Modelo Monografias

UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANNFACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD

ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE MEDICINA HUMANA

REVISIÓN EN FISIOPATOLOGÍA CARDIOVASCULAR:

Chaperonas y disfunción endotelial como mecanismo

de injuriaCÁTEDRA DEL CURSO DE FISIOPATOLOGÍA

JEFE DEL CURSO:

Dr. Neil Flores

DOCENTE ENCARGADO:

Dra Karina Valle

ALUMNOS ENCARGADOS:

Juan Carlos Medina Ticona 2011-123018Victor Leonardo Apaza Maquera 2011-123022

TACNA – PERÚ

2014

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Chaperonas y disfunciÓn endotelial como mecanismo de injuria ESMH - 2014

CHAPERONAS Y DISFUNCIÓN ENDOTELIAL COMO

MECANISMO DE INJURIA

RESUMEN:

PALABRAS CLAVE:

1. INTRODUCCIÓN

La aterosclerosis es la mayor causa de mortalidad en el mundo occidental. Se trata de un proceso complejo que empieza a desarrollarse desde la juventud y progresa de manera asintomática hasta la edad adulta, y se caracteriza por la selección de células inflamatorias, proliferación de células del músculo liso vascular (CMLV), neovascularización y apoptosis. La ruptura de la placa es el punto de partida que da lugar a complicaciones cardiovasculares, como el infarto de miocardio o el ataque al corazón. (2)

Como se verá en la presente revisión, las HSPS tienen un papel protector en la homeostasis de la pared del vaso, pero pueden llegar a ser perjudiciales. Un potencial uso terapéutico de HSPs en la prevención de la aterosclerosis implica lograr un equilibrio óptimo entre los efectos protectores e inmunogénicos de las HSPs y en el progreso de la investigación sobre la vacunación. (1)

(Completa aquí un poco de tu parte para la introducción)

Fisiopatología 2014 1

En respuesta al estrés, las células se activan a través de una antigua ruta de señalización que conduce a la expresión transitoria de proteínas de choque térmico (HSPs). Estas HSPs cumplen un papel protector en la homeostasis de la pared del vaso, pero también tienen un impacto en los procesos inmuno-inflamatorios en condiciones patológicos implicados en el desarrollo de la aterosclerosis.

Las células endoteliales tienen una variedad de funciones que incluyen la regulación del tono vascular, permeabilidad vascular, inflamación de la pared de los vasos, y la tromborresistencia. Los estímulos aterogénicos aumentan la interacción entre las células endoteliales y las células inmunitarias (alza de la expresión de moléculas de adhesión). La función del músculo liso vascular también se modifica a través de la producción alterada de sustancias vasoactivas por las células endoteliales. (1)

La función de barrera endotelial, esta mediada por uniones célula a célula entre las células endoteliales, la cual está regulada por las pequeñas GTPasas y quinasas. Función de los microtúbulos, es regulada por la acetilación de la tubulina, un componente de los microtúbulos, el cual es blanco de los estímulos aterogénicos.

Proteínas de choque térmico, Cadherinas, Cateninas, Ocludinas, Ateroesclerosis,

ubiquitinización


2. PROTEÍNAS DE SHOCK DE CALOR

Las heat shock proteins (HSP) son una familia de proteínas que se producen en grandes cantidades por la mayoría de las células como respuesta al estrés. Estas proteínas se producen en grandes cantidades por las células como respuesta al estrés mecánico, a la estimulación con citocinas o a las altas temperaturas, como mecanismo de protección frente a estas condiciones adversas. (2)

Las HSPs sirven como chaperones moleculares que impiden la formación de agregados de proteínas no específicas y ayudan a las proteínas en la adquisición de sus estructuras nativas. Cumplen un papel protector en la homeostasis de la pared del vaso, pero tienen un impacto en los procesos inmunoinflamatorios en condiciones patológicos implicados en el desarrollo de la aterosclerosis. Las HSPs se localizan tanto en arterias sanas, como en placas ateroscleróticas. (1,2) Muestran alta homología de secuencia entre

las diferentes especies y están involucradas en el mantenimiento de varias proteínas celulares en sus formas funcionales correctamente plegadas. Las HSPs o chaperoninas moleculares se clasifican en diversas familias en función de su peso molecular: pequeña HSPs, HSP10, HSP40, la HSP60, HSP70, HSP90, e HSP110.

HSPs exhiben mecanismos de protección sofisticados de chaperonas moleculares. Por ejemplo, hay una necesidad constante de asistencia chaperona durante el plegamiento de proteínas de novo y replegamiento de las cadenas de polipéptidos nativos, debido a que la estabilidad de las proteínas celulares es baja y la agregación compite con el plegamiento productivo incluso a temperaturas fisiológicas.Todos los chaperones moleculares interactúan tempranamente con una amplia gama de proteínas desplegadas. Generalmente las chaperonas moleculares no contribuyen información estructural para el plegado pero impiden las interacciones moleculares no



deseadas. Al parecer diferentes tipos de HSPs tienen diferentes funciones en el plegamiento / desplegado de proteínas.

