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Fisiopatología de la lesión por isquemia-reperfusión, Resúmenes de Química

Este documento aborda la fisiopatología de la lesión por isquemia-reperfusión, describiendo los cuatro mecanismos involucrados y el papel de diversos factores en su fisiopatología. Además, se mencionan diferentes tratamientos y estrategias terapéuticas para abordar esta lesión, convirtiéndolo en un recurso valioso para estudiantes y profesionales de la salud.

Tipo: Resúmenes

2019/2020

Subido el 19/07/2024

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HEMOGLOBINA GLICOSILADA O HEMOGLOBINA GLICADA
La hemoglobina (Hb) de los seres humanos adultos normales, está compuesta por tres fracciones llamadas:
hemoglobina A, hemoglobina A2 y hemoglobina F. La hemoglobina A (HbA), es la más abundante de
todas, representando 97%. A través de reacciones bioquímicas, parte de esta HbA se puede combinar con
azúcares, convirtiéndose en glucohemoglobina o glicohemoglobina (HbA1). Dependiendo del azúcar que
incorpore, se obtienen las diferentes subfracciones conocidas como hemoglobinas menores o rápidas (Hb-
A1a, HbA1b y HbA1c), por ser las que primero eluden en los procesos de cromatografía usados para iden-
tificarlas
HbA1c es la más abundante de los componentes menores de la hemoglobina en los eritrocitos humanos
(aprox. 80% de la HbA1). Así pues, se puede definir como la condensación de la glucosa en la porción N-
terminal (grupo valinaterminal) de la cadena beta de la hemoglobina A, siendo por tanto su denominación
química N-1-desoxifructosil-beta-Hb; de tal forma que el organismo se encuentra expuesto a la modifica-
ción de su hemoglobina por la adición de residuos de glucosa: a mayor glicemia, mayor adición de glucosa
a la hemoglobina. Esta reacción, conocida desde hace muchos años, recibe el nombre de reacción de Mai-
llard, glicosilación no enzimática o más recientemente, glicación
La combinación de azúcares con biomoléculas fue estudiada a principios del siglo XX por Louis Camille
Maillard, químico francés que en 1912 estudiaba la pérdida de lisina (aminoácido esencial) en los ali-
mentos conservados, ricos en proteínas y carbohidratos; este científico enunció las bases moleculares de
estas reacciones que luego tomaron su nombre. La importancia de su contribución fue el postulado de que
también estos procesos se producen a nivel biológico, es decir, no ocurren sólo en la cocina sino que se
llevan a cabo espontáneamente en el organismo
Por más de 50 años, el avance en la comprensión química de esta reacción estuvo directamente vinculado
con la ciencia y tecnología alimentaria. Su relevancia fisiológica se puso de manifiesto a partir del descu-
brimiento de moléculas de glucohemoglobina en la sangre de individuos sanos y del aumento en su propor-
ción en personas que padecen diabetes. Sin embargo, cabe destacar que la glicación no es una reacción
exclusiva de la hemoglobina, presentándose en la mayoría de las proteínas y, en general, de las biomolé-
culas del organismo
La glucosilación o glicosilación, es una reacción química enzimática post-traduccional, que tiene como
fin la formación de una proteína conjugada (glicoproteína). Es un proceso intracelular, ocurre tanto en el
retículo endoplasmático rugoso como en el aparato de Golgi, con múltiples funciones en la vida humana
y un control genético estricto. En este tipo de reacción hay la participación de enzimas (glicosiltransfera-
sas) que transfieren oligosacáridos sobre una determinada proteína
Los tipos más comunes de glicoproteínas encontrados en células eucariotas son definidos de acuerdo a la
naturaleza de las regiones de unión con la proteína, siendo las más frecuentes las de enlace -N y -O
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¡Descarga Fisiopatología de la lesión por isquemia-reperfusión y más Resúmenes en PDF de Química solo en Docsity!

