Principales metabolitos de la Célula Endotelial

III Principales metabolitos de la Célula Endotelial

1. Prostaciclina: 

La célula endotelial metaboliza el ácido araquidónico en prostaciclina y prostaglandina E2, y pequeñas cantidades de tromboxano A2.  La prostaciclina, principal vasodilatador del endotelio fue descubierta en 1976 por el grupo de Moncada.  Además de la función ya mencionada es antiagregante plaquetario por medio de la activación de la adenilatociclasa, para producir AMPc intracelular 1,7.

La secreción ocurre espontáneamente y en respuesta a fuerzas de corte. ATP, bradikininas, histamina (receptor H1), trombina, factor de crecimiento derivado de las plaquetas, serotonina y nucleótidos de adenosina 1,7. La producción es iniciada por la enzima  fosfolipasa A2 que actúa sobre la membrana fosfolipídica y liberando ácido araquidónico que bajo la influencia de la enzima ciclooxigenasa produce endoperóxidos de prostaglandinas y mediante la prostaciclina sintetasa se obtienen prostaciclina. (Ver figura 5).

 Metabolismo del ácido araquidónico y eicosapentaenoicos en la célula endotelial

Figura 5. Metabolismo del ácido araquidónico y eicosapentaenoicos en la célula endotelial

Una gran variedad de drogas son capaces de estimular o inhibir la producción de esta prostaglandina, entre las primeras encontramos antagonistas de calcio, captopril, dipiridamol, agentes diuréticos, nitratos y estreptokinasa, y en el segundo grupo encontramos glucocorticoides, aspirina, y lipoperóxidos1.

Los principales precursores del ácido araquidónico son los eicosanoides que se obtienen de la carne animal y de la elongación del ácido linoléico de la carne animal y de la elongación del ácido linoléico en vegetales. Tanto el ácido araquidónico como los eicosapentaenoicos son sustratos de la enzima ciclooxigenasa y producen prostaglandina 13 con acción semejante a la prostaciclina para prevenir la agresión plaquetaria y tromboxano A3 menos activo que el tromboxano A2 en causar agresiones plaquetaria. Estas observaciones han hecho que se plantee el consumo de aceite de pescado como protector en ciertas patologías como la enfermedad cardiaca, hay varios trabajos que demuestran que la ingesta de este tipo de grasas disminuye el riesgo de ataque cardíacos.

La función de la prostaciclina es local causando relación del músculo subyacente  y previniendo la agregación plaquetaria. Además aumenta la actividad  de enzimas que metabolizan los ésteres de colesterol e la célula muscular lisa, inhibe la acumulación de ésteres de colesterol por los macrófagos y previene la liberación de factores de crecimiento que causan engrosamiento de la pared vascular. La capacidad del endotelio para generar prostaciclina disminuye con la edad, en diabetes mellitus y en ateroesclerosis1.

2. Factor relajante derivado del endotelio: 

Furchgott y Zawadzki en 1980 descubrieron que la estimación de receptores muscarínicos en la célula endotelial provoca la liberación de una sustancia que ellos denominaron factor relajante del endotelio. Trabajos posteriores concluyeron que este factor era el ÓXIDO NÍTRICO.

No se conoce exactamente su metabolismo pero viene de la L-arginina, necesita nicotiamida adenina dinucleótido fosfato como cofactor, y mediante la enzima óxido nítrico sistetasa se produce este factor. Se conocen varias isoformas de la enzima, las cuales se dividen en dos grupos, inducibles y constitutivas. Las inducibles, se encuentran en macrófagos y hepatocitos, están ausentes en las células hasta que por acción de citocinas o factores de crecimiento se expresa. 

Las constitutivas, siempre están presentes y son activadas vía calmodulina- calcio, se encuentran en las células del endotelio y neuronas. La célula endotelial  tiene mecanismos para mantener concentraciones de arginina libre a partir de generación intracelular desde la L-citrulina. La síntesis del óxido nítrico varía de una célula a otra. En los macrófagos por ejemplo el óxido nítrico se produce a partir del nitrógeno de guanidino de L-arginina y usando como factor la tetrahidrobiopterina.  Ver figura 61, 7, 17. 