La pared arterial está en remodelación continuamente en respuesta a varios factores estresantes, incluyendo lesiones localizadas, toxinas, tabaquismo e hipercolesterolemia. Estos estímulos directa o indirectamente causan cambios en la presión arterial y daño a la pared del vaso, y eventualmente inducen la rigidez arterial y la obstrucción, es decir, la aterosclerosis. Para mantener la homeostasis de la pared del vaso, las células vasculares producen un alto nivel de HSPs, que protegen contra el daño durante el estrés hemodinámico. Sin embargo, la evidencia acumulada indica que una reacción inmune a la Hsp60 podría contribuir al desarrollo de aterosclerosis. Estos hallazgos sugieren que la inducción de HSPs es beneficiosa en la respuesta de la pared arterial al estrés pero es perjudicial en ciertas otras circunstancias. Ahora veremos el papel de las chaperonas moleculares como protectores o implicados en la patología de la pared arterial. (1)

3. PAPEL DE LAS CHAPERONAS MOLECULARES

Estructuralmente, existen las chaperoninas como anillos estrechamente vinculados que comprenden siete moléculas de HSP10 y/o HSP60 en cada uno. Genéticamente, cada una de estas chaperoninas está colocalizada en el cromosoma 2, separadas por un promotor bidireccional.

3.1. HSP 10

Funcionalmente muestra un papel protector en respuesta a estímulos de estrés en el sistema cardiovascular. Es un cofactor para HSP 60. La transfección de cardiomiocitos mediada por adenovirus con cualquiera de HSP10 o Hsp60 mostró reducción de la apoptosis mediada por doxorrubicina y también resultó en la sobreexpresión de antiapoptóticos Bcl-XL y Bcl-2.

Tanto Bcl-xL y Bcl-2 están implicadas en la activación endotelial, y su expresión se ha asociado con ausencia de inflamación, apoptosis, y aterosclerosis en xenoinjertos supervivientes a largo plazo, mientras que los xenoinjertos de rechazo no muestran su expresión de células endoteliales. Estudios que evalúan la prevalencia de anticuerpos anti-HSP10 en pacientes con aterosclerosis (por ejemplo, enfermedad de las arterias coronarias) demuestran una correlación positiva con la prevalencia de los niveles de anticuerpos anti-HSP60. (1)

3.2. HSP 27

HSP27 se puede detectar en la mayoría de células examinadas, aunque con niveles de expresión variables. La síntesis de HSP 27 puede ser inducida por diferentes condiciones, incluyendo choque térmico y otras condiciones de estrés, LDL oxidativo, lesión, y la diferenciación.

HSP27 también ha sido identificado como un receptor de estrógenos-β (ERß) asociada a la proteína y se ha observado que es un biomarcador para la aterosclerosis. ERß se expresa en células endoteliales y vasculares del músculo liso de muchas arterias, incluyendo la circulación coronaria. El tratamiento con estrógenos es antiaterogénico y se ha demostrado para reducir la oxidación de LDL en modelos animales. La estimulación de ERß in vivo puede reproducir el predicho efecto ateroprotector de HSP 27, y viceversa. HSP27 extracelular disminuye la formación de la LDL humana acetilado, que a su vez acentúa liberación de citoquinas proinflamatorias IL-1β. Por lo tanto, la HSP27 se postula para ejercer su efecto ateroprotector, probablemente en virtud de su capacidad para competir con la absorción de los lípidos aterogénicos o mediante la atenuación de la inflamación. Se cree que las proteasas secretadas por las placas ateroscleróticas podrían ser responsables de la degradación de HSP27 soluble en vivo. Se sugiere que la



reducción de los niveles de HSP27 podría reflejar un desequilibrio proteolítica que ocurre durante el proceso patológico de la remodelación vascular y por lo tanto pueden proporcionar un índice de inestabilidad de la placa y de la ruptura.

Se ha visto que HSP 27 protege la pared del vaso de la aterosclerosis en un modelo de ratón con apolipoproteina E deficiente. La sobreexpresión de HSP27 resultó en una reducción del 35% en la carga aterosclerótica en ratones hembra, pero no en machos. El estudio in vitro indica que la HSP27 se une a un receptor A scavenger, implicado en la absorción de colesterol, e inhibe la absorción de LDL modificada. HSP27 es crucial para la ateroprotección en la pared del vaso a través de la interacción con proteínas relacionadas con el metabolismo de lípidos.