HEMOGLOBINA GLICOSILADA O HEMOGLOBINA GLICADA

  • La hemoglobina (Hb) de los seres humanos adultos normales, está compuesta por tres fracciones llamadas: hemoglobina A, hemoglobina A2 y hemoglobina F. La hemoglobina A (HbA), es la más abundante de todas, representando 97%. A través de reacciones bioquímicas, parte de esta HbA se puede combinar con azúcares, convirtiéndose en glucohemoglobina o glicohemoglobina (HbA1). Dependiendo del azúcar que incorpore, se obtienen las diferentes subfracciones conocidas como hemoglobinas menores o rápidas (Hb- A1a, HbA1b y HbA1c), por ser las que primero eluden en los procesos de cromatografía usados para iden- tificarlas
  • HbA1c es la más abundante de los componentes menores de la hemoglobina en los eritrocitos humanos (aprox. 80% de la HbA1). Así pues, se puede definir como la condensación de la glucosa en la porción N- terminal (grupo valinaterminal) de la cadena beta de la hemoglobina A, siendo por tanto su denominación química N- 1 - desoxifructosil-beta-Hb; de tal forma que el organismo se encuentra expuesto a la modifica- ción de su hemoglobina por la adición de residuos de glucosa: a mayor glicemia, mayor adición de glucosa a la hemoglobina. Esta reacción, conocida desde hace muchos años, recibe el nombre de reacción de Mai- llard, glicosilación no enzimática o más recientemente, glicación
  • La combinación de azúcares con biomoléculas fue estudiada a principios del siglo XX por Louis Camille Maillard, químico francés que en 1912 estudiaba la pérdida de lisina (aminoácido esencial) en los ali- mentos conservados, ricos en proteínas y carbohidratos; este científico enunció las bases moleculares de estas reacciones que luego tomaron su nombre. La importancia de su contribución fue el postulado de que también estos procesos se producen a nivel biológico, es decir, no ocurren sólo en la cocina sino que se llevan a cabo espontáneamente en el organismo
  • Por más de 50 años, el avance en la comprensión química de esta reacción estuvo directamente vinculado con la ciencia y tecnología alimentaria. Su relevancia fisiológica se puso de manifiesto a partir del descu- brimiento de moléculas de glucohemoglobina en la sangre de individuos sanos y del aumento en su propor- ción en personas que padecen diabetes. Sin embargo, cabe destacar que la glicación no es una reacción exclusiva de la hemoglobina, presentándose en la mayoría de las proteínas y, en general, de las biomolé- culas del organismo
  • La glucosilación o glicosilación, es una reacción química enzimática post-traduccional, que tiene como fin la formación de una proteína conjugada (glicoproteína). Es un proceso intracelular, ocurre tanto en el retículo endoplasmático rugoso como en el aparato de Golgi, con múltiples funciones en la vida humana y un control genético estricto. En este tipo de reacción hay la participación de enzimas (glicosiltransfera- sas) que transfieren oligosacáridos sobre una determinada proteína
  • Los tipos más comunes de glicoproteínas encontrados en células eucariotas son definidos de acuerdo a la naturaleza de las regiones de unión con la proteína, siendo las más frecuentes las de enlace - N y - O
  • Las N-glucoproteínas son una cadena de oligosacáridos unidos en forma covalente a un grupo amino de la cadena lateral de un residuo de asparagina de una cadena polipeptídica, generalmente vía N-acetilgluco- samina (Glc-NAc), dentro de una secuencia consenso: Asn-X- Ser/Thr. Las O-glucoproteínas, suelen unir- se mediante un enlace glucosídico-O entre la N-acetilgalactosamina (GalNAc) y el grupo hidroxilo de un residuo de serina o treonina
  • Las glicoproteínas, una vez sintetizadas pueden encontrarse en la superficie celular o como moléculas de secreción, por lo que pueden modular o mediar una gran variedad de eventos durante las interacciones celulares y de células con la matriz extracelular, cruciales para el desarrollo y funciones de organismos multicelulares complejos
  • En contraposición al concepto anterior, la glicación o glucación, describe la modificación post-traduc- cional de los grupos amino de las proteínas por la acción de azúcares reductores, sin participación enzi- mática. Dicho de otra manera, desde el punto de vista químico, consiste en la unión de grupos amino pri- marios de aminoácidos, péptidos y proteínas con el grupo carbonilo de los azúcares reductores (general- mente monosacáridos), de los cuales la glucosa es el más abundante en el organismo
  • Inicialmente, se identificaron los residuos proteicos como dianas de la glicación, siendo los aminoácidos lisina y arginina los centros de reacción más destacados. Posteriormente, se comprobó que las bases nitro- genadas del ADN, principalmente la 2’-desoxiguanosina, también sufren procesos de glicación
  • Actualmente, se sabe que la fosfatidiletanolamina y la fosfatidilserina, dos componentes lipídicos esenci- ales de las membranas celulares de los mamíferos, también reaccionan con este tipo de compuestos gli- cantes
  • La reacción entre grupos amina de biomoléculas y carbonilo de azúcares tiene lugar en condiciones fisio- lógicas y sin control enzimático, causando modificaciones estructurales y funcionales en las proteínas, lípidos y ácidos nucleicos. Estas reacciones implicadas en los procesos de glicación de las biomoléculas son de enorme interés ya que se han relacionado con las complicaciones patológicas de la diabetes (algunas nefropatías, retinopatías y enfermedades cardiovasculares), con varias enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer o el Parkinson y con otras enfermedades asociadas al envejecimiento Compuestos responsables de la glicación (especies glicantes)
  • La glucosa es el azúcar reductor más abundante en el organismo. Su concentración en la sangre está some- tida a un cuidadoso mecanismo de regulación en individuos sanos y en personas que padecen diabetes, aumenta sustancialmente. Esto lleva a que éste sea el azúcar reductor generalmente considerado en las reacciones de glicación de interés biológico. Sin embargo, cualquier azúcar que posea un grupo carbonilo libre puede reaccionar con los grupos amino primarios de las proteínas. La reactividad de los distintos azúcares está dada por la disponibilidad de su grupo carbonilo
  • Los aminoácidos, unidad estructural de todas las proteínas, son especies químicas que poseen un grupo amino primario, un grupo carboxilo y una cadena lateral característica de cada aminoácido. Al constituirse una proteína se produce la reacción entre el grupo carboxilo del primer aminoácido y el grupo amino del siguiente formándose el denominado enlace peptídico. En consecuencia, una vez formada la cadena poli- peptídica, sólo quedará como tal el grupo amino primario del primer aminoácido, constituyendo el deno- minado grupo amino terminal. Además, algunos aminoácidos poseen en su cadena lateral grupos capaces de reaccionar con los azúcares reductores (el amino de la lisina y el guanidinio de la arginina)
  • En la glicación de las proteínas, el grupo amino terminal es el más reactivo, seguido por los grupos amino primarios de la cadena lateral de los residuos de lisina y, con mucha menor reactividad, los grupo guani- dino de los residuos de arginina Características de la glicación de la hemoglobina
  • La glicación de la Hb es un proceso que se produce en el interior del hematíe, al ser la pared de éste, entera y libremente permeable a las moléculas de monosacáridos. Esta reacción posee unas características muy singulares:

