Conocimiento básico del Endotelio

El estudio del órgano endotelial ha llevado a lo que hoy se conoce con el nombre de Medicina Vascular y se hace referencia a enfermedades vasculares, desórdenes vasculares, biología vascular y enfermedades angiogénicas. En igual forma, se ha concluido que el endotelio funciona sincrónicamente con la pared vascular y la adventicia y por eso se habla del órgano endotelial. Éste conforma trece barreras que coordinan todo el funcionamiento del organismo humano y por esta razón se considera que el endotelio es la vida y la muerte del organismo animal.

Su formación se inicia temprano en embriogénesis y es el responsable de la circulación del torrente sanguíneo, la fluidez de la sangre, el tono vascular y de mecanismos de defensa del organismo tan importantes como el fenómeno inflamatorio y la respuesta inmune. El endotelio, por su localización estratégica, separa el medio exterior agresivo del intersticio tisular cumpliendo una función de defensa del huésped a nivel del tegumento mucocutáneo, el pulmón, el tracto gastrointestinal y el sistema cardiovascular. Anteriormente se le consideraba como un recubrimiento inerte de los vasos sanguíneos.

En las últimas décadas ha sido importante descubrir funciones cruciales del endotelio vascular: se ha concluido que el endotelio es capaz de sintetizar, almacenar y liberar moléculas especiales que inciden en el funcionamiento normal de órganos diferentes. El endotelio cumple una función de “esponja” al almacenar moléculas producidas por él mismo y sustancias no endoteliales. Actualmente se está trabajando intensamente en su sistema de cavéolas que con seguridad reserva grandes sorpresas al investigador por su función de almacenamiento y señalización celular.

La información sobre la fisiopatología de las diferentes enfermedades, actualmente tenemos que soportarla con un amplio conocimiento del órgano endotelial. Hoy se sospecha que el endotelio está comprometido en el desarrollo de todas las patologías. Por ejemplo, el primero en dar evidencia microscópica de disfunción en la esclerodermia y en la psoriasis, es el endotelio, mucho antes de que las manifestaciones clínicas sean percibidas por el especialista.

Descripción general

El endotelio es el recubrimiento interior de los vasos sanguíneos (arteriales y venosos), los vasos linfáticos, las cavidades cardíacas y los cuerpos cavernosos. Se ha estudiado la célula endotelial (CE) del humano en el cordón umbilical, las vellosidades sinoviales, el prepucio, la placenta y el tejido adiposo de la mama y del abdomen. El endotelio del cerdo ha sido utilizado como modelo animal debido a su semejanza con el de humanos. Después de dos décadas de investigación se ha llegado a la conclusión de que el endotelio, lejos de ser un órgano pasivo, tiene funciones vitales que hacen sospechar que esta estructura es la vida y la muerte del organismo animal.

En efecto, el endotelio interviene en procesos de embriogénesis, histogénesis, organogénesis, cicatrización, angiogénesis y metástasis. Hoy se piensa que el endotelio puede activarse en forma comparable a la de los macrófagos o polimorfonucleares y que su tráfico molecular y sus interacciones célula-célula son dinámicas e inmediatas. El manto endotelial provee una superficie activa para el intercambio gaseoso, acuoso y macromolecular y para el tráfico celular (Ryan). El endotelio tiene una organización única, sirviendo de portero entre el medio exterior, que puede ser agresivo y el medio interior que debe ser protegido. El endotelio constituye una capa unicelular continua que sirve de interfase estructural y funcionalmente entre el torrente circulatorio y la pared vascular. Por su localización especial, capta señales químicas, físicas e inmunológicas y de acuerdo con éstas cumple funciones específicas en salud y enfermedad.

Las señales son reconocidas por el endotelio y traducidas en mensajes intracelulares, dando como resultado la activación de genes que llevan a la síntesis de autacoides que actúan sobre la pared vascular y la población celular intravascular. El endotelio comanda los procesos de antitrombogenicidad, vasoconstricción y vasodilatación, éxodo de la población blanca intravascular y angiogénesis. Es el responsable de la aterosclerosis y de la hipertensión arterial al regular la composición de la matriz extracelular, la acumulación lipídica y el comportamiento de la célula muscular lisa de la pared vascular. El endotelio es un órgano misterioso, ubicuo, de espesor mínimo (unicelular), invisible, intocable, antiadhesivo, tromborresistente, con características anticoagulantes y fibrinolíticas y comportamiento multifuncional, bifásico, paraneuronal y circadiano.

El endotelio ex vivo tiene una morfología irregular (Figura 1); in vivo se aprecia aplanado como consecuencia de la hemorreología (Figura 2); en cultivo se le ha comparado con el aspecto de un empedrado (Figura 3); en hipertensión su morfología cambia: la célula hace hernia hacia la luz del vaso sanguíneo (Figura 4). El endotelio constituye una interfase unicelular, dinámicamente mutable y bioquímicamente activa, entre el torrente circulatorio y la intimidad de los tejidos y de los órganos de la economía animal, cumpliendo función de “portero”. El endotelio es un órgano de espesor unicelular, pero sorprendentemente multifuncional y de gran plasticidad.