En el músculo liso, las pequeñas HSPs HSP27 y HSP20 probablemente regulan la estructura del citoesqueleto de actina y pueden modular la interacción de la actina y la miosina. Por lo tanto también se han demostrado que estas juegan un papel importante en la contracción del músculo liso, la migración, y la supervivencia, que son acontecimientos clave en el desarrollo de la placa aterosclerótica. En paralelo, se ha demostrado que placas inestables han reducido la expresión de HSP20 y HSP27 en comparación con las placas estables, lo que sugiere que podrían tener un papel funcional en la inflamación y la estabilidad de la placa resultante. (1)

3.3. HSP 70

HSP70 cumple funciones en una gran variedad de procesos biológicos, modulación de plegado polipéptido, la degradación y la translocación a través de las membranas, y las interacciones proteína-proteína. HSP70 se expresa dentro de las lesiones ateroscleróticas humanas, y su localización dentro de los ateromas aórticos cambia temporalmente como el ateroma evoluciona, a pesar del contenido total de HSP70 aórtica restante sin cambios. se ha documentado inducción de la expresión de HSP70 en cultivos humanos endoteliales y células de músculo liso en respuesta a las LDL oxidadas. En lesiones ateroscleróticas avanzadas se han encontrado, macrófagos, células dendríticas, y células de músculo liso que sobreexpresan HSP70, que hacen que los macrófagos expresen citoquinas proinflamatorias.

La unión de las LDL oxidadas a CD36 puede inhibir la expresión de HSP70 en los monocitos a través del receptor ϒ activado del peroxisoma proliferador (PPAR ϒ). La HSP70 forma un complejo con el inhibidor κBα y atenúa la activación de NF-kB. Debido a que NF-kappa B es un importante factor de transcripción responsable de la expresión de genes pro-inflamatorios, estas vías pueden ser responsables de la actividad anti-inflamatoria de Hsp70s.


Figura 1Un posible modelo de la función protectora de la proteína de choque térmico 27 (HSP27) en la aterosclerosis. LDL modificada puede unirse a su receptor para mediar la acumulación de lípidos en los macrófagos, en la que las citoquinas proinflamatorias son liberadas y se pueden formar células espumosas. En este proceso, HSP27 liberada por la estimulación con estrógenos podría bloquearlo y así retardar el desarrollo de la aterosclerosis. (1)


Se ha hallado un papel principal de los factores de transcripción de choque térmico (HSFs) en la regulación de la expresión de HSP70. HSFs son esenciales en todos los organismos para sobrevivir la exposición a estrés agudo. Son los más conocidos como reguladores transcripcionales inducibles de los genes que codifican las chaperonas moleculares y HSP70. HSFs interactúan con un elemento específico de regulación, el elemento de choque de calor, presente en los promotores de los genes HSP. En la célula, HSFs son constitutivamente presentes en un estado que no se une al ADN; que se activan en respuesta a diferentes tensiones a una forma de unión a ADN. Este proceso de activación parece implicar la oligomerización de HSF de un monómero a un estado trimérico y se asocia con hiperfosforilación del HSF.

En vasos ateroscleróticos, se encontraron un aumento de los niveles de HSF1, pero no HSF2, que se localiza principalmente en los núcleos, y el peso molecular de HSF1 a partir de extractos lesionados fue mayor que de los vasos normales. Esto indicó que HSF1 en las lesiones se fosforiló (modificó) y se activó.

Los niveles séricos elevados de HSP70 se asocian con una reducción de engrosamiento de la íntima aterosclerótica y un menor riesgo de enfermedad arterial coronaria. El tratamiento térmico de las ratas aumentó expresión HSP70 en la pared arterial y atenuó el engrosamiento de la íntima después de la lesión. Tanto HSP70 y HSP90 median la degradación mejorada de ApoB en líneas de células de mamíferos. HSP70 (GRP78) se ha observado en etapas tempranas y tardías de la aterosclerosis en ratones apoE-knockout. GRP78 proporciona numerosos efectos protectores para minimizar el estrés a través de la proteína desplegada de señalización, así como la señalización antiapoptótica y antitrombótica.

Se encontró que la HSP70 extracelular tiene un papel en engrosamiento de la íntima de la carótida de ratones expuestos al humo del cigarrillo. La exposición al humo de cigarrillos disminuyó expresión arterial de HSP70 y aumentó significativamente el esgrosamiento de la íntima en comparación con los ratones expuestos a aire. El tratamiento de los ratones expuestos al humo del cigarrillo con HSP70 intravenosa recombinante atenuó el engrosamiento de la íntima mediante la reducción de la expresión de la señal extracelular de fosforilación por quinasa regulada en la pared arterial. Los datos sugieren que la disminución de la expresión de HSP70 arterial es un importante mecanismo por el cual la exposición al humo del cigarrillo aumenta el engrosamiento de la íntima.

