a los cardiomiocitos con inhibidores de estas quinasas se atenuó significativamente el efecto del DRRSAb, lo cual estaría indicando que las vías de las quinasas Src y ERK1/2 podrían estar involucradas en la génesis del efecto inotrópico inducido por el anticuerpo.

Los cardiomiocitos son altamente susceptibles al daño durante el proceso de aislamiento y no pueden ser cultivados por un largo período de tiempo. Dado que DRRSAb estimula a la ERK1/2, proteinquinasa que promueve la supervivencia, se decidió estudiar si la exposición al anticuerpo prolonga el tiempo de supervivencia de los cardiomiocitos. Con este objetivo, se investigó la viabilidad de estas células en distintos momentos luego de su incubación con DRRSAb y se encontró que los cardiomiocitos tratados con el anticuerpo alcanzaron una viabilidad mayor comparado con las células control. El efecto cardioprotector duró al menos 24 horas. Tanto la vía de la quinasa ERK1/2 como la de la PI3K/Akt se activaron durante ese lapso, por lo que se sugiere que podrían tener participación en el efecto cardioprotector inducido por DRRSAb.

Al someter a los cardiomiocitos a un proceso de isquemia/reperfusión, la viabilidad celular disminuyó considerablemente. Sin embargo, el tratamiento con DRRSAb logró un notable incremento de la viabilidad de estas células, lo que sugiere que el anticuerpo también tendría un efecto protector contra la lesión por isquemia/reperfusión.

Igualmente, se investigaron las tres proteinquinasas que promueven la supervivencia (proteinquinasa C, ERK1/2 y PI3K/Akt) para evaluar su participación en el efecto cardioprotector inducido por DRRSAb. El tratamiento con inhibidores de la proteinquinasa C no logró revertir el efecto cardioprotector inducido por el anticuerpo, a diferencia de lo sucedido con los inhibidores de las otras dos quinasas. Por lo tanto, se sugiere que la cardioprotección que confiere DRRSAb podría no ser dependiente de la proteinquinasa C, pero podría estar mediado por las vías de la ERK1/2 y de la PI3K/Akt.

Por último, también se observó un efecto protector por parte del DRRSAb en el corazón aislado. Los resultados sugieren que este anticuerpo protege al corazón de la lesión isquémica por activación de las vías de las quinasas ERK1/2 y Akt.

Discusión

La NKA es miembro de la superfamilia de ATPasas de tipo P. Además de su clásica función de bomba iónica, esta enzima participa en la transmisión de complejas señales al interior celular mediante la regulación de la fosforilación de distintas proteintirosinas.

La región extracelular DR que pertenece al dominio H7-H8 de la subunidad alfa es un importante sitio de activación de la NKA, capaz de promover la función catalítica de la enzima y regular la contractilidad cardíaca. Según los resultados del ensayo, el anticuerpo DRRSAb, que tiene actividad específica contra dicha región, estimula a la NKA y produce un efecto inotrópico positivo en cardiomiocitos de ratones. Este hallazgo ya fue informado en estudios previos. Sin embargo, el presente ensayo demostró, además, que el DRRSAb ejerce un efecto cardioprotector tanto en los cardiomiocitos aislados como en el corazón. La presencia del anticuerpo logró prolongar significativamente el tiempo de supervivencia de los cardiomiocitos aislados y tuvo un efecto protector contra la lesión inducida por isquemia/reperfusión. Además, DRRSAb mejoró notablemente la función contráctil de corazones sometidos a isquemia/reperfusión. Por lo tanto, los hallazgos del presente estudio indican que la activación de la NKA por medio del DRRSAb no solo tiene efectos inotrópicos positivos, sino también cardioprotectores.

Además, se sabe que las vías de señalización en las que participan las proteinquinasas activadas por mitógenos están ampliamente difundidas dentro de los mecanismos de regulación celular de los mamíferos. Entre ellas, se encuentra la vía de la ERK1/2, que participa en la regulación de la proliferación, supervivencia, crecimiento y diferenciación celular. La fosforilación de esta vía en los cardiomiocitos durante la reperfusión temprana sirve como mecanismo de defensa contra la isquemia. En el presente estudio, se demostró que DRRSAb estimula la vía de la ERK1/2 por al menos 12 horas y que la inhibición de esta vía conduce a un bloqueo de los efectos inotrópicos y cardioprotectores inducidos por el anticuerpo, lo que sugiere que este ejercería su actividad por intermedio de esta vía.

Asimismo, la PI3K también juega un papel fundamental sobre la regulación de la función celular en respuesta a señales extracelulares. Un efector importante de la PI3K es la serina-treonina quinasa Akt, la cual, en respuesta a la activación de la PI3K, regula la actividad de un gran número de factores reguladores del crecimiento y proliferación celular, así como de mecanismos antiapoptóticos que promueven la supervivencia celular. Por lo tanto, la activación de la cascada de señalización de la PI3K puede contribuir a reducir el daño miocárdico luego de la isquemia y reperfusión. En el presente estudio, la inhibición de esta vía atenuó el efecto cardioprotector conferido por DRRSAb, por lo que se sugiere que, además de la ERK1/2, la vía de la PI3K/Akt también parece ser un importante mediador de la actividad del anticuerpo.

Por último, se sabe que la proteinquinasa C juega un papel importante en varias funciones celulares que incluyen apoptosis, proliferación, migración, motilidad, quimiorresistencia y diferenciación celular. Varios estudios han demostrado una clara función cardioprotectora para esta enzima. En el presente ensayo, al inhibir la vía que depende de ella, no se atenuó el efecto cardioprotector inducido por DRRSAb, por lo que se sugiere que este efecto no estaría mediado por la proteinquinasa C.

Conclusión

Los autores concluyen señalando que el presente trabajo brinda indicios claros de que la activación de la NKA inducida por DRRSAb genera tanto un efecto inotrópico positivo como un efecto cardioprotector, y que esta actividad se lleva a cabo por activación de las vías de la ERK1/2 y de la PI3K/Akt. Estos hallazgos tienen una gran importancia clínica si se considera que la mayoría de los fármacos actualmente disponibles para el tratamiento de la insuficiencia cardíaca son potencialmente cardiotóxicos.

Especialidad: Bibliografía - Cardiología