La CE reposa sobre una membrana basal sintetizada por ella misma, en directo contacto con una estructura delgada: la íntima, de linaje hematopoyético, cuya población mesenquimal indiferenciada se aprecia inmersa en una matriz extracelular sui generis. Esta población mesenquimal indiferenciada debe ser considerada como predeterminada, competente, pluripotente, capaz de diferenciarse en CE, macrófago de: íntima, linfocito, dendrocito, mastocito, fibroblasto, célula muscular lisa de la íntima y aun osteoblasto. La matriz extracelular subendotelial es una superficie trombogénica que favorece la adhesión plaquetaria y la activación del sistema de la coagulación (Dejana). La íntima separa el recubrimiento endotelial de la media, teniendo como límite externo la túnica o lámina elástica interna, representada por una pared agujereada de tejido elástico que por su aspecto morfológico se ha comparado con la “red del pescador”.

El endotelio, localizado estratégicamente, capta toda clase de estímulos intravasculares y los transmite a la íntima y a la media. La fuerza hemodinámica de un estrés por fricción (shear stress) mínimo de 10 dinas/cm² es captada por el recubrimiento endotelial, orquestando el comportamiento y la regulación genética del endotelio y de la población celular de la íntima con la respectiva activación transcripcional y traduccional. Si el estímulo es normal, el recubrimiento endotelial expresa un repertorio importante de autacoides que pone en normal funcionamiento la pared vascular. Los autacoides son productos vasoconstrictores y vasodilatadores sintetizados por la CE. Si el estímulo es agresivo, se activan genes adecuados y la íntima, cumpliendo una posible función defensiva, desarrolla un engrosamiento difuso (la neoíntima) o una lesión pseudotumoral (el ateroma). {mospagebreak}

El endotelio responde a multitud de genes que dirigen su funcionamiento, activándose y desactivándose. Si se conocen profundamente sus características sui generis, se comprende fácilmente su comportamiento en salud (vasculogénesis, angiogénesis) y enfermedad (hipertensión, aterosclerosis, sindrome HELLP, metástasis, psoriasis). La ingeniería tisular y las técnicas de transplantes (óseos, medula ósea, células beta del islote pancreático), exigen un conocimiento adecuado del órgano endotelial. Hace un par de décadas se enseñaba que el endotelio era un recubrimiento vascular que aseguraba el desplazamiento del torrente sanguíneo, permitiendo el paso de células y ciertas moléculas de tamaño variable a la intimidad tisular. Lord Florey en una famosa presentación en Londres en 1966, llamó la atención sobre la importancia del recubrimiento endotelial, enfatizando que el endotelio no podía considerarse como una simple capa semipermeable de celofán, tachonada de núcleos. Desde la época de Rokitansky y Virchow, se sabe que su disfunción puede llevar a la aterosclerosis. La investigadora Una S. Ryan opina: “... El tema del endotelio ha dejado de ser la historia de una célula fantasma, descrita superficialmente en los libros de histología y patología con simple función de recubrimiento, al reconocerse como una capa de células provistas de poros, con funcionamiento matemático, que a pesar de ser invisible, muestra actividad enzimática y reguladora.

Ha ocupado el “status” de una célula con capacidad multienzimática y de transporte que ostenta múltiples receptores. Se le puede cultivar y manipular y sus productos genéticos han sido clonados demostrando relaciones con diferentes moléculas y células cercanas y a distancia. Se le reconoce como un órgano regulador de la presión sanguínea, integrante del “team” de la hemostasia, compañero “sparring” con varios tipos de células sanguíneas y la pareja de baile de la célula muscular lisa vascular. En algún tiempo se le creyó la víctima inocente del ataque inflamatorio: hoy sabemos que el endotelio controla el “tono” de la inflamación, es igualmente blanco y origen de hormonas, factores de crecimiento, sustancias vasoactivas, factores hemostásicos y radicales libres del oxígeno. Liga componentes del complemento, expresa receptores para reacciones inmunes, presenta antígenos y es capaz de fagocitar y destruir microorganismos. Puede ser activado, excitado y condicionado. El endotelio activado representa una superficie amplificadora sorprendente para reacciones locales inmunes e inflamatorias y es capaz de iniciar eventos que llevan a la obstrucción de un vaso.