HSP70 fue identificada como una nueva proteína matriz de unión a proteína Gla. La interacción entre la matriz de proteína Gla y HSP70 fue confirmada por


Figura 2Ilustración esquemática de la expresión del gen HSP. Estímulos de estrés, por ejemplo, microbios, las LDL oxidadas (OxLDL), o estrés mecánico, directa o indirectamente, estimulan a las células para activar las vías de señal desconocidos que conducen al factor de transcripción de choque térmico (HSF) a fosforilación y activación. HSF forma un trímero para unirse al elemento de choque térmico (HSE) presentes en la región promotora de los genes HSP, lo que resulta en la expresión de HSP. SR, retículo sarcoplásmico; SAC, canal activados por estiramiento. (1)


coimmunoprecipitacion y reticulación química, y bloqueó la interacción entre la proteína Gla de matriz y proteína morfogenética ósea (BMP) -4. Los investigadores concluyeron que la HSP70 une a la proteína Gla de la matriz y aumenta la actividad de BMP, funcionando de ese modo como un vínculo potencial entre el estrés celular, la inflamación, y BMP de señalización. (1)

3.4. HSP 90

La proteína relacionada con el receptor de LDL-1 es el primer receptor de la HSP90 identificado. Proteína relacionada con el receptor LDL 1 es un receptor de endocitosis, y se une e interioriza a varios ligandos como apoE y α2-macroglobulina activado. Se promueve la señalización intracelular, que regula a la baja de la proliferación celular y la migración de diferentes tipos de células, incluyendo macrófagos, y juega un papel central en la aterogénesis. Se ha demostrado que HSP90 y HSP70 que se unen al dominio citoplásmico del receptor scavenger de macrófagos, una proteína de membrana trimérica que se une a la LDL. Así, parece que la HSP90 y HSP70 ejercen sus efectos sobre la aterosclerosis, influyendo en el metabolismo de LDL.

En inmunotinción de HSP90 de placas ateroscleróticas humanas, se aumentó en las regiones inflamatorias y en las placas caracterizadas por el espesor de la tapa inferior. En los macrófagos humanos cultivados y células de músculo liso vascular, el tratamiento con inhibidores de HSP90 aumenta la expresión de la HSP70 y la transcripción reducida del factor de STAT y la activación de NF-kappa B y la expresión de quimioquinas inducidas por citoquinas proinflamatorias. Expresión de HSP90 se asocia con características de inestabilidad de la placa en las lesiones humanas avanzadas. Inhibidores de HSP90 reducen las respuestas inflamatorias en la aterosclerosis. (1)

3.5. HSP 60

Hsp60 se expresa en el citoplasma, mitocondrias, retículo endoplásmico, y el núcleo. Hsp60 se encuentra normalmente dentro de las células, y si se halla situada fuera es una indicación de la muerte celular y una de las señales importantes para el sistema inmune para activar los macrófagos y otras células inmunes para eliminar las células muertas. Reacciones inmunes mal dirigidas, debido a su homología antigénica entre las especies, contra HSP60s pueden estar involucradas en la aparición de procesos inflamatorios, que es distintivo de las primeras etapas de la aterosclerosis.

Anticuerpos anti-HSP60 en los seres humanosExiste una asociación entre anticuerpos anti-HSP65 y la aterosclerosis. Niveles de anticuerpos anti-HSP65 se correlacionan fuertemente con la IgA humana a Chlamydia pneumoniae y con IgG para Helicobacter pylori, lo que sugiere un papel para las infecciones en la producción de anticuerpos mHSP65. Se demostró que los pacientes con altos niveles de anticuerpos IgA humanos Hsp60 en conjunción con elevada niveles de anticuerpos IgA C. pneumoniae y proteína C reactiva elevada también tenían mayores probabilidades de sufrir un evento coronario. Por lo tanto, un nivel elevado de anticuerpos HSP60/65 podría ser utilizado como un marcador para el pronóstico de riesgo de aterosclerosis. (1)

Anti-Hsp60 aterosclerosis inducida por anticuerpos en los animalesEstudios in vivo han proporcionado evidencia directa en apoyo de la relación de causalidad entre anticuerpos circulantes anti-HSP60 y la aterosclerosis. Autoanticuerpos que reconocen residuos de aminoácidos 288 a 366 de Hsp60 inducen la aterosclerosis a través de los mecanismos de las reacciones autoinmunes a Hsp60 expresadas en las células endoteliales arteriales, que pueden ser prevenidas por F (ab) 2 fragmento derivado de estos anticuerpos. (1)



El mimetismo molecular y reacciones inmunitarias a HSP60/65.Es plausible que la reactividad cruzada entre los anticuerpos y las células T contra las HSPs de microbios y los seres humanos contribuye a la desarrollo de la aterosclerosis. Se ha demostrado que anticuerpos anti-HSP65 de suero reaccionan con Hsp60 humana recombinante a partir de homogeneizados de placas ateroscleróticas. Anticuerpos anti-HSP65 Humanos reaccionan con Hsp60 presente en las células endoteliales, macrófagos, y células del músculo liso en el ateroma.