Efectos de los pga

  • La glicación de biomoléculas es un factor clave en muchas patologías asociadas a la diabetes (nefropatía, retinopatía, enfermedades cardiovasculares, entre otras.), así como en el envejecimiento y otras enferme- dades neurodegenerativas. En individuos diabéticos no controlados, la falta o los niveles bajos de insulina aumentan considerablemente los niveles de glucosa en sangre, lo que afecta irreversiblemente a la integri- dad de las proteínas de larga vida
  • Las enfermedades neurodegenerativas, tales como el Alzheimer o Parkinson, se relacionan con el plegami- ento erróneo de proteínas y con los procesos de agregación y deposición de fibrillas de tipo amiloide, lo que podría ser consecuencia de la glicación de las proteínas implicadas
  • Los PGA están implicados en el desarrollo de estas diversas patologías a través de tres mecanismos:
    1. La modificación de proteínas estructurales que se encuentran fuera de la célula
    2. El desencadenamiento de procesos intracelulares a través de la unión a receptores extracelulares
    3. La alteración de proteínas intracelulares
  • Los PGA se acumulan en el interior de las células insulino-dependientes y fuera de ellas, sobre todo en las proteínas de las membranas basales, en las proteínas circulantes y en las proteínas estructurales como el colágeno. A medida que pasa el tiempo, la acumulación de PGA a nivel tisular aumenta, contribuyendo a la senescencia de muchos órganos corporales incluida la piel HbA1c: De las primeras denominaciones a la actual
  • Inicialmente fue usado el nombre de “hemoglobinas rápidas” para hacer referencia a las glicohemoglobi- nas. Posteriormente, de acuerdo a sus propiedades cromatográficas se usaron los nombres triviales de “he- moglobina A1a, hemoglobina A1b y hemoglobina A1c”, refiriéndose a su orden de elución en una colum- na de intercambio iónico
  • Por muchos años el carácter no-enzimático de la reacción de glicación no estuvo claramente demostrado, es por ello que a finales de la década de los 70s, los términos de “hemoglobina glicosilada o glucosilada” fueron introducidos
  • La definición química de la HbA1c, N- 1 - desoxifructosil-beta-Hb, abreviada a “DOF-Hb”, también fue propuesta para nombrarla, sin que este término haya tenido muchos partidarios
  • En 1983, la Unión Internacional de Química Pura Aplicada, la Unión Internacional de Bioquímica y Biolo- gía Molecular junto con la Comisión en Nomenclatura Bioquímica sugirió el término de “hemoglobina glicada”, pero finalmente en 1986, recomendaron “glicohemoglobina”
  • La declaración de consenso de la Federación Internacional de Química Clínica (IFCC por sus siglas en inglés), la Asociación Europea para el Estudio de la Diábetes (EASD), la Federación Internacional de Diá- betes (IDF) en 2007 y la Asociación Americana de Diábetes (ADA) declararon que el nombre debe ser “HbA1c”
  • Las denominaciones “Test A1c” o “A1c” son las actualmente recomendadas por la ADA para facilitar la comunicación con los pacientes. La denominación más extendida en el mundo anglosajón, quizás por su brevedad, es A1c
  • Finalmente, se descarta el uso habitual del término “glicosilada”, ya que este vocablo corresponde al tipo de reacción química enzimática, asumiéndose correctamente el término de “hemoglobina glucada” o su anglicismo “glicada”, para referirse al efecto de la reacción de glicación sobre la hemoglobina

Síndrome de reperfusión

  • Varias situaciones clínicas ejemplifican los síndromes de (I-R) Isquemia de Reperfusión verbo y gracia: shock cardiogénico, shock traumático, pancreatitis severa o infección miocárdica. Iatrogénicamente estos estados de (I-R) se han descrito durante procedimientos tales como angioplastia arterial, desobstrucción arterial, tromboendarterectomía pulmonar, transplantes, torniquetes, etc.
  • El estudio de la fisiopatología del fenómeno isquemia e injuria por reperfusión se ha agudizado en los últi- mos 20 años. Tal vez el mayor aporte lo hizo en 1981 Granger et al., proponiendo mecanismos bioquímicos de la injuria post-reperfusión. Ya Melrose en 1955 estudiando soluciones cardiopléjicas introduce el uso del potasio. Más tarde en 1970 Hearse en Londres, propone la solución del Hospital San Thomas de gran aceptación ¿Cuál es la propuesta del doctor GRANGER?
  • Normalmente en la cadena respiratoria de transporte de electrones a nivel mitocondrial, 4 electrones son entregados a una molécula de oxígeno para formar agua. Esto ocurre como paso final a nivel de la citocro- mo oxidasa y es conocido como la reducción tetravalente del oxígeno o fosforilación oxidativa Fisiopatología
  • En la injuria de reperfusión encontramos involucrados 4 mecanismos:
    1. Disminución de fosfatos de alta energía
    2. Producción de radicales libres
    3. Inadecuada reperfusión tisular
    4. Sobrecarga de calcio
  • Disminución de fosfatos de alta energía. Esta disminución es ocasionada por un disbalance entre la reposi- ción y el consumo de ATP, lo cual se encuentra asociado a disminución del flujo tisular de electrones mito- condriales, con la consecuente disminución del PO2 tisular
  • Producción de radicales libres. Los radicales libres son producidos por neutrófilos y mastocitos activados, y son muy tóxicos, produciendo disfunción de los organelos intracelulares, básicamente por 3 mecanismos (Peroxidación de las membranas lipídicas, desnaturalización de enzimas y disfunción de organelos)
  • Inadecuada reperfusión. También denominada síndrome de no re-flujo, en el cual, el tejido isquémico no logra alcanzar los niveles de flujo existentes antes de someterse a la isquemia. Este fenómeno puede ser ocasionado por trombosis microvascular, daño endotelial o tapones leucocitarios o plaquetarios
  • Sobrecarga de calcio. Esta sobrecarga de calcio es secundaria a la recaptación por deterioro en la actividad del retículo sarcoplásmico. Este aumento de calcio activa la fosfolipasa y otras enzimas degradantes, que contribuyen de manera importante al daño tisular
  • Durante normoxia, la enzima xantin deshidrogenasa cataliza la resíntesis de ATP a través de un proceso anabólico de fosforilación oxidativa. Esta reacción consume iones hidrógeno por conversión de hipoxan- tina más NAD+ a xantina y NADH, el NAD+ es reducido en la conversión. Durante la isquemia, la xantin deshidrogenasa es convertida a xantin oxidasa por proteasas activadas por calcio. Los iones hidrógeno son acumulados y el ATP es degradado a ADP, AMP, adenosina, inosina, y eventualmente a hipoxantina. La hipoxantina es activada por la xantin oxidasa más que por la xantin deshidrogenasa a formar xantina, y la xantina es irreversiblemente convertida a urato. Durante el proceso, el oxígeno es transformado en super- óxido y peróxido de hidrógeno. El peróxido mas el superóxido interactúan para formar la más reactiva es- pecie de oxígeno, los radicales hidroxilo
  • Esos radicales libres de oxígeno son capaces de producir daño celular, peroxidación lipídica de las mem- branas y degradación de ácidos nucléicos
  • Los mecanismos generadores de injuria por reperfusión pueden de igual forma ser analizados describiendo lo que sucede a nivel de las mitocondrias, del endotelio y el macrófago