La activación del endotelio juega papel crucial en la respuesta del huésped, pero si su expresión no es apropiada puede conducir a patología vascular. En efecto, es muy posible que todas las enfermedades tengan una etiología vascular... Después de dos décadas de investigación extraordinaria, nosotros sabemos que el endotelio no ha entregado todos sus misterios”. Debemos imaginar el territorio endotelial con la complejidad de un mapamundi y hablar de la geografía endotelial ofrecida por la inmensa variedad estructural y funcional dada por la CE, su basal y su matriz extracelular (MEC). La complejidad de la MEC se explica por el “splicing” alternativo. Se han identificado múltiples genes que controlan su funcionamiento: existen tres fenotipos de tenacina (X, R, C), 18 de laminina (LN), aproximadamente 20 isoformas de fibronectina (FN) y además, se han identificado 21 isoformas de colágeno. Como si fuera poco, los glicosaminoglicanos (GAGs) y proteoglicanos, varían en tipo y cantidad en los diferentes territorios endoteliales. Las proteínas no colágenas de tipo sindecam, decorina y nidógeno (entactina), también varían.

La tenacina (TN) ha sido identificada en la pared arterial aun en adultos. La presencia de láminas elásticas en la MEC de la íntima, es una característica muy importante de esta estructura, única en el organismo animal. El endotelio es intocable en condiciones de normalidad. Una capa de flujo laminar de 20 nm de plasma, separa la población celular intravascular circulante, impidiendo el contacto con el endotelio (Figura 5). En los capilares más pequeños, se aprecia que el eritrocito se deforma al máximo para circular sin tocar el recubrimiento endotelial (Figura 6). La investigación muestra que el linfocito y la célula tumoral se adhieren al endotelio estacionario. Cuando hay fuerzas hemodinámicas mínimas (1.5 dinas/cm²) esta característica se pierde, indicando que la adherencia celular es dependiente del estrés por fricción (Tokunaga).

Se estima que el estrés por fricción en aorta es de 30 dinas/cm². La inactividad mitótica es una propiedad sorprendente del endotelio como paraneurona que es. Bicknell opina que la CE del adulto se divide aproximadamente dos veces en el curso de la vida, al paso que la célula epitelial se divide constantemente a lo largo de la vida del humano. La CE además de ser “inmortal” posee dos cualidades sui generis que hacen impacto en la ingeniería tisular: la CE se adhiere con gran rapidez (haptotaxis) a las paredes del contenedor del cultivo celular y expresa inhibición por contacto en forma sorprendente e inmediata, lo cual permite la pavimentación del sustrato a las cuatro horas de la siembra, conformando una capa confluyente. La CE neodiferenciada es capaz de proliferar activamente, por ejemplo, en el proceso de cicatrización de las heridas, donde se evidencia el dispare de la angiogénesis, que se frena bajo un control biológico exquisito una vez terminada la reparación tisular. }

Con excepción de la mujer fértil, la angiogénesis no se presenta en el individuo adulto normal. Todos los vasos sanguíneos están revestidos por una capa monocelular de CEs, que según Jaffe, pesa 2 kg y ocupa una superficie de 1.500 m². El 50% del peso del pulmón es endotelio y su extensión ocuparía el área de una cancha de tenis. El endotelio es el órgano más importante en peso de la economía humana (pesa más que el hígado) y regula el tránsito de 7.200 litros diarios de sangre, permitiendo la salida de un 0,05% de líquidos hacia los tejidos vecinos.

La CE por tapizar el compartimiento vascular debe considerarse como una célula sanguínea. Las células blancas circulantes en el compartimiento vascular se pueden adherir al endotelio para hacer diapedesis (vénulas post-capilares), pero exigen un estrés por fricción mínimo y receptores celulares adecuados. Además, el endotelio capilar es el órgano inmunológico más grande del humano (Ruszckak). Hoy sabemos que el endotelio es un tejido muy activo, que juega un papel definitivo en muchos procesos fisiológicos y patológicos. En efecto, la CE disfuncional está comprometida en la aterosclerosis (enfermedad de la íntima arterial de vasos grandes y medianos), la pre-eclampsia, la psoriasis, la esclerodermia, la endometriosis, la tumorogénesis y el proceso de metástasis. {mospagebreak}

Es posible reconocer la CE por:

1. Identificación con microscopía electrónica de los cuerpos de Weibel-Palade (Figura 7).

2. Presencia de la proteína de Von Willebrand identificada con marcadores de inmunoperoxidasa e inmunoflorescencia en el área perinuclear (Figura 8).

3. Identificación por métodos inmunológicos de la enzima convertidora de angiotensina (ECA).

4. Captación de LDL (Figura 9). 5. Incorporación de la lectina Ulex europaeus (Figura 10). La lectina Ulex europaeus se une con gran afinidad a la superficie de la CE que ostenta residuos de la L-fucosil de las glicoproteínas presentes en su glicocáliz.

En investigación se utiliza frecuentemente el endotelio venular del cordón umbilical del humano (HUVEC). Este endotelio es único ya que exhibe propiedades intermedias entre el endotelio de vasos grandes (aorta) y el endotelio de la microvasculatura. En cultivo, resiste hasta cuatro pasajes: más allá pierde rápidamente sus características normales. Pero el HUVEC es un modelo excelente para estudiar la adhesión y la diapedesis en el proceso inflamatorio, en lugar del endotelio de las vénulas post-capilares que son muy difíciles de cosechar y de cultivar (Bicknell).