Toll-like receptor 4: un vínculo entre el HSP y la aterosclerosisTLR4 se expresa en células tales como células endoteliales, células de músculo liso y los macrófagos, todos los cuales se sabe que están implicados en la aterogénesis. Sus efectos proinflamatorias están posiblemente mediados a través de la vía NF-kB. En Hsp60 humana y de clamidias se ha demostrado que requiere TLR4 funcional para estimular la producción de TNF-α y el óxido nítrico para la activación de los macrófagos. TLR4 puede ser un enlace crucial entre autoantígenos tales como Hsp60, la inmunidad innata y la aterosclerosis. Por lo tanto TLR4 es estimulada / inhibida por múltiples ligandos, que se sabe son puente en la inflamación, la infección, la hiperlipidemia y la aterosclerosis.

Vacunación HSPVarios estudios recientes han provocado un interés creciente en la inducción de tolerancia de la mucosa contra la HSP60 con el objetivo de suprimir la aterogénesis. Se demostró satisfactoriamente una reducción de placas aórticas por este enfoque. Se ha demostrado que tanto la administración nasal y oral de HSP65 micobacteriana disminuye la capacidad de respuesta autoinmune y se asoció con una reducción significativa en el número de macrófagos infiltrantes y el tamaño de las placas ateroscleróticas en ratones deficientes en el receptor de LDL, también se encontró niveles más elevados de IL 10 (citosina

antiinflamatoria) y y un número reducido de células T CD4. Todos estos resultados son compatibles con el concepto de que un cambio de Th1 a Th2 en la reactividad autoinmune podría ejercer un efecto ateroprotector.

También se informó de que el péptido aa253-268 Hsp60 se administró por vía oral a ratones deficientes en el receptor de LDL, dando como resultado una reducción del 80% en el tamaño de placa en las arterias carótidas y una reducción del 27% en el tamaño de la placa en la raíz aórtica. La reducción en el tamaño de la placa se correlaciona con un aumento en el número de células T reguladoras, que se sabe que es protectora en la aterosclerosis


Figura 3Regulación de la respuesta inmune e inflamatoria HSP60/65 en la aterosclerosis. HSP60/65 soluble puede obligar directamente a los receptores tipo Toll en los macrófagos para promover la producción de citoquinas inflamatorias. Mientras tanto, los macrófagos-procesado HSP60/65 también puede resultar en la activación de células T y B a través de mimetismo molecular de HSP60/65 entre los microbios y los seres humanos. Tanto las respuestas inmunes innatas y adaptativas pueden contribuir al desarrollo de la aterosclerosis. (1)


3.6.PERSPECTIVA

La función protectora de las HSP ha sido ampliamente estudiada, pero el mecanismo detallado por el cual las HSP pueden ejercer sus efectos sobre la célula permanece sin resolver. Por ejemplo, la HSP27 puede ser liberada de las células en respuesta a los estrógenos, preferentemente responden a la modulación ERß, que puede ser el mecanismo de la función protectora de la hormona sexual. La cuestión es cómo los receptores de estrógeno-estrógeno dan como resultado la liberación de HSP27 en las células.

En la ausencia de factores de riesgo para la aterosclerosis (factores de estrés endoteliales), las células endoteliales no expresan Hsp60 en su superficie y por lo tanto no son objetivos para injuria autoinmune. En la presencia de factores de riesgo para la aterosclerosis, las células sobreexpresan Hsp60 y los anticuerpos anti-HSP60 de reacción cruzada dañan las células endoteliales, sentando las bases para el posterior desarrollo de aterosclerosis. Sin embargo, no se conoce si los datos obtenidos en el ratón podrían traducirse en seres humanos. (1)

4. REGULACION DEL TONO VASCULAR POR LAS CELULAS ENDOTELIALES:

Las células endoteliales producen y liberan sustancias vasoactivas que relajan o contraen los vasos sanguíneos. Uno de los más importantes es el óxido nítrico (NO), el cual se difunde a las células del músculo liso vascular y activo la guanilato ciclasa, que resulta en la vasodilatación dependiente de GMPc. El endotelio también media en la hiperpolarización de las células musculares lisas vasculares a través de una vía independiente del NO, que aumenta la conductancia de potasio y posteriormente propaga la despolarización de las células del músculo liso vascular, manteniendo el tono vascular a través de la producción de EDHFs

(factores hiperpolarizantes derivados del endotelio) (2).

Una disminución de la biodisponibilidad de NO incrementa la expresión endotelial de las moléculas de adhesión, que induce el reclutamiento de células inmunes a la pared vascular. También promueve la activación de células del músculo liso, que conduce a la proliferación y la migración (estudios clínicos han demostrado que la alteración de la vasodilatación dependiente de NO está estrechamente relacionado con la aterosclerosis). Es bien reconocido que EDHF es capaz de compensar parcialmente la pérdida de tono vasomotor en la microcirculación mediada por NO (2).