Formación del ÓXIDO NÍTRICO a partir de L-arginina.

Figura 6. Formación del ÓXIDO NÍTRICO a partir de L-arginina.

Me Arg: N monometil L arginina
NO2 Arg: nitro L arginina 

La liberación ocurre de manera espontánea y se acelera por fuerzas de corte, acetil colina, ADP, ATP bradikinina, histamina, 5 hidroxitriptamina, factor activador de plaquetas, sustancias P, trombina y calcio. El óxido nítrico es inactivado por la hemoglobina y aniones superóxidos, la inhibición por la hemoglobina hace que esta sustancia actúe de manera local y explicaría el por qué en la hemorragia subaracnoidea se presenta vasoconstricción1, 14.

El óxido nítrico produce relación mediante la formación de GMPc.Inhibe la agregación plaquetaria actuando de manera sinérgica con la prostaciclina, se ha descrito una acción antriproliferativa que puede prevenir la hipertrofia del músculo liso durante el desarrollo de la ateroesclerosis. La disminución del óxido nítrico seasocia a la patogénesis de diferentes patologías como hipertensión, ateroesclerosis y diabetes mellitus1.

3. Endotelina:

En 1988 Yanagisawa y col descubrieron un péptido de 21 aminoácidos que contenía dos puentes de disulfuro  y que tiene una forma cónica.  Se han descrito cuatro isótopos, la endotelina 1 (del endotelio humano y porcino), endotelina 2 y 3 (formadas por el endotelio de las ratas) y endotelina tiene una secuencia homóloga a la safarotoxina, veneno de una serpiente de origen egipcio, que mata a su víctima por espasmo de las coronarias por dos mecanismos. El del mismo veneno activado y el otro por ocupación de los receptores de endotelina en la vasculatura coronaria1, 8.

Las estructura de la endotelina se muestra a continuación. Fig. 7.

Las estructura de la endotelina

 La endotelina es un  vasoconstrictor 10 veces más potente que la angiotensina II. La célula del endotelio renal es más sensible que otras células endoteliales del organismo a la acción de la endotelina. Como resultado aumenta la resistencia vascular y se produce contracción de la célula mesangian reduciendo así la tasa de filtración glomerular y el volumen urinario. Observaciones in vitro demuestran además una reducción en la liberación de renina.

El mecanismo de acción de la endotelina se explica por su unión a receptores específicos de membrana, se han descrito dos clases de receptores, el tipo A, produce vasoconstricción, broncoconstricción transitoria y agregación plaquetaria. El complejo endotelina-receptor activa la fosfolipasa C con liberación de fosfatos de inositol y diacilglicerol. Elevación de los niveles de calcio (que no es inhibida por agentes bloqueadores de canales de calcio), que activaría la proteinkinasa C, generando una retroalimentación negativa sobre los niveles de calcio aumentados o disminuye el aumento de calcio dependiente de la endotelina. Esto se debe a fosforilación de la fosfolipasa C, activación de las bombas de calcio que entran calcio del citosol o estimulación de la fosfatasa que degrada inositol1,8.

También se describe una acción mitógena demostrada en las células musculares lisas cardiovasculares, fibroblastos y células mesangiales, se cree que la activación de las bombas Na/H alcalinizan el pH intracelular produciendo factores de crecimiento celular1, 8-10. Además, se ha observado que la endotelina induce la proliferación de células musculares lisas vasculares a través de la estimulación de la síntesis de ADN y expresión de ARNm para protooncogenes myc-c y c-fos, en células mesangiales y fibroblastos, y actúa sinérgicamente con factor de crecimiento epidérmico, y el factor transformador de crecimiento alfa.  

(Lea También: Endotelio y Estrógenos)

Esto puede explicar la proliferación muscular en un epitelio lesionado sugiriendo un papel importante en el origen de las placas ateromatosas10.

Varios estudios han demostrado la producción de eicosanoides a través de estímulo de la endotelina, especialmente prostaglandina 12 y E2, produciendo una regulación negativa para contrarrestar el efecto vasoconstrictor de la endotelina mediante el aumento del AMPc, activación de la proteína kinasa A con la consecuencia relajación celular y reducción de la respuesta mitogénica 8, 10, 16.