Antioxidantes endógenos

  • Existen dos líneas principales de defensa antioxidante intracelular, siendo la primera un grupo de enzimas antioxidantes (tres superóxido dismutasas (SOD)) que convierten el superóxido a peróxido de hidrógeno, que finalmente es convertido en agua y oxígeno por las peroxidasas. Las SOD, son metaloproteínas con una forma citoplasmática y otra extracelular, siendo la principal de ellas la glutation peroxidasa
  • La segunda línea es a través de la intercepción por antioxidantes no enzimáticos, los cuales pueden ser so- lubles en agua o en grasa. Un número de proteínas extracelulares, incluyendo la albúmina, lactoferrina, transferrina, haptoglobinas y ceruloplasmina tienen propiedades antioxidantes Los antioxidantes endógenos tienden a agruparse en tres categorías, según su efecto: 1.- Aquellos que incrementan la actividad enzimática antioxidante 2.- Aquellos que suplementan los antioxidantes no enzimáticos con sustancias naturales o sintéticas, para incrementar la intercepción de radicales antes de que ellos afecten los componentes celulares 3.- Aquellos que son blanco de vías bioquímicas activadas por radicales de oxígeno y pueden ser media- dores secundarios del daño celular
  • Recientes informes han indicado que los niveles bajos de antioxidantes en plasma se correlacionan con el de- sarrollo de falla multiorgánica y deterioro de la sobre- vida Modulación de la respuesta isquemia-reperfusión
  • La injuria post-reperfusión puede ser atenuada blo- queando la generación de radicales libres como lo ha- ce el Folato, o administrando barredores de radicales libres como el manitol y las vitaminas A, C y E
  • También disminuyendo la actividad de la fosfolipasa A2 (FLA2) o inhibiendo la XO. El Propofol posee una actividad antioxidante y limita la Peroxidación lipídica
  • La Ketamina inhibe directamente la producción de citokinas proinflamatorias como el FNT alfa, IL-6 e IL- 8
  • El Manitol es un barredor de radicales libres en virtud de sus grupos hidróxilo. El Alopurinol disminuye la actividad de la fosfolipasa A2 la cual se activa durante la reperfusión, incrementando la actividad pla- quetaria y la de los PMN; el alopurinol ha demostrado protección miocárdica en pacientes sometidos a bypass cardiopulmonar, su principal acción es el de ser un inhibidor de las XO
  • Los bloqueadores de los canales de calcio disminuyen la concentración del calcio intracelular que se acu- mula durante la isquemia de calcio
  • La Cetil cisteina repleta de glutation la célula isquémica, disminuyendo la injuria. Los esteroides disminu- yen la liberación de interleuqina 6, la FLA2 y estabilizan la membrana
  • La Aprotinina inhibidora de las serinproteasas, disminuye además la actividad del plasminógeno tisular y la liberación del FNT así como la liberación IL6. Diego P. Mihalakakus, et al en 1997 demostraron que la metilprednisolona administrada antes del bypass cardiopulmonar y el esquema de dosis altas de aprotinina disminuyen la liberación de IL
  • Prostaglandina E1 inhibe la degradación del nucleótido de adenina, aumenta la resíntesis de ATP, y mejora los hallazgos histopatológicos de la injuria por reperfusión del hígado trasplantado que presentan disfun- ción post-operatoria
  • Polimixima E disminuye la liberación de factor FNT en pacientes sépticos. Liocaína inhibe la activación de PLA2, se une al calcio y disminuye la permeabilidad capilar, para la liberación de citokinas de los ma- crófagos y PMN
  • Pentoxifilina, la cual es derivada de la teofilina, reduce la producción de FNT alfa. Hoffman en 1998, de- mostró en pacientes con cirugía cardiotoráxica mayor, una disminución en la incidencia de FMO, en el uso de la ventilación mecánica, en los días de estancia en UCI así como en la duración de la insuficiencia renal post-operatoria
  • Para poder prevenir y manejar la lesión post-reperfusión se requiere de una terapia intensiva y múltiple, como por ejemplo la observada en el reciente trabajo de Barquist y colaboradores publicado en la revista Trauma en 1998; estos autores, utilizando una terapia combinada antioxidante (manitol + folato) y una terapia dirigida a la conservación del flujo esplácnico con el uso de isoproterenol y dobutamina, ocasional- mente prostaglandina E, evitando el uso de vasoconstrictores esplácnicos, disminuyeron la incidencia de falla multiorgánica, la estadía hospitalaria y la mortalidad Efectos de los anestésicos inhalados sobre la injuria post- reperfusión
  • Recientemente se ha propuesto que los anestésicos inhalados pueden ejercer efectos benéficos sobre los órganos, particularmente cuando son sometidos a períodos de isquemia; el mecanismo preciso no ha sido aclarado, pero algunos consideran que puede ser debido a un efecto directo vascular, mientras que otros sugieren una mediación a través de canales iónicos, especialmente el canal de potasio regulado por ATP
  • El halotano y el isoflurano disminuyen in vitro la injuria endotelial aórtica mediada por el H2O2, pero in- crementan la injuria pulmonar endotelial in vitro; por otra parte, muchos estudios han reportado que la ad- ministración de isofluorano antes de la isquemia y durante el período de reperfusión protege órganos como corazón e hígado
  • De igual forma, se ha demostrado que el sevofluorano posee efectos benéficos similares al preacondiciona- miento isquémico en la preservación de la función miocárdica luego de daño isquémico agudo, pero se ha concluido que dichos efectos son independientes de los canales de potasio regulados por ATP, sino que se produce un cambio en la adherencia de los polimorfonucleares neutrófilos luego de la administración de sevofluorano durante o después de un periodo de isquemia agudo. Por otra parte, en experimentos anima- les en ratas, se encontró que el pretratamiento con sevofluorano disminuye el tamaño del infarto cerebral
  • El desflurano aumenta la permeabilidad de la membrana alvéolo capilar con la reperfusión cuando se com- para con fentanil droperidol, posiblemente por disminución de antioxidantes tisulares como el ácido ascór- bico Ejemplos:
  • En el desclampeo aórtico, se plantea la injuria pulmonar debida primordialmente a la generación de XO liberada de la circulación esplácnica
  • Los pacientes usualmente presentan hipertensión pulmonar e hipotensión sistémica, lo cual se maneja con administración de líquidos y ocasionalmente con el uso de vasopresores Uso del torniquete