El 11,12-EET (Ácidos epoxieicosatrienoicos) se postulan EDHFs, producido por CYP2J2, tiene propiedades anti-inflamatorias tales como la prevención de la adhesión de los leucocitos a las células endoteliales mediante la inhibición de NF-kβ, que estimula la expresión de productos génicos proinflamatorios en las células endoteliales. 5,6-EET, 8,9-EET, 11,12-EET y 14,15-EET tienen efectos vasodilatadores por la polarización y la relajación de las células musculares lisas vasculares. EETs se han notificado a tener efectos antitrombóticos por regulación del alza del activador tisular del plasminógeno y los efectos antimigratorio contra las células del músculo liso vascular a través de la disminución de la producción de ROS.

Se ha demostrado que un polimorfismo del gen CYP2J2, que resulta en la disminución de la actividad del promotor CYP2J2 y de las bajas concentraciones plasmáticas de metabolitos EET, se asocia de forma independiente con un mayor riesgo de enfermedad de la arteria coronaria. Por lo



tanto, las EETs producidos por CYP2J2 potencialmente tienen efectos protectores contra la insuficiencia vascular (2).

5. PERMEABILIDAD DE LA BARRERA CREADA POR LAS CELULAS ENDOTELIALES.

Se han demostrado que los iones y solutos solubles en agua se mueven a través de las células endoteliales a través de vías paracelulares través de las brechas intercelulares (gaps intercelulares), además de las vías transcelular. Por otro lado, se han

demostrado que las células inmunes migrar a través de las células endoteliales muy probablemente a través de vías paracelulares. Orgánulos definidos como las uniones célula a célula compuesta de uniones estrechas y uniones adherentes formando una barrera para la regulación de la permeabilidad de solutos y células inmunes.

Cadherina endotelial vascular (EV), es una sola proteína que atraviesa la membrana que se localiza en las uniones adherentes (AJS), que se une de manera homofílica con la cadherina EV expresada en la superficie celular de las células adyacentes. Se ha demostrado que la



cadherina EV es indispensable para la formación de la adhesión célula a célula endotelial.

Para la formación de uniones estrechas, es esencial una claudina que tiene cuatro dominios transmembrana y está vinculado al citoesqueleto basada de actina través de zonula occludens. Las claudina-1, claudina-3, claudina-5, claudina-12, y claudina-15 se expresan en las células endoteliales. La eliminación de claudin-5 en ratones ha demostrado que la Claudina-5 es esencial para la función de barrera de tamaño selectivo de las uniones estrechas en las células endoteliales del cerebro que forman la barrera hematoencefalica. También se demostró que el agotamiento de claudina-1 usando pequeños ARN de interferencia aumenta la permeabilidad de las uniones estrechas en células endoteliales humanas cultivadas, lo que sugiere que la claudina-1 juega un papel fundamental en la regulación de la permeabilidad TJ en células endoteliales de tejidos no neurales. Molécula de adhesión de unión (JAM) (pertenece a la superfamilia de Ig) se localiza en las unoines estrechas en células endoteliales.

La barrera paracelular endotelial permanece permeable para facilitar el movimiento de solutos entre la sangre y los tejidos circundantes en el desarrollo de los vasos sanguíneos así como en la regeneración de los tejidos dañados. EFA6, que es un factor de activación de la pequeña GTPasa Arf6, ha sido implicado en el ensamblaje de uniones adherentes mediante la regulación de la internalización de la E-cadherina por endosomas tempranos (52a). Se ha demostrado la colocalización de la claudina-16 con un marcador de endosoma temprano; y el transporte de la Claudina-3 mediada por endosoma tardio. La familia Rab de pequeñas GTPasas se ha implicado en la regulación del transporte vesicular. Rab13 y Rab3b se localizan en uniones estrechas y contribuyena su ensamblaje.

Se ha demostrado que Rab13 media la reciclado endocitico continuo de una ocludina a la superficie celular en las uniones estrechas. Además también está implicado en el transporte de la claudina-1 desde el citosol a las uniones célula-célula y regula el montaje de uniones estrechas través de la señalización de PKA. En las células endoteliales, Rab5a regula la localización de la claudina-1, que es un determinante importante de la permeabilidad de uniones estrechas. Por lo tanto, Rab GTPasa median el transporte y localización de las proteínas de unión que han sido implicados en la regulación de la función de barrera endotelial (2).

La relocalización del complejo de catenina-cadherina-endotelio vascular se produce en las células endoteliales expuestas a hipoxia-reoxigenación, que es bloqueado por eNOS sobre la expresión en las células endoteliales. El peróxido de hidrógeno provoca la desaparición de cadherina y ocludina que forman parte de los contactos célula a célula. La señalización mediada por ROS puede desempeñar un papel en la desorganización de las uniones causados por la hipoxia-reoxigenación. La participación mediada por Rab GTPasa para el transporte y localización de las proteínas de unión en la desorganización de las uniones causados por la hipoxia-reoxigenación no ha sido dilucidada (2).

