OXIDO NÍTRICO

El endotelio normalmente secreta en forma activa factores que inhiben la activación leucocitaria y la agregación plaquetaria. Los dos sistemas más importantes para tal efecto son la isoforma tipo 3 de la oxido nítrico sintetasa, (eNOS, tipo 3), que produce óxido nítrico (NO) en el endotelio, a partir de la L-arginina, en presencia de calcio y calmodulina, y requiriendo como cofactores NADPH y tetrahidrobiopterina. El segundo sistema incluye la prostaciclina I-2 (PGI2), un eicosanoide producto del ácido araquidonico por la vía de la ciclo-oxigenasa. Estas sustancias son inhibidores potentes de las plaquetas y de la activación y agregación leucocitaria, que permite al endotelio mantener en condiciones normales una superficie antiadhesiva eficaz, a la que contribuyen también la trombomodulina y el activador tisular del plasminógeno, para mantener un flujo sanguíneo óptimo.

Tambíen se sabe que el NO y la PGI2 son potentes vasodilatadores. ASPECTOS INMUNOLOGICOS El endotelio cerebral elabora algunas citoquinas y expresa moléculas de adhesión celular por medio de las que participa en forma importante en la generación de respuestas inflamatorias ante diversos daños, incluyendo los estados de hipercoagulabilidad. Las citoquinas producidas por las células endoteliales del cerebro son la interleuquina 1beta (IL-1B) y la interleuquina 8 (IL-8). La IL-1B activa a la fosfolipasa A2 e induce la liberación de varias sustancias como el factor de necrosis tumoral alfa (TNF-ALFA), factor estimulante de las colonias (CSFs), interleuquina 6 (IL-6) y la interleuquina 8 (IL-8). La IL-1B incrementa la concentración del inhibidor-1 del activador del plasminogeno (PAI-1), del factor tisular, del factor activador plaquetario (PAF) y de la endotelina -1, reduciendo la concentración del activador tisular del plasminogeno (tPA).

La IL-1B favorece la expresión de moléculas de adhesión celular en los leucocitos , en tanto que la IL-8 promueve la unión de leucocitos e induce la generación de radicales libres por parte de los neutrófilos. La superficie celular endotelial puede expresar moléculas de adhesión como las selectinas E y P, que favorecen la interacción inicial y transitoria de los leucocitos circulantes, facilitando interacciones mediante otras moléculas de adhesión como la integrina Beta 2 de los leucocitos activados con su receptor endotelial. Además intervienen otros miembros de la superfamilia de las inmunoglobulinas como la molécula de adhesión vascular-1 (VCAM-1), la molécula de adhesión endotelio-plaqueta-1(PECAM-1) y la molécula de adhesión intracelular-2 (ICAM-2).

ANTIOXIDANTES

Las células endoteliales de los capilares cerebrales tienen en su citosol enzimas que ejercen protección contra los radicales libres. Las más importantes para tal efecto son la superóxido dismutasa y la glutatión peroxidasa. La superóxido dismutasa convierte al anión superóxido en peroxido de hidrógeno, que a su vez es convertido en H2O por la glutatión peroxidasa.

FISIOPATOLOGÍA

La isquemia genera en el sistema nervioso central una compleja cascada de eventos en la que participan el endotelio, las neuronas y los astrocitos. Estos fenómenos se producen cuando el flujo sanguíneo cerebral disminuye a valores inferiores de 50ml/100gm de tejido por minuto. El glutamato es un neurotransmisor que está presente en concentraciones milimolares en el sistema nervioso central, principalmente en las terminales presinápticas, y mediante un proceso de recaptación dependiente de energía efectuado por los astrositos, disminuye la concentración extracelular del neurotransmisor (figura 3).

Las neuronas sintetizan el glutamato principalmente a partir de la glutamina derivada de los astrocitos. El glutamato liberado de las sinapsis pasa al espacio extracelular donde lo captan los astrositos y, mediante la enzima glutamino sintetasa, es convertido en glutamina a través del ATP. La glutamina es liberada por los astrocitos y recaptada por las neuronas en las terminales sinápticas, convirtiéndose en glutamato por la glutaminasa y almacenándose en las vesículas para su liberación. La recaptación del glutamato por la astroglia es inhibida por el ácido araquidonico, los estados de acidosis y la disminución del ATP .

Todos estos factores se encuentran presentes en la isquemia, produciéndose en consecuencia, una exposición aumentada de las neuronas al neurotransmisor , fenómeno denominado excito-toxicidad. El glutamato activa cuatro familias de receptores: N-metil-D-aspartato (NMDA), ácido alfa-amino-3-hidroxi-5-metilisoxazole-4-propionico (AMPA), kainato y el receptor metabotrópico. Los canales iónicos operados por el NMDA, AMPA y kainato son permeables al sodio y al potasio, y los operados por el NMDA poseen adicionalmente una permeabilidad alta al calcio. Los diferentes receptores no participan del mismo modo en la excito-toxicidad.