La síntesis de endotelina se inicia en la producción de preproendotelina, molécula que contiene 200 aminoácidos y es clivada por enzima endopeptidasas en preendotelina que tiene 38 ó 39 aminoácidos. Luego por acción de la enzima convertidora de endotelina (metaloproteasa unida a la membrana) se produce endotelina 1 de 21 aminoácido.

Se ha observado sitios específicos de mayor síntesis de endotelina como son: endotelio vascular, sistema nervioso central, epitelio bronquial e intestinal, placenta, células mesangiales glomerulares8-11. La síntesis es estimulada por diferentes mecanismos entre los cuales se cuenta, mecánicos: stress quirúrgico, presión, hipoxia hormonal, angiotensina, vasopresina, epinefrina, glucocorticoides (estimulando a nivel del músculo liso); Autacoides:  tromboxano A2, trombina, factor transformador de crecimiento beta; otros: calcio, endotoxina y ciclosporina8,11,15.

El catabolismo se lleva a cabo en el hígado, pulmón el riñón, por medio de una baja en la regulación de los receptores que provoca la no internalización del complejo y se produce degradación por medio de la enzima deamidasa a nivel del triptofano21, 16.

Se ha mapeado en el organismo los receptores de endotelina hallándose en: riñón:

Médula glomerular e interna; pulmón: bronquio; corazón: articular coronarias, aurículas y ventrículos, intestino: mucosa y músculo liso; glándulas adrenales: mayor en la zona glomerular que en la medular; cerebro: generalizado, ojos, iris, coroides, retina y capa córnea endotelial; general; la mayoría de los músculos lisosvasculares8,10. En muchos tejidos la endotelina se une en sitios cercanos a su producción actuando de manera paracrina en las células musculares lisas, pericitos y fibroblastos.

En resumen las acciones de la endotelina se pueden agrupar en: renal: aumenta la resistencia vascular. Disminuye el flujo sanguíneo renal y la tasa de filtración glomerular, disminuye el coeficiente de ultrafiltración glomerular. Aumenta reabsorción de sodio, cardiovascular: respuesta depresora trasitoria, respuesta presora prolongada, vasoconstricción coronaria, efecto inotrópico positivo. Endocrino: aumenta la secreción de péptido atrial natriurético, renina plasmática y catecolaminas, y aldosterona8, 11-13.

A nivel del sistema reproductivo se han observado concentraciones crecientes de endotelina en el embarazo hasta el último trimestre previo al parto volviendo a niveles normales a los pocos días. El útero a nivel del endometrio produce endotelina, no así en el miometrio. La oxitocina y la vasopresina arginina estimulan su liberación de otra manera el 17 beta estradiol estimula la densidad de los receptores de endotelina en el miometrio, lo que sucede en presencia de progesterona. También se ha encontrado abundante endotelina 1 en el líquido folicular, probablemente producido por las células de la granulosa. El tratamiento con gonadotrofina coriónica estimula la producción de endotelina a nivel del cuerpo lúteo.

Se ha demostrado que bajas dosis de endotelina suprimen la acumulación de LH y niveles de AMPc en células de granulosa porcina:

Sugiriendo prevención de una luteinización en estas células. Se ha insinuado una regulación paracrina de la contracción miometrial por producción indirecta de hormonas esteroides en el ovario y la regulación de los receptores de endotelina en el miometrio controlada por hormonas hipofisiarias (no sólo oxitocina y vasopresina)11.

La endotelina también es producida por las células amnióticas. La concentración de ésta en el líquido amniótico, en la arteria y vena umbilical es muy alta al finalizar la gestación (mayor que la del plasma materno), sugiriendo una posible acción en el cierre de la arteria umbilical luego del nacimiento y tal vez del ductus arterioso.  Además, la endotelina  producida a nivel del útero grávido regula el flujo útero placentario, desde las pequeñas arterias intramiometriales que son muy sensibles a la endotelina11.

En el sistema hipotálamo-hipofisiario la endotelina es un modulador local de la secreción de prolactina, gonadotropinas, hormona de crecimiento y hormona estimuladora de tirotropina. La hormona paratiroidea es regulada por la endotelina en su acción osteoclástica y osteoblástica11.