Las propiedades de adhesión de cadherina- EV están reguladas dinámicamente a través de la fosforilación y la asociación con las proteínas citoplasmáticas tales como cateninas, que enlazan cadherina del endotelio vascular (VE-cadherina) con el citoesqueleto de actina. Cadherina-EV media la localización del receptor de VEGF 2 a las uniones adherentes endoteliales, que es esencial para la señalización de VEGF. La proteína tirosina fosfatasa-VE, que se une con el complejo de cadherina-catenina, se ha demostrado estar involucrado en la interrupción de las uniones adherentes basado en cadherina del VE durante la transmigración de leucocitos a



través de las células endoteliales. Estudios recientes han sugerido la fosforilación/desfosforilación de las proteínas de unión juega un papel crucial en la regulación de la permeabilidad niones estrechas. Se ha reportado la fosforilación/desfosforilación de serina/treonina de proteínas de unión. La señalización del receptor acoplado a la proteína G activada por ácido lisofosfatídico (que se secreta a partir de plaquetas activadas) o la histamina se ha demostrado que induce la fosforilación de ocludina en residuos de serina/treonina y concomitantemente aumentar permeabilidad de las uniones estrechas a través de una vía quinasa RhoA/Rho dependiente o independiente, respectivamente. Se ha demostrado que el aumento en la permeabilidad endotelial al LDL inducido por la hipercolesterolemia, que es un paso inicial de la aterosclerosis, está mediada posiblemente por la activación de Rho y que

un inhibidor de la 3-hidroxi-3-metilglutaril CoA reductasa (estatina) tiene un efecto de antipermeabilidad por inactivación Rho. Estos datos implican a RhoA/Rho cinasa como un regulador clave de la barrera endotelial. Además de Rho, Cdc42 y Rac1, miembros de la familia pequeña Rho GTPasa, participan en la regulación de la barrera endotelial mediante el control del ensamblaje del citoesqueleto de actina y, por tanto, la localización de las proteínas de unión. Activación de Rac1 por la fosfatidilinositol 3-kinase/Akt ha demostrado estabilizar la barrera endotelial a través del montaje del citoesqueleto de actina (2).

El sistema ubiquitina-proteasoma juega un papel importante en la regulación de la modificación y degradación de proteínas. Las proteínas diana se ubiquitinizan por: la enzima activadora de ubiquitina (E1), enzima de conjugación de ubiquitina (E2) y E3 ubiquitina ligasa. La ubiquitinación de proteínas de la membrana plasmática es un mecanismo para



controlar su tráfico endocítica mediante la promoción de sus interacciones con las proteínas citosólicas que contienen dominios de unión a ubiquitina. Se demostro que la interaccion de ubiquitina ligasa E3 con proteína ocludina de las uniones estrechas (ubiquitinación de ocludina) se asocia a prurito. Además, el AMPc induce la expresión de prurito, desencadenada por la ubiquitinación de la ocludina, que resulta en la interrupción uniones estrechas. Por otra parte (2).

En las células epiteliales, factor de crecimiento de los hepatocitos y la activación de Src induce la disociación de la célula través de la disociación de la unión y el aumento de la solubilidad de los componentes proteicos de las uniones estrechas y adherentes, lo que fue impedido por los inhibidores del proteasoma. El agotamiento ATP por hipoxia o hipoxia mimético causó una disociación de los contactos célula a célula (2).

Los mediadores inflamatorios, tales como la trombina, deterioran la barrera endotelial mediante proteolisis de VE-cadherina. Derramamiento VE-cadherina inducido por la trombina por una desintegrina y metaloproteasas (ADAM)-10 seguido de la escisión por γ-secretasa, rompen la barrera endotelial. El derramamiento de proteínas transmembrana de unión por proteasas parece contribuir al aumento de la permeabilidad vascular inducida por los estímulos inflamatorios en el desarrollo de la aterosclerosis (2).

6. MICROTUBULOS ENDOTELIALES COMO BLANCOS DE FRACASO VASCULAR

Sustancias vasoactivas, así como la tensión mecánica provocada por fuerzas hemodinámicas, tales como estiramiento mecánico y esfuerzo de cizalladura, estimulan la señalización celular endotelial. En consecuencia, los cambios crónicos en sustancias vasoactivas y fuerzas

hemodinámicas causadas por trastornos de hipertensión y metabólicos tales como la diabetes y la dislipidemia inducen la disfunción endotelial, que conduce a la insuficiencia vascular. Los microtúbulos, una de las fibras del citoesqueleto clave en las células endoteliales, regulan numerosas funciones celulares que contribuyen al mantenimiento de la integridad vascular (2).