  • Ocasionalmente se puede presentar un síndrome por reperfusión caracterizado por hipotensión que revi- erte fácilmente con administración de líquidos, ocasionalmente se hace necesario el uso de vasopresores Trasplante hepático
  • El trasplante hepático constituye un ejemplo clásico del Síndrome de Reperfusión Sistémico que caracte- riza por: a) Se presenta aproximadamente en 30% de los casos, es independiente si se usa o no bypass venovenoso b) Hipertensión pulmonar c) Hipotensión arterial d) Aumento del índice cardíaco e) Disminución de la resistencia vascular sistémica f) Disminución del índice del volumen sistólico del ventrículo izquierdo g) Fracción del volumen izquierdo normal h) Su manejo usualmente se hace aumentando la precarga y administrando bicarbonato, calcio, epinefrina, y si es necesario alfamiméticos
  • A nivel hepático está asociado a varios estados patológicos, como quimiorreactante para neutrófilos, au- mentando la expresión de moléculas como el ICAM-1 a nivel del sinusoide hepático, induciendo la libera- ción de radicales libres de oxígeno (RLO) por las células de Kupffer, e induciendo señales de transducción a nivel nuclear que resultan en apoptosis de los hepatocitos
  • Por otra parte, durante el síndrome de isquemia/ reperfusión, ha sido demostrada la disminución en la actividad de la IL-10, una citoquina antiinflamatoria que vigila la respuesta inmunológica al ejercer un efecto inhibitorio sobre el factor nuclear transcripcional Kappa-B, el cual regula la producción de las de- más citoquinas y la producción de moléculas de adhesión, limita el reclutamiento local de neutrófilos, disminuye el edema y el daño celular
  • Entre las citoquinas liberadas durante el proceso de isquemia/reperfusión, también tienen un papel im- portante la IL-6, aún cuando algunos estudios han sugerido que puede conferir un efecto protector a través de la regeneración celular en los tejidos sometidos a isquemia, particularmente durante el trasplante he- pático, y el factor activador de plaquetas (FAP), el cual se ha demostrado que incrementa de manera sig- nificativa 12 horas después de la reperfusión de órganos trasplantados como el hígado, alcanzando un pico máximo de acción a las 24 horas, y media procesos relacionados con el daño endotelial, la migración de neutrófilos y la producción de RLO Neutrófilos, moléculas de adhesión celular y mediadores vasoactivos
  • La isquemia-reperfusión permite la activación, quimiotaxis, adhesión y la transmigración leucocitaria en el endotelio. Los leucocitos interactúan con el endotelio vascular a través de varios modelos que se pueden caracterizar en tres grandes grupos. Inicialmente, mediante un proceso de “interacción intermitente” del leucocito con el endotelio, mediada por la expresión a nivel de la superficie celular de las P-selectinas (glucoproteínas transmembrana almacenadas en plaquetas y en células endoteliales) y el ICAM-1, se adhieren a la superficie de las células endoteliales causan daño celular por liberación de sustancias pro- inflamatorias, como elastasa, ácido araquidónico y RLO y mantienen, de manera ocasional, un contacto lesivo con la superficie endotelial. Posteriormente en un segundo paso, a medida que progresa la lesión, aparecen una serie de nuevas moléculas que garantizan una unión constante del leucocito con la pared endotelial a través de integrinas leucocitarias de tipo â2, como el CD11a/CD18 o el MaC-1, resultando en una firme y prolongada adherencia celular que ocasiona alteraciones en la función de membrana y en el movimiento celular de manera sostenida. En un estado final, la transmigración leucocitaria, mediada por el factor activador de plaquetas (FAP) permite el paso del leucocito al intersticio, en donde se producen los efectos generales del síndrome isquemia-reperfusión a nivel extravascular y se perpetúa el disbalance entre prostaglandina I2, óxido nítrico (ON) como vasodilatadores y del tromboxano A2 y endotelina como vasoconstrictores. Esta última, inducida además por la presencia de citoquinas proinflamatorias, ha sido asociada con un potente efecto vasoconstrictor que contribuye en los cambios de isquemia-reperfusión en el hígado trasplantado La mitocondria y los efectos del metabolismo celular de la isquemia y la reperfusión
  • La mayoría de las alteraciones bioquímicas que ocurren a nivel mitocondrial durante la lesión por isque- mia/reperfusión, han sido reproducidas a partir de la experiencia durante el trasplante de órganos y, por lo general, han sido estudiadas casi de manera exclusiva a través de modelos de isquemia caliente o mediana- mente cercanos a la temperatura fisiológica. En estos modelos se ha podido demostrar que los episodios isquémicos de corta duración incrementan la electronegatividad de la cadena de transporte de electrones y el acoplamiento de electrones, sin alterar la eficacia antioxidante de la mitocondria y, en consecuencia, los RLO son neutralizados efectivamente. Sin embargo, los largos períodos de isquemia, pueden alterar los procesos de transporte de electrones, reduciendo su actividad estructural a través del daño de sus sub- unidades, durante períodos de isquemia cercanos a los 60 minutos. El resultado neto es un acúmulo de ésteres de Acetil-CoA, disminución de los depósitos de ATP, aumento de fosfatos inorgánicos, incremento de la permeabilidad de membrana, alteración de la glucólisis aerobia, disminución del Ph intracelular, liberación de hierro ferroso (Fe2+) y formación de radicales libres de O
  • Adicionalmente, los procesos de isquemia también conllevan una reducción de los mecanismos antioxi- dantes de la mitocondria, haciéndola más susceptible al estrés oxidativo, en particular por una disminución de enzimas como la glutatión peroxidasa (GP). De la misma forma, la alteración a nivel de la estructura de la membrana celular y de las bombas celulares como la Na-K ATPasa permite un aumento en el nivel citosólico de Na que deriva de manera secundaria en un aumento en los niveles citoplasmáticos y mito- condriales de calcio y en un daño de las membranas de los organelos intracelulares. Dentro de esta secuencia desfavorable de eventos, la apertura de canales no específicos, denominados megacanales — que permiten el paso de moléculas como hi- drógeno, sucrosa y agua al interior de la mitocondria—, favo- recen el consecuente daño estructural de la misma