El endotelio interviene en la homeostasis vascular de estados diferentes: la regulación del tráfico leucocitario a nivel de vénulas post-capilares; la modulación de la hemostasis y de la trombosis; el control del tono vascular; la angiogénesis y la permeabilidad vascular. Por ejemplo, la permeabilidad vascular sucede por la acción de la histamina, la bradiquinina y el leucotrieno C4 en las vénulas post-capilares, probablemente por el efecto directo sobre las CE. La anafilotoxina C5a, el leucotrieno B4, la IL-8 y el radical superóxido, inducen la adhesión y la pavimentación de los polimorfonucleares en las vénulas post-capilares.

El endotelio juega un papel importante no solamente en la regulación del tono vascular, sino también en la cascada de la coagulación, el transporte de lípidos y la repuesta inflamatoria e inmune. El endotelio en condiciones normales es privilegiado inmunológicamente, pero al ser estimulado por infecciones bacterianas y virales puede desenmascarar receptores fc y C3b (Ryan). Los neutrófilos activados producen una constelación de productos que conducen a daño tisular incluyendo enzimas proteolíticas y especies reactivas del oxígeno y como si fuera poco, parece que la CE suministra el hierro necesario para la conversión del peróxido de hidrógeno al radical hidroxilo en la reacción de Fenton (Ryan). Últimamente se ha identificado un factor de crecimiento sintetizado por la CE: el factor de crecimiento derivado del endotelio vascular (VEGF), que al mismo tiempo es un factor que aumenta exquisitamente la permeabilidad vascular (VPF).

Por ejemplo, en la piel, la permeabilidad de los microcapilares en presencia del VPF aumenta su potencia 50.000 veces más que la histamina (Dvorak, et al en Born y Shwartz). Hoy sabemos que en salud, el endotelio vascular es un “contenedor” para la sangre, formando una interfase biológica que impide su coagulación, permitiendo el desplazamiento de la población blanca y roja de la sangre y su interrelación con todos los tejidos y los órganos del cuerpo. Una propiedad fundamental de la superficie endotelial del vaso sanguíneo es la de mantener la sangre en estado líquido aun minutos después del cese de las funciones del organismo animal. El mecanismo molecular de esta hemocompatibilidad sorprendente del endotelio normal, se debe a la expresión de la trombomodulina, el activador del plasminógeno tisular (t-PA) y los GAGs que pueden interactuar con la antitrombina III .

Las citoquinas de tipo IL- 1 y el TNF-alfa, alteran este balance. Las citoquinas proinflamatorias aumentan la síntesis del inhibidor del activador del plasminógeno (PAI-1) disminuyendo la función fibrinolítica local endotelial. El PAI-1 normalmente circula en exceso comparado con el t-PA (Pearson y May). Además, la presencia de IL-1 y TNF-alfa pueden inducir la síntesis del factor tisular (tromboplastina), inclinando la balanza a favor de la formación del coágulo. El factor tisular se expresa principalmente en el subendotelio (Ryan). Los efectos procoagulantes de la IL-1 y del TNF-alfa son responsables de la CID del shock séptico. Se sabe que la concentración plasmática del PAI-1 aumenta apreciablemente en la mañana para declinar en la tarde (Matsuda). El manto endotelial se vuelve procoagulante cuando se expone a la acción de las endotoxinas, la trombina o la IL-1.

La actividad procoagulante se debe al aumento de la síntesis y expresión de la tromboplastina (Factor III, factor tisular), que pueden disparar la cascada de la coagulación por las dos vías: extrínseca e intrínseca. El efecto procoagulante contribuye a la coagulación intravascular diseminada (CID) y el depósito de fibrina presente en el pulmón del paciente con sepsis severa o con sindrome de dificultad respiratoria del adulto. Además de lo anterior, las endotoxinas ocasionan cambios estructurales y metabólicos en las CE pulmonares, con aumento en la permeabilidad vascular (Ryan).

La diferenciación local del endotelio muestra una heterogeneidad notable en la vasculatura y en el sistema linfático de numerosos órganos. Por su localización estratégica el endotelio microvascular juega un papel importante en la fisiopatología dérmica (psoriasis). El endotelio interviene en los fenómenos de antitrombogenicidad, permeabilidad del vaso sanguíneo, presión arterial, pH sanguíneo, metabolismo de las lipoproteínas, envejecimiento tisular, presentación de antígenos y angiogénesis en el proceso de cicatrización. Su disfunción está asociada con varias patologías, como la inflamación, los desórdenes inmunes y la hiperproliferación de los vasos sanguíneos, por ejemplo en la psoriasis (Ruszczak).