Las funciones de las células endoteliales controlados por los microtúbulos incluyen la forma celular, la mitosis, el transporte intracelular, la adhesión y la migración. Se requiere la migración endotelial durante la angiogénesis y reendotelialización en la reparación de heridas y después de la angioplastia de la arteria coronaria. Los microtúbulos polimerizados con heterodímeros formados por una α-tubulina y una β-tubulina son uno de los principales componentes del sistema citoesquelético celular. Los microtúbulos muestran inestabilidad dinámica y una interconversión de montaje y desmontaje. Modificaciones postraduccionales de la tubulina, tales como desacetilación, fosforilación, y la poliglutamación, están involucrados en la regulación de la dinámica de los microtúbulos y funciones celulares basada en microtúbulos. La acetilación de α-tubulina en juega un papel importante en la regulación de la estabilidad de los microtúbulos y la estructura. Los microtúbulos contienen α-tubulina acetilado en las células en reposo. Microtúbulos hiperacetilados disminuyen la dinámica de los microtúbulos, aumentan la estabilidad de los microtúbulos, y disminuyen la migración celular. (2).

Las células endoteliales están expuestas a fuerzas mecánicas, tales como estiramiento cíclico y la tensión de cizallamiento. Un esfuerzo excesivo está implicado en la patogénesis de la aterosclerosis. El estiramiento mecánico aumenta la generación de ROS, induce la reorganización de las integrinas, y regula la reorganización del citoesqueleto en células endoteliales. Por otro



lado, las fuerzas mecánicas, tales como estiramiento cíclico y la tensión de cizallamiento, modulan el sistema renina-angiotensina vascular. Se ha informado de que estiramiento cíclico induce la liberación de la ANG II en las células endoteliales. Un número de estudios han revelado que la ANG II desempeña papeles importantes en el desarrollo de enfermedades cardiovasculares. Como un tipo de antagonista del receptor 1 de ANG II inducida por Ang II inhibió la reorganización de los microtúbulos en las células endoteliales, la insuficiencia vascular inducida por la ANG II podría ser en parte atribuible a la disfunción endotelial mediada por la reorganización de los microtúbulos. La histona deacetilasa 6 (HDAC6) y sirtuin 2 (SIRT2) regulan la función de los microtúbulos en las células endoteliales (2).

7. CONCLUSIONES

o En la ausencia de factores de riesgo para la aterosclerosis (factores de estrés endoteliales), las células endoteliales no expresan Hsp60 en su superficie y por lo tanto no son objetivos para injuria autoinmune. En la presencia de factores de riesgo para la aterosclerosis, las células sobreexpresan Hsp60 y los anticuerpos anti-HSP60 de reacción cruzada dañan las células endoteliales, sentando las bases para el posterior desarrollo de aterosclerosis.

o La pared arterial está en remodelación continuamente en respuesta a varios factores estresantes. Estos estímulos causan cambios en la presión arterial y daño a la pared del vaso, y eventualmente inducen la rigidez arterial y la obstrucción, es decir, la aterosclerosis. Para mantener la homeostasis de la pared del vaso, las células vasculares producen un alto nivel de HSPs, que protegen contra el daño durante el estrés hemodinámico. Sin embargo, la evidencia acumulada indica que una reacción inmune a la Hsp60

podría contribuir al desarrollo de aterosclerosis. Estos hallazgos sugieren que la inducción de HSPs es beneficiosa en la respuesta de la pared arterial al estrés pero es perjudicial en ciertas otras circunstancias.

o La disfunción de células endoteliales promueve la disfunción de las células de músculo liso, así como células del sistema inmune, lo que conduce a la insuficiencia vascular. La disfunción de las uniones endoteliales-célula a célula, lo cual interrumpe la barrera endotelial y aumenta la permeabilidad vascular, parece estar implicada en la patogénesis de la insuficiencia vascular, incluyendo la aterosclerosis.

o El citoesqueleto (tales como los microtúbulos), cambia sus propiedades bioquímicas en respuesta a la tensión mecánica y metabólica crónica, el cual es un objetivo de estímulos aterogénicos. Las modificaciones en las propiedades de microtúbulos contribuyen a la disfunción de la célula endotelial que conduce a la insuficiencia vascular. En consecuencia, el análisis de las bases moleculares de la disfunción endotelial nos llevaría a identificar nuevas dianas terapéuticas para la insuficiencia vascular en enfermedades cardiovasculares.

8. BIBLIOGRAFÍA

(1) Xu Q, Metzler B, Jahangiri M, Mandal K. Molecular chaperones and heat shock proteins in atherosclerosis. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2012 February 1; 302(3): H506-H514. Published online 2011 November 4.

(2) J. Madrigal-Matute, O. López-Franco, L.M. Blanco-Colio, B. Muñoz-García, P. Ramos-Mozo, M. van Oostrom, O. Meilhac, J.B. Michel, J. Egido y J.L. Martín Ventura. Las



proteínas de choque térmico (heat shock proteins) como potenciales dianas terapéuticas en aterosclerosis. Artículo original. Clínica e Investigación en Arteriosclerosis. Vol. 21. Núm. 04. Julio - Agosto 2009.

(3) Hirase T, Node K. Endothelial dysfunction as a cellular mechanism for vascular failure. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2012 1 February;302:H499-H505. First published 2011 November 11.


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