  • El efecto neto del tiempo de isquemia es entonces una acumulación de hipoxantinas, fruto de la actividad aumentada de la xantina oxidasa (XO) producida a través de la rápida conversión de la xantina-deshidro- genasa (XDH), que refleja el rápido rompimiento y agotamiento de las moléculas de ATP
  • Dentro de este proceso, el ON ha sido considerado como uno de los mayores factores condicionantes del daño isquémico, en especial a partir del aumento en la actividad de la enzima óxido-nítrico sintetasa (ONS)
  • Los efectos particulares aparte de la alteración de la respiración mitocondrial, son las modificaciones en la síntesis de proteínas y lípidos, la formación de N2O2, la alteración en el transporte de electrones, dismi- nución en la actividad del citocromo C (CC), las alteraciones en la permeabilidad celular y la disminución en la producción de ATP
  • A medida que progresa la lesión y una vez se hacen visibles los eventos que condicionan la etapa de reper- fusión, es actualmente aceptado que la conversión de las moléculas de hipoxantina a ácido úrico (AU) a nivel de las membranas celulares y en los polimorfonucleares (PMN), a través de la XO, es una fuente de producción de RLO. A la par, los estudios experimentales sobre los fenómenos de reperfusión han demos- trado que a nivel mitocondrial el estrés oxidativo es una fuente importante de peróxido de hidrógeno (PH) y de liberación de lactato-deshidrogenasa (LDH). Además, es ahora evidente, especialmente a nivel del tejido cerebral, que los tejidos no sometidos directamente a la isquemia, muestran un patrón de refunciona- miento celular durante el período inicial, que es similar al del área de isquemia y que se caracteriza especi- almente por una disminución de los niveles de ATP, de fosfocreatina, de la carga de energía acetilada y por un aumento en los niveles de lactato, por mecanismos independientes a los ya anotados, no completa- mente dilucidados hasta el momento. Las consecuencias reales de todos estos fenómenos se traducen a nivel de la producción nuclear deficiente de DNA, de la oxidación crónica de proteínas, los fenómenos acelerados de apoptosis-necrosis y la falla de los injertos Especies de oxígeno reactivo
  • A partir de estas observaciones es posible definir entonces el estrés oxidativo como un estado en el que la cantidad de especies de oxígeno reactivo exceden la capacidad del sistema antioxidante endógeno
  • Las alteraciones ultraestructurales a nivel celular y en especial a nivel mitocondrial permiten entonces que se formen especies de oxígeno reactivo (RLO), dentro de los cuales una de las más importantes es el super- óxido (O2), el cual es formado por la reducción univalente del oxígeno. Esta reacción es mediada por mu- chos sistemas enzimáticos incluyendo NAD(P)H y xantina oxidasa (XO). El O2 ejerce un rol importante en la generación de otras especies de oxígeno reactivo, en particular mediante la producción de peroxi- nitrato, un potencialmente deletéreo RLO, a través de su interacción con el ON. Además, la disminución de O2 por la superóxido disminutasa (SOD) produce el más estable RLO, el peróxido de hidrógeno (H 2 O), el cual es convertido enzimáticamente a H 2 O por la catalasa y la glutatión peroxidasa (GP) y puede inducir mediante su reacción con metales en transición la producción de radicales hidróxilo altamente reactivos (OH), o ser metabolizado por mieloperoxidasas (MP) para formar ácido hipocloroso (HOCl)
  • El producto final es entonces la producción de RLO, que no son otra cosa diferente a unas potentes espe- cies de oxígeno que causan daño en las membranas celulares por peroxidación de los lípidos y que además estimulan la activación leucocitaria y la quimiotaxis por la activación de la fosfolipasa A2 (FLA2) para formar ácido araquidónico (AA), un importante precursor para la síntesis de eicosanoides (ej. tromboxano A2 (TXA2) y leucotrieno B4 (LB4))
  • El Bcl-2 actúa a nivel de la membrana plasmática disminuyendo el potencial Redox (a través de la dismi- nución de la peroxidación de los lípidos, de la inhibición de las especies de oxígeno reactivo e incremen- tando la actividad de la catalasa) y a nivel de las proteasas plasmáticas, en particular por inhibición de la caspasa
  • La apoptosis es entonces un proceso de muerte celular autoprogramada que incluye la activación de meca- nismos relacionados con el genoma de las células eucarióticas. En el síndrome de isquemia-reperfusión es un proceso dependiente de energía y resulta de la alteración de la homeostasis del calcio que favorece la exocitosis, el mal funcionamiento del retículo endoplásmico y de la mitocondria, el aumento del estrés oxidativo permitiendo el daño del DNA, la alteración en la expresión proapoptoica de los genes y la activa- ción de las proteasas efectoras dependientes del sistema de caspasas y de las endonucleasas llevando a la degradación final del genoma, todas ellas reguladas por los mecanismos oxidativos. La apoptosis se reco- noce además como un proceso que depende de la disponibilidad celular de ATP y, de esta forma, la reper- fusión puede potenciarla al restablecer los depósitos celulares de energía y al favorecer la actividad de los RLO. En consecuencia, la célula comienza a ser fagocitada dentro de un proceso fisiológico normal, sin que se produzca un estado inflamatorio. La primera vía durante los procesos de isquemia/reperfusión es mediada por el llamado “receptor de la muerte”, al cual se unen el Fas-ligando y el FNT
  • Los fenómenos de necrosis por el contrario, comienzan por la pérdida de energía asociada a la depleción del ATP inducida por la hipoxia celular y favorecida por los períodos prolongados de isquemia. Los múlti- ples experimentos realizados al respecto muestran como el síndrome de reperfusión se caracteriza por una forma de muerte celular combinada, caracterizada por la simultaneidad de necrosis y apoptosis en el cual coexisten una variada gama de eventos y secuelas determinantes de la muerte Manifestaciones clínicas de la lesión por isquemia/ reperfusión Daño vascular y fenómeno de “no re-flujo”
  • Una observación clínica cotidiana es que el flujo sanguíneo de un órgano sometido a is- quemia no es completamente restaurado lu- ego de liberar la oclusión vascular
  • Los mecanismos de la isquemia reperfusi- ón asociados con el fenómeno de “no re-flujo” inclu- yen un aumento en la adhesión leucocitaria al endo- telio, agregación de plaquetas, edema intersticial, di- minución de la vasodilatación dependiente del endo- telio; fenómenos que resultan en una obstrucción de tipo mecánico al flujo