4.  Factores de crecimiento y proteínas:

   Factor de von Willebrand:

Es una proteína sintetizada por la célula endotelial de 250 KD. Que luego es clivada en 225 KD y procesada posteriormente hasta formas de 20 mili Da se almacena en los cuerpos de Weibel-Palade. El mecanismo por el cual este factor adhiere plaquetas no está bien entendido.

Durante la agregación plaquetaria se cree que su función sea bivalente, es decir, que de un lado se une a plaquetas y del otro a proteínas subendoteliales.

El factor de von Willebrand se une al factor VIII circulante estabilizando la actividad de este último. La secreación espontánea del factor de von Willebrand es dependiente de la síntesis de proteínas como fibronectina y trombospondina. Pero la secreción activa es mediada por elevación del calcio intracelular, trombina, histamina (receptor H1), epinefrina, endotoxina bacterianas, interleukina 1 y plasmina 5,7.

– Activadores e inhibidores del plasminógeno: 

Producidos por las células endoteliales, el factor activador  tanto el tipo urokinasa como el tisular son secretados. Por el estímulo de histamina, trombina, endotelio lesionado, oclusión venosa y durante el ejercicio ser inhibidores por interleukina 1 y factor de necrosis tumoral.

La activación del plasminógeno puede ocurrir por tres vías: exógena a través de activadores como estreptokinasa. Intrínseca por el sistema  de contracto (por ejemplo, calicreína) y extrínseca por actividades tisulares como urokinasa o factor tisular. Su función es catalizar la conversación del plasminógeno en plasmina, potente proteasa sérica que actúa favoreciendo la fibrinólisis4-5,7.

La célula endotelial también produce un inhibidor del activador del plasminógeno que se relaciona inmunológica y bioquímicamente con el encontrado en las plaquetas, suero y plasma. Su síntesis  es estimulada por interleukina 1, factor de necrosis tumoral y endotoxinas bacterianas. Come estos dos factores son producidos por la célula endotelial juegan un papel importante en la regulación del sistema hemostático. Siendo el inhibidor del factor activador tisular el más importante en el control de la actividad fibrinolítica4-5, 7.

 – Factores de crecimiento: 

La célula endotelial secreta  varios péptidos mitógenos para el músculo liso vascular como son el factor de crecimiento derivado de las plaquetas A y el tipo B. Su secreción es estimulado por la trombina (que causa aumento de calcio intracelular), endotoxina bacterianas, interlukina 1, factor transformador de crecimiento beta y factor de necrosis tumoral. Además las células de la microvasculatura secretan factor estimulador de colonias hematopoyéticas produciendo estad células por diferentes vías.

Actualmente uno de los factores estudiados, es el factor de crecimiento endotelial vascular conocido anteriormente como el factor de permeabilidad vascular. El cual es un potente mitógeno endotelial in vitro, mediador de permeabilidad y factor de crecimiento angiogénico in vitro.

Es una glicoproteína homodimérica que se encuentra en 4 isoformas, dos receptores han sido identificados en la célula el KDR y flt 1. Ambos tirosina quinasas que autofosforilan en respuesta al estímulo18.

Este factor parece estar relacionado con la angiogénesis secundaria a la hipoxia que ocurre durante la cicatrización, retinopatía proleferativa, revascularización de áreas isquémicas y progresiones tumorales.

Brogi y col, en experimentos in vitro, muestran que en los tejidos isquémicos pueden liberarse o producirse un factor soluble capaz de regular positivamente la expresión de receptores del factor de crecimiento vascular endotelial promoviendo la neovascularización local.18.

Este “factor soluble” presente en medios condicionados hipóxicos pueden modular la unión del factor de crecimiento vascular endotelial a las células endoteliales.

Se proponen varias teorías como son:

  • El factor es capaz de aumentar la expresión de receptores DKR.

  • Baja regulación en la inhibición de expresión de receptores.

  • Liberación de un factor capaz de bloquear un inhibidor del receptor producido normalmente por las células endoteliales18.

Estos estudios han demostrado que hay mecanismos paracrinos que estimulan por la hipopxia pueden inducir angiogénesis.

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