Se le encuentra comprometido en el sindrome de anticuerpos antifosfolípidos, el lupus eritematoso sistémico y el sindrome HELLP. Hoy se cree que el sarcoma de Kaposi epidémico se deriva de la CE del vaso linfático. La redundancia es una característica biológica y la CE es un ejemplo típico. En efecto, la membrana de la CE se aprecia perforada por innumerables canales iónicos y tachonada de receptores muscarínicos para la acetilcolina, el factor hiperpolarizante derivado del endotelio, la endotelina 1 (ET-1), la epinefrina, la serotonina, la angiotensina II, el ADP, la proteína G, la histamina, diferentes hormonas e ILs, moléculas clase I y II del MHC, neuropéptidos y neurotransmisores, factores de crecimiento y receptores para las moléculas de adherencia (selectinas, integrinas, ICAM-1, ICAM-2, ELAM-1, VCAM-1), que orquestan su normal funcionamiento (Figura 11). El ICAM-2 se aprecia presente en forma constitutiva en la CE en reposo, en mayor proporción que el ICAM-1 (Pearson y May). {mospagebreak}

La CE expresa y responde a señales autocrinas, intracrinas, paracrinas, yuxtacrinas, matricrinas y endocrinas (Figura 12). La IL-4 es mitogénica para las CE de los capilares. La CE no expresa receptores para la IL-2. Existe “cross talk” entre los diferentes autacoides producidos por la CE (vasodilatadores y vasoconstrictores), de tipo convergente, divergente y cruzado, producidos por el endotelio luminal, con los del endotelio de los vasos de la adventicia y los productos de los nervios simpáticos, parasimpáticos, sensomotores y nitrérgicos que de la adventicia inervan la media. Igualmente se han identificado señales interorganelares. Este “cross talk” conduce al funcionamiento normal de la media. Las CE están unidas entre sí por una sustancia intercelular constituida por glicoproteínas. Los espacios intercelulares endoteliales varían entre 10-20 Å en las arterias mayores y 100-200 Å en las vénulas post-capilares. Por ejemplo, la microvasculatura del tejido adiposo se caracteriza por la presencia de uniones íntimas y ausencia de fenestras y discontinuidades.

En sus uniones intercelulares se evidencia la presencia de cadherinas, PECAM y ZO-1, que son proteínas típicas de las uniones intercelulares que regulan el paso de solutos. El endotelio es la piel interior del organismo animal. Se le considera una paraneurona perteneciente al sistema neuroendocrino difuso; el recubrimiento endotelial tiene funciones vasoconstrictoras y vasodilatadores, procoagulantes y anticoagulantes, proinflamatorias y antinflamatorias, promueve el crecimiento celular y lo inhibe y favorece y detiene el proceso de angiogénesis. Además, el endotelio presta el escenario y participa activamente en la respuesta inflamatoria y el fenómeno inmunológico.

El endotelio con comportamiento circadiano, temprano en la mañana es más pegajoso, aumenta la síntesis del PAI-1 y disminuye su actividad fibrinolítica, lo cual coincide con un aumento en la actividad del simpático, en la agregación plaquetaria. Por tanto, se sospecha que esta es la razón por la cual los eventos cardiovasculares y cerebrovasculares son más frecuentes temprano en la mañana. La noxa tiene cuatro vías de posible agresión antigénica al huésped: el recubrimiento mucocutáneo, la mucosa gastrointestinal, el pulmón y el recubrimiento endotelial. El endotelio cumple una función vital de defensa de huésped y para ella interviene en la organización de trece barreras (algunas de ellas con características de santuarios inmunológicos): alvéolo-capilar, placentaria, hepática, glomerular, hemato-encefálica, hemato-nerviosa, hemato-líquida, cefalorraquídea, hemato-oculares (hemato-retiniana y hemato-acuosa), hemato-testicular, hemato-esplénica, hemato-tímica y hemato-hematopoyética.

El endotelio responde a la agresión mecánica, metabólica o inmunológica, taponando el vaso sanguíneo. Si se trata de un capilar menor, las CE que lo tapizan se hinchan y obstruyen su luz; si se trata de un vaso de mayor calibre, lo trombosan o forman un ateroma, que ocasionalmente puede llegar a obstruir totalmente su luz. El endotelio está constituido por CE poliédricas, unidas entre sí por un sistema de uniones intercelulares íntimas (zonula occludens), discontinuo (fascia occludens, unión desmosómica), o de “gap junctions”, siendo el más común el tipo ocluyente, impermeable al tráfico celular y de moléculas grandes (Figura 13). El tratamiento con el nitrato de plata evidencia claramente las uniones intercelulares de las CE demostrando que ellas se orientan longitudinalmente por la reotaxis (Figura 14).