Sistema cardiopulmonar

  • El síndrome isquemia/repercusión favorece la pre- sencia de arritmias posreperfusión, en particular lu- ego de la terapia trombolítica en el infarto agudo del miocardio (IAM), típicamente la taquicardia ventricular (TV), la fibrilación ventricular (FV) y el ritmo idioventricular acelerado (RIA), especial- mente si se produce una restauración súbita del flu- jo luego de períodos superiores a los 30 minutos de isquemia. A nivel pulmonar la lesión por reperfusi- ón media procesos asociados con hipoxemia, hi- pertensión pulmonar (HTP) e injuria pulmonar aguda (ALI)/SDRA Sistema nervioso central (SNC)
  • Luego de procedimientos quirúrgicos como la en- darterectomía carotídea, la corrección de aneuris- mas, del arresto circulatorio hipotérmico profundo, o durante los eventos relacionados con el trauma craneoencefálico (TCE) o la enfermedad cerebrovascular, las manifestaciones de la isquemia-reperfusión se caracterizan por alteraciones en la barrera hematoence- fálica que resultan en la transmigración de leucocitos al tejido cerebral con la posterior liberación de enzi- mas proteolíticas, daño de las membranas celulares y liberación de RLO particularmente en las áreas de penumbra isquémica. Las consecuencias reales son la presencia de edema cerebral y aumento de la presión intracraneana (PIC) manifestadas por el deterioro de las funciones motoras, sensitivas y cognitivas Tracto gastrointestinal
  • La isquemia/reperfusión en el tracto gastrointestinal se asocia a una variada gama de patologías y procedi- mientos quirúrgicos entre los cuales figuran la isquemia mesentérica, la cirugía vascular, el shock hemorrá- gico y luego de la decompresión del síndrome de compartimiento abdominal (SHA). Los mecanismos fisiopatológicos anotados, además de la presencia de alteraciones en la motilidad, absorción y permea- bilidad de la mucosa intestinal permiten el desarrollo de translocación bacteriana y desarrollo ulterior de SRIS y sepsis Hígado
  • Durante el posoperatorio de trasplante hepático, el síndrome por reperfusión ha sido definido como una caída en el 30% de la presión arterial media (PAM) persistiendo por más de 1 minuto, 5 minutos luego de la colocación del injerto, estimándose su incidencia entre el 4-30% de los procedimientos. Esta respuesta parece ser modificada por el uso del bypass veno-venoso, el prelavado del órgano por vía portal para libe- rarlo de cualquier “toxina” y mediante el control de los electrólitos y de la parte hemodinámica previa a la reperfusión Músculo esquelético
  • La interrupción del flujo sanguíneo en una extremidad causa edema posisquémico de los tejidos el cual ocurre como consecuencia de la trasudación de líquido a través de la membrana basal de los capilares
  • Una vez la presión aumenta en los compartimientos musculares a causa del edema, los capilares son com- primidos, resultando en un empeoramiento de la isquemia del tejido, con el cambio adicional del metabo- lismo aeróbico por anaeróbico. A medida que el ácido láctico se aumenta, el funcionamiento de las bombas celulares como la Na-K dependientes de ATP fallan y la membrana celular comienza a ser incapaz de mantener un gradiente osmolar. La compresión de los capilares exacerba aún más la anoxia, induce peroxi- dación de las membranas celulares, activa neutrófilos y genera hipoxantina, un producto normal del meta- bolismo pero potencialmente peligroso
  • El uso concomitante de N-acetilcisteína (NAC) y de la procisteína (L- 2 - oxotiazolidina- 4 - carboxilato), han demostrado aumentar los niveles de glutatión a nivel de los eritrocitos, neutrófilos y células endoteliales
  • La N-acetilcisteína es convertida in vivo a L-cisteína, la cual es usada para repletar los depósitos intracelu- lares de glutatión. El grupo Tiol de la NAC ofrece además un efecto directo antioxidante. Los estudios ex- perimentales han demostrado que la NAC es efectiva en reducir la peroxidación de los lípidos a nivel pulmonar luego de la administración experimental de endotoxinas, lipopolisacáridos o de IL-1 en modelos animales, e incluso ha sido demostrado que la NAC puede ser encapsulada por los lisosomas, lo cual lleva a un efecto protector de la célula de manera prolongada luego de la injuria por isquemia/reperfusión
  • Adicionalmente, los ácidos fosfatídicos son liberados en respuesta a los estímulos inflamatorios por la lisofosfatil-acil-transferasa (LAT) y, como el ácido araquidónico (AA), son fuente importante de media- dores de la inflamación. La pentoxifilina es el más potente inhibidor de la LAT y de su metabolito principal la lisofilina. Estos compuestos reducen los ácidos grasos séricos libres en humanos y disminuyen la pro- ducción de citoquinas, la activación de neutrófilos, el secuestro pulmonar de PMN y reducen globalmente la respuesta inflamatoria. Su uso principal ha estado encaminado al tratamiento de pacientes con SDRA
  • Por otra parte, el uso de enzimas como la superóxido dismutasa y la catalasa y de elementos lazaroides, los cuales son 21-aminoesteroi- des, no glucocorticoides, análogos de la metilprednisolona, tienen acciones experimentales importantes a nivel de la captación de RL- O, la atenuación de la inflamación, la estabilización de las membra- nas celulares y la inhibición de la producción de citoquinas Prostaglandinas, proteína C activada recombinante humana (RHAPC) e in- hibidores de la óxido-nítrico sintetasa (ONS)
  • La prostacliclina (PgI2), es una prostaglandina derivada del endo- telio que inhibe la agregación plaquetaria y la adhesión de los neu- trófilos produciendo vasodilatación a través de un aumento en el AMPc a nivel citoplasmático y modulando parte de la respuesta de la lesión por isquemia/reperfusión. Aún cuando sus efectos por vía endovenosa se han asociado con un aumento en el cortocircuito intrapulmonar, una disminución en la resistencia vascular pulmonar (RVP) e hipotensión sistémica, su uso por vía inhalatoria ha demostrado efectos equivalentes al ON inhalado dentro de las estrategias no ventilatorias del manejo de pacientes con SDRA. Igualmente, la prostaglandina E (PgE1) produce vasodilatación sistémica y pulmonar en pacientes críticamente enfermos y mejora el gasto cardiaco y la entrega de oxígeno, al igual que el uso de los inhibidores de la 5-lipooxigenasa y la trombo- xano-sintetasa