El NMDA media la muerte neuronal asociada con la exposición aguda al glutamato, mientras que el AMPA y el kainato, contribuyen de manera importante al edema citotóxico agudo. Los receptores NMDA son particularmente prominentes en el área CA1 del hipocampo y en las capas superficiales del neocortez. Los AMPA presentan esa misma localización, mientras que los receptores de kainato tienen predilección especial por las capas profundas del neocortez y por el área CA3 del hipocampo.

El AMPA tiene cuatro subunidades denominadas GluR-1 a GluR-4 respectivamente, y en cada una de ellas existen dos variedades "Flip" y "Flop", las que difieren en un segmento de 38 aminoácidos ubicados en la porción C-terminal de la transmembrana, teniendo propiedades electrofisiológicas diferentes. La subunidad GluR-2 tiene en su segundo segmento de transmembrana un residuo de arginina cargado positivamente sustituyendo a la glutamina, que le imparte la impermeabilidad al calcio. El receptor tipo kainato tiene dos subunidades KA-1 y KA-2. El NMDA tiene seis subunidades NMDAR-1, NMDAR-2A, NMDAR-2B, NMDAR-2C, NMDAR-2D, NMDAR-3A. La subunidad NMDAR-1 tiene en su segundo segmento de transmembrana un residuo neutro de aspargina que le confiere una alta permeabilidad al calcio.

El receptor metabotrópico no esta ligado a canales iónicos y su estimulación activa la fosfolipasa C, causando la subsecuente liberación de segundos mensajeros intracelulares como el inositol 1-4-5 trifosfato y el diacilglicerol. El receptor de NMDA posee tres sitios para su activación: el de reconocimiento, a nivel de las poliaminas y el de la glicina. (figura 4).

La unión de agonistas al sitio de reconocimiento activa el receptor y produce flujo de calcio al interior de la célula. La ocupación de los sitios modulados por glicina y poliaminas potencia la actividad del receptor pero no afecta la apertura de los canales. Existen en el NMDA tres sitios de modulación inhibitoria para el zinc, el magnesio y el antagonista. Al depletarse las fuentes energéticas durante la isquemia, se produce un incremento en la liberación y una disminución en la recaptación del glutamato, que resulta en apertura de los canales para el calcio operados por el NMDA (figura 5), con el subsiguiente incremento de este ion en el citosol. Simultáneamente se activan receptores AMPA y Kainato produciéndose ingreso de sodio y agua al interior de célula , edema citotóxico y muerte celular por osmolisis.

Además, la activación del receptor metabotrópico al incrementar los niveles de inositol 1-4-5 trifosfato y diacilglicerol activa a la proteinkinasa C que, a su vez, fosforila proteínas del NMDA aumentando su activación. El incremento intracelular del calcio tiene varias consecuencias deletéreas: activa a la fosfolipasa A2, que actúa sobre los fosfolípidos de la membrana neuronal produciendo lipolisis y elevando las concentraciones del factor activador plaquetario (PAF), ácido araquidonico y ácidos grasos libres.

El PAF aumenta la liberación sináptica del glutamato, la respuesta sináptica excitatoria y actúa como mediador de la respuesta inmune e inflamatoria siendo un potente inductor de la expresión de genes en el sistema nervioso central. Produce apoptosis activando la prostaglandina sintetasa-2 que cataliza la ciclo-oxigenación y peroxidación del ácido araquidonico en prostaglandina H2, el precursor biológicamente activo de prostaglandinas, tromboxanos y prostaciclina, todos los que son fuente de formación del anión superóxido, un potente radical libre. Los ácidos grasos poliinsaturados liberados durante la lipolisis son particularmente vulnerables a los radicales libres por su enlace de doble carbono.

Cuando existe falla energética como ocurre en la isquemia, el calcio es recaptado del citosol por el retículo endoplásmico mediante un proceso dependiente de energía mediado por una ATPasa. Este mecanismo incrementa más la concentración intracelular del ion calcio, que atraviesa la membrana mitocondrial interna para regular algunas enzimas mitocondriales como la piruvato deshidrogenasa, la alfa-oxiglutarato deshidrogenasa y la isocitrato deshidrogenasa. Sin embargo, al elevarse la concentración de calcio por encima de cierto límite, se activan las fosfolipasas mitocondriales que lisan los fosfolipidos de la membrana mitocondrial interna, causando un aumento en la permeabilidad de la misma con daño irreversible, y la acumulación intramitocondrial de calcio genera radicales libres y apoptosis.

El calcio activa a la ornitina descarboxilasa, elevando la formación de poliaminas que potencian la activación del receptor NMDA activando endonucleasas que fragmentan el DNA y a la óxido nítrico sintetasa, induciendo la formación de óxido nítrico. Los fragmentos de DNA dañados en presencia de NO estimulan a la poli-ADP-ribosa sintetasa, una enzima reparadora del DNA que consume grandes cantidades de ATP y nicotinamida dinucleótido, agravando con ello la deprivación energética y produciendo muerte neuronal.