El ejemplo típico de la variedad de unión ocluyente es el endotelio de la barrera hemato-encefálica (BHE) y el endotelio de vasos mayores, medianos y aun capilares de ciertos territorios como el tejido adiposo. El endotelio le da a la BHE una resistencia transvascular de 1.500 ohmios. El endotelio de la BHE, además de ser impermeable, es capaz de biotransformar los medicamentos, gracias a la acción del gen multidroga resistente (glicoproteína P), constituyendo la BHE en un santuario inmunológico (Figura 15).

Las uniones intercelulares de tipo “gap junctions” también son frecuentes en la mayoría de los endotelios con el propósito de permitir el tráfico y la mensajería eléctrica. Los “gap junctions” se organizan en costras (Figura 16). Las organelas de la CE están representadas por un citoesqueleto sui generis, mitocondrias de número variable de acuerdo con la función del órgano (abundantes en la BHE y en el miocardio y escasas en el endotelio endocárdico), cuerpos de Weibel-Palade (que secuestran la proteína de von Willebrand, el factor VIII antihemofílico, la selectina P y la IL-8), retículo endoplásmico, ribosomas, lisosomas y Golgi. La CE ostenta una vesiculación especial, (parecida al burbujeo de una copa de champagne), que recibe el nombre de tráfico pinocitósico y que es abundante en ciertos endotelios (cordón umbilical) y muy escaso, casi nulo, en la BHE. Los estudios morfométricos muestran que en el miocardio hay aproximadamente 1000 vesículas pinocitósicas por micra³ y en cambio, en el endotelio pulmonar se aprecian aproximadamente 100 vesículas pinocitósicas por micra³ de endotelio. El tráfico pinocitósico es de doble vía.

La personalidad de la CE varía en cada barrera, en cada territorio tisular, en arterias y en venas, en microcapilares y en la misma arteria, según el segmento. El fenotipo de una CE es el reflejo del milieu fisiopatológico local. El endotelio del cordón umbilical humano presenta un comportamiento endotelial intermedio entre vasos grandes y microcapilares. Hay cambio fluido entre la sangre circulante y la gelatina de Wharton en los vasos del cordón umbilical de neonatos normales; el endotelio venoso exhibe abundante tráfico pinocitósico y numerosos cuerpos de Weibel-Palade. Lo anterior indica aumento de la permeabilidad del capilar venoso, encaminado a favorecer la producción de líquido amniótico.

El endotelio aórtico no tiene receptores para leucocitos (incluyendo el monocito); en cambio el endotelio de las vénulas post-capilares ofrece los receptores adecuados para el rodamiento (rolling) y la diapedesis de la población blanca intravascular. En localizaciones anatómicas diferentes, la CE percibe y traduce señales variadas. La cascada de moléculas mensajeras que se producen como resultado de estos diferentes estímulos, hacen “cross talk”.

La migración y proliferación de las CE, están controladas por factores tisulares específicos del microambiente local, de tipo sustancias hormonales, elementos constitutivos de la MEC y fuerzas hemodinámicas. Se piensa que la remodelación de la membrana basal, producto de la CE, es específica del tejido. La composición de la membrana basal endotelial, juega un papel fundamental en el comportamiento biológico en diferentes fenotipos de CE en órganos diferentes. La MEC también es diferente en territorios diferentes.

La CE al sintetizar la MEC y su membrana basal, las aprovecha para desplazarse sobre ellas, pero al mismo tiempo ellas influyen sobre su velocidad de migración y sobre las mismas células musculares que constituyen la media. En efecto, se ha observado que las CE de aorta, reorganizan su citoesqueleto de filamentos de actina en numerosas fibras de estrés y disminuyen considerablemente su velocidad de migración. La personalidad del endotelio en las diferentes arterias, se manifiesta en la mamaria interna que es inmune a la aterosclerosis; sin embargo, cuando se utiliza la arteria mamaria interna como puente aortocoronario, puede desarrollar el ateroma. {mospagebreak}

Una observación importante producto de la investigación actual, es que el comportamiento biológico de la CE de la microvasculatura, es diferente al de la macrovasculatura; por ejemplo, la expresión y activación de numerosos antígenos de superficie celular, tales como moléculas de adherencia, es diferente. Sorprendentemente, la arteria coronaria es blanco fácil de la aterosclerosis en el paciente hiperlipidémico, con sindrome metabólico, receptor de un transplante cardiaco, infectado por el HIV, con enfermedad de Kawasaki, con enfermedad de Takayasu y también sufre una vasoconstricción severa que puede llevar a la isquemia, al infarto y a la muerte súbita, cuando el paciente con enfermedad coronaria o sin ella, hace uso de dos xenobióticos a la vez: el cigarrillo y la cocaína.