  • Los inhibidores de la óxido-nítrico sintetasa (ONS) como la Ng-methyl-L-arginine hydrochloride (546C-
  1. han promovido la resolución del choque en pacientes con sepsis severa, al mejorar la respuesta hemo- dinámica y el requerimiento de vasopresores durante períodos de infusión de 72 horas en pacientes severa- mente comprometidos. Sin embargo, algunos de estos estudios han mostrado resultados contradictorios caracterizados por un aumento en el tono vascular y por una reducción en el índice cardiaco y en la entrega de O2, e incluso un aumento en la mortalidad
  • Igualmente, la proteína C activada recombinante humana (rhAPC), ha demostrado ser útil en la sepsis se- vera, dada la gran respuesta inflamatoria asociada y la activación endotelial secundaria. Actualmente en el contexto de la sepsis y dentro de ella de las implicaciones fisiopatológicas que en parte pueden ser atri- buidas a la injuria por reperfusión, está indicada en pacientes sépticos con alto riesgo de muerte (APACHE II >25, FOM inducida por sepsis, SDRA) y contraindicada en los pacientes con coagulopatías Anti-citoquinas, anticuerpos monoclonales y terapia genética
  • Aunque experimentalmente un buen número de medicamentos anti-citoquinas ha sido evaluado, sólo dos han tenido importantes aplicaciones prácticas, especialmente en el escenario de los pacientes con pancrea- titis aguda (PA);
  • El primero es el LEXIPAFANT, un antagonista del receptor del FAP, derivado del imi-dazol, que ha demostrado in vivo ser 7x más afín a este receptor que el mismo FAP y que ha permitido reducir los niveles de IL-8 y la progresión hacia FOM o El otro agente es el CNI-1493, una pequeña molécula que inhibe la liberación de macrófagos y citoquinas inflamatoria, en particular la IL-1 y el FNT
  • Igualmente, de manera experimental el uso de anticuerpos anti ICAM-1, Anti P-selectina, prostaglandina E1, de inhibidores de estearasa antes de la reperfusión en modelos de isquemia miocárdica, la terapia ge- nética para la modificación del Bcl- 2 y el uso de los antioxidantes como el ditiocarbamato de pirrolidina (PDTC) para bloquear la acción del FNT y la IL-1â, los cuales inducen la expresión de genes relacionados con en V-CAM- 1 , han sido tratamientos adyuvantes en el síndrome de isquemia/reperfusión Manitol, alopurinol y anticálcicos
  • El alopurinol y los anticálcicos han demostrado su efecto protector al bloquear la producción de RLO en órganos como el hígado luego de trasplante, especialmente mediante la disminución a nivel hepático la producción de FAP. Por otra parte, el manitol ha sido utilizado para prevenir no sólo el síndrome comprar- timental sino también como un elemento valioso para reducir los RLO
  • El síndrome de isquemia/reperfusión está representado por una variada gama de manifestaciones clínicas que son a la vez causa y consecuencia de múltiples alteraciones sistémicas que forman parte de la amplifi- cación de la respuesta inflamatoria e inmunológica de los pacientes quirúrgicos. Su fisiopatología es el resultado de una compleja interacción celular y humoral en la que intervienen neutrófilos, complemento, linfocitos, moléculas de adhesión, especies de oxígeno reactivo, mediadores de la inflamación y endotelio, entre otros, los cuales favorecen el daño ultraestructural del aparato energético celular y la muerte celular. La severidad de esta repuesta está determinada por la severidad de la lesión primaria. La magnitud del trauma, las quemaduras y el sometimiento a cirugías mayores condicionan un primer insulto al px crítico, el cual rápidamente es seguido por una respuesta inflamatoria, que se constituye como un segundo golpe que determina en una buena parte de los casos el pronóstico crítico y la recuperación de los enfermos
  • Por este motivo, la modulación de esa respuesta, mediante una adecuada reanimación y manejo dirigido a la patología subyacente es un factor esencial que permite modificar los desenlaces adversos. No obstante más allá, la verdadera modulación de la respuesta recae en la forma de mantener regulado el estrés celular y particularmente el mitocondrial y el favorecer una mejor efectividad de las intervenciones primarias, a través de una protección que se dirige fundamentalmente al aparato energético Actividad de la ciclooxigenasa en la funcion renal
  • La ciclooxigenasa (COX), principal enzima catalítica en la síntesis de prostanoides, tiene dos isoformas principales conocidas, COX- 1 y COX- 2. COX-1, es responsable de las funciones fisiológicas, se expresa principalmente como isoforma constitutiva y, en condiciones normales y en regiones distintas del riñón, genera prostaglandinas responsables de la vasodilatación y disminución de la resistencia vascular, asegu- rando un flujo sanguíneo adecuado. Por otro lado, COX-2, inicialmente considerada patológica, está alta- mente expresada en presencia de estímulos dañinos. Sin embargo, esta isoforma también se sabe que apa- rece constitutivamente en algunos tejidos, como en el riñón, donde es responsable de asegurar la retroali- mentación tubuloglomerular, contribuyendo a establecer la homeostasis
  • En este sentido, aunque las funciones COX han sido bien estudiadas en situaciones normales, los estudios han demostrado que, frente a diferentes situaciones clínicas, sus isoformas pueden asumir diferentes pape- les. En los casos de hipovolemia e hipertensión, esta enzima puede desarrollar el papel fisiológico de man- tener la integridad del riñón, así como asociarse con el agravamiento de lesión o daño tisular, como se ob- serva en la enfermedad renal poliquística
  • Por tanto, la clarificación del verdadero funcionamiento biológico de las isoformas de COX permite una mejor comprensión de la fisiología y la patología renal, así como una mejor comprensión de las consecu- encias de la inhibición de las isoformas por la medicación