El endotelio del glomérulo renal es único entre todos los endotelios, pues no muestra inmunorreactividad a la ECA. Los linfocitos estimulados con CEs venosas, lisan CEs venosas y arteriales, en cambio los linfocitos estimulados con CEs arteriales, solamente expresan citotoxicidad contra CEs arteriales, sugiriendo que la expresión antigénica varía con el tipo de endotelio activado. También se aprecian diferencias en el comportamiento del endotelio en especies diferentes; por ejemplo, en la aorta del conejo y la coronaria del cerdo, en condiciones idénticas de liberación basal del factor relajante derivado del endotelio (EDRF), el músculo liso coronario es aproximadamente 10 veces más sensible a la acción del EDRF.

El factor de von Willebrand se expresa solamente en las CEs, los megacariocitos, las plaquetas y el sincitiotrofoblasto. Los cuerpos de Weibel-Palade se evidencian especialmente en los vasos mayores y son escasos o están ausentes en los microcapilares de ciertas especies. Sin embargo, los microcapilares humanos del riñón, la dermis, la sinovial, la decidua, el corazón, el pulmón, el tejido adiposo y el cerebro, los expresan. Una característica especial de la CE es la presencia de microdominios aniónicos, descritos por los Simionescu, que jugarían un papel fundamental en la barrera glomerular en el filtrado molecular selectivo, característico de esta estructura.

Otro elemento importante de considerar es el glicocáliz que ofrece diferentes polisacáridos a lectinas presentes en la membrana del contenido celular intravascular normal y anormal (metástasis y la función de filtración que ofrece la membrana basal. Las vesículas plasmalesmales, los canales transendoteliales y los mismos diafragmas poseen glicoproteínas ricas en residuos de beta-D-galactosil y beta-N-acetilglicosamina; además, el aspecto luminal de diafragmas y fenestras endoteliales (ricos en moléculas ácidas de tipo sulfato de heparán), ofrecen microdominios aniónicos donde empatan en forma selectiva moléculas catiónicas.

La presencia de estos microdominios, según los Simionescu, implican la existencia de diferentes rutas para el transporte de macromoléculas, con escogencia selectiva de acuerdo con su tamaño, carga y naturaleza química. Se especula diciendo que las proteínas aniónicas plasmáticas cruzan la barrera endotelial utilizando vesículas plasmalesmales y canales transendoteliales y en cambio el agua y los solutos pequeños utilizan la vía de las fenestras. El endotelio pulmonar recibe el 100% del gasto cardíaco. La barrera alvéolo-capilar es una verdadera refinería bioquímica. En efecto, el endotelio pulmonar es el principal sitio de síntesis de la enzima convertidora de la angiotensina (ECA).

El endotelio pulmonar convierte la angiotensina I en angiotensina II. La expresión de la ECA es superior 3-5 veces en el endotelio arterial humano, comparado con el endotelio venoso, pero la ECA no es específica del endotelio, en efecto, también se expresa en el epitelio del túbulo contorneado proximal del riñón, en el epitelio absortivo en cepillo del intestino delgado, en el plejo coroides, en los macrófagos, en los linfocitos T y en los fibroblastos, por lo menos en cultivo. El endotelio pulmonar degrada la norepinefrina, la sustancia P, la vasopresina y la 5-hidroxitriptamina, metaboliza las anafilotoxinas (por acción de la enzima carboxipeptidasa N) e inactiva los leucotrienos C4 y D4. Igualmente, desintegra los nucleótidos de adenina (ATP, ADP) y capta la adenosina resultante. La adenosina, producto de la hidrólisis de ATP a ADP y a AMP, se aprecia en la superficie del endotelio del capilar pulmonar. Como otras sustancias vasoactivas endógenas, la adenosina sufre cambios en el endotelio pulmonar, caracterizados por fosforilación y deaminación.

Si la ECA degrada la bradiquinina y convierte la angiotensina I en angiotensina II, los investigadores opinan que el endotelio, (especialmente el pulmonar), juega un papel importante en la regulación de la presión sanguínea. La CE del capilar pulmonar al facilitar la liberación del CO2, por acción de la anhidrasa carbónica, interviene en el mantenimiento del pH sanguíneo. El 50% de los neutrófilos circulantes se encuentran secuestrados en el pulmón (Figura 17). Se cree que el endotelio pulmonar regula la cinesis del neutrófilo, favoreciendo su secuestro y liberación del llamado “pool” marginal, de acuerdo con las exigencias fisiológicas.

El endotelio pulmonar es el principal responsable del secuestro del neutrófilo en el pulmón, durante 20 minutos aproximadamente, en forma selectiva: unos continúan su tránsito y otros son secuestrados. El endotelio es capaz de sintetizar una compleja serie de productos, que algunos investigadores reconocen como hormonas y que otros consideran más prudente llamar autacoides porque tienen la característica de ser producidos, actuar y degradarse in situ, sin tener acción a distancia. La CE sintetiza, almacena y libera estos autacoides. Unos son vasodilatadores: el óxido nítrico (factor relajante derivado del endotelio), el factor hiperpolarizante derivado del endotelio y la prostaciclina. Otros son vasoconstrictores: la angiotensina II, la endotelina-1, el tromboxano A2 y los radicales libres del oxígeno. {mospagebreak}

Hasta el momento se reconocen cuatro clases diferentes de sustancias vasoconstrictoras:

1. Los metabolitos del ácido araquidónico (TXA2);

2. Los radicales libres derivados del oxígeno (superóxido, peróxido de hidrógeno, radicales hidroxilo);

3. Un factor difusible hasta el momento no identificado, liberado por la CE anóxica/hipóxica;

4. La angiotensina II y la endotelina-1.

En el juego de los factores vasodilatadores y vasoconstrictores, los vasodilatadores son más potentes con el propósito de mantener una dilatación discreta pero constante del vaso sanguíneo. Cuando se rompe este equilibrio, por ejemplo por la producción excesiva del óxido nítrico (shock séptico), la microvasculatura se dilata exageradamente, lo cual lleva a la hipotensión característica. En el caso del shock séptico, además de la hipotensión se suma la trombogenicidad del endotelio, la presencia de especies procoagulantes y el aumento en la densidad plasmática, todo lo cual lleva a la CID, con falla multisistémica.

Sin embargo, el endotelio es capaz de recuperar el equilibrio homeostásico, con la ayuda médica, en un número importante de casos de shock séptico (50-60%), demostrando la capacidad de recuperación sorprendente que tiene el órgano endotelial en la defensa de la integridad del huésped. Además de los autacoides mencionados, como se expresó anteriormente, la CE sintetiza el t-PA que tiene una vida corta (5-10minutos) y es metabolizado en el hígado. El t-PA se almacena en los cuerpos de Weibel-Palade en forma de gránulos y su liberación es inducida por sustancias vasoactivas como la bradiquinina, el PAF y la trombina.

La CE también sintetiza el activador del plasminógeno tipo uroquinasa (uPA), cuyo receptor se expresa en la membrana de la CE. La ausencia genética del receptor para el uPA lleva a trombosis venosa recurrente, con complicaciones tromboembólicas y es causa de la hemoglobinuria paroxística nocturna. El endotelio juega un papel fundamental en la hipertensión arterial al manipular la vasodilatación/vasoconstricción de la célula muscular lisa vascular de la media y el comportamiento de la íntima. Con técnicas de inmunofluorescencia se ha identificado la expresión temprana de genes c-fos, c-jun, c-myc, c-myb, JE, Egr-I y cdc-2 en el endotelio de la vena umbilical humana expuesto al estrés por fricción (shear stress) y en la célula muscular lisa vascular.

Conclusiones

El estudio del órgano endotelial es muy reciente. Sin embargo, con la ayuda de técnicas de laboratorio modernas (microscopía electrónica, inmunofluorescencia, anticuerpos monoclonales), el investigador ha podido descubrir misterios importantes que guardaba el endotelio, hasta el momento ignorados en el área de la cardiología y colateralmente en otras ramas de la medicina. En el futuro, el conocimiento profundo del órgano endotelial le va a permitir al clínico hacer un manejo más acertado de patologías tan importantes como la aterosclerosis, la hipertensión arterial, la microangiopatía diabética, la endometriosis, las dermatopatías y el crecimiento neoplásico. El investigador y el clínico estaban concentrados principalmente en el estudio de la circulación de la sangre y los vasos sanguíneos se consideraban como simples estructuras tubulares pasivas. Uno de los temas de mayor preocupación en el estudio del órgano endotelial ha sido la producción de autacoides, especialmente del óxido nítrico. El dominio de este tema llevará al clínico y al intensivista a manejar de manera más adecuada el problema de la hipertensión arterial y del shock séptico. Una de las secuelas más importantes en el desarrollo de la fisiopatología de la aterosclerosis es la fractura de la placa ateromatosa. Cuando se aprenda a manipular el juego de los factores de crecimiento, posiblemente se logrará inducir su fibrosis con el propósito de evitarlo. El tratamiento de la angiogénesis revolucionará la medicina. En efecto, una de las conclusiones más importantes en el estudio actual de la ciencia de la endoteliología se la debemos a Folkman, quien opina que si el clínico logra manipular la angiogénesis, posiblemente la neoplasia maligna podrá transformarse en una patología crónica. En igual forma, el control de la angiogénesis permitirá al endocrinólogo frenar la microangiopatía diabética y al ginecólogo tratar la endometriosis. La ingeniería tisular logrará un avance muy importante, trascendental en la cirugía endovascular, al permitir la utilización de prótesis tapizadas por células endoteliales que han sido sembradas sobre ella antes de su inserción.

Gustavo Barrios DDS *, Fabio Rodríguez MD, M.Sc*, Jorge León MD*, Magali de los Ríos MD*, Hernando del Portillo MD* • Miembros Colegio Panamericano del Endotelio

Lecturas recomendadas

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