Adrenomedulina y sepsis
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La adrenomedulina juega un papel importante en la sepsis al inducir una respuesta hemodinámica hiperdinámica en la fase temprana. Sin embargo, en la fase tardía los niveles de AM disminuyen y la administración conjunta de AM y su proteína de unión AMBP-1 puede prevenir esta disminución y mejorar los resultados en modelos animales de sepsis al atenuar la inflamación y daño de órganos. El mecanismo propuesto incluye efectos antiinflamatorios, estimulación de la producción de
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- 1. LA ADRENOMEDULINA EN LA PERIFERIA. PAPEL DE LA ADRENOMEDULINA EN LA SEPSIS Cátedra de Biología Laboratorio de Neuropéptidos Lección Magistral para el ascenso a la Categoría de Profesor Asistente
- 2. LA SEPSIS ES LA PRINCIPAL CAUSA DE MUERTE EN PACIENTES CRÍTICOS 750.000 personas/año desarrollan sepsis 210.000 de ellas mueren Incidencia 91.3% en los últimos 10 años En E.E.U.U. c/hr mueren 25 personas Uno de tres pacientes que desarrollaron sepsis severa morirán en un mes Hotchkiss y Karl, 2003
- 3. PROCESO “Backround” Naturaleza Complejo genético de la infección del paciente heterogéneo expresión variable Tiempo de Medidas intervención clínica de soporte Factores desconocidos Marshall y col.2003
- 4. SEPSIS respuesta sistémica del hospedador a la infección SÍNDROME SÉPTICO 1992 Sociedad Americana de Médicos de Tórax(ACCP) Sociedad Americana de Medicina Crítica (SCCM) SÍNDROME DE RESPUESTA INFLAMATORIA SISTÉMICA ACCP/SCCM Consensus Conference, 1992
- 5. SÍNDROME DE RESPUESTA INFLAMATORIA SISTÉMICA Temperatura > 38oC o < 36oC Frecuencia cardíaca > 90 latitods/minuto Taquipnea Alteración de la cuenta de glóbulos blancos: •> 12000 células/mm3 o < 4000 células/mm3 •> 10% neutrófilos inmaduros proceso infeccioso confirmado SEPSIS ACCP/SCCM Consensus Conference, 1992
- 6. SEPSIS SEVERA 1.- Alteración de la función de diversos órganos 2.- Anomalías de la perfusión: •Acidosis láctica •Oliguria •Alteración del estado mental 3.-Hipotensión: •PAS < 90mmHg •Reducción de 40 mmHg de su valor basal ACCP/SCCM Consensus Conference, 1992
- 7. SHOCK SÉPTICO HIPOTENSIÓN PERSISTENTE ANORMALIDADES EN LA PERFUSIÓN FALLAS DE ÓRGANOS ACCP/SCCM Consensus Conference, 1992
- 8. Suspected Source of Sepsis Lung Abdomen Skin/Soft Urinary Tract CNS Tissue Streptococcus pyogenes Streptococcus Staphylococcus pneumoniae aureus Streptococcus Neiserria Clostridium sp. pneumoniae Escherichia coli meningitidis Polymicrobial Haemophilus Escherichia coli Klebsiella sp. Listeria Major Community infections influenzae Bacteroides Enterobacter sp. monocytogene Acquired Pathogens Aerobic gram Legionella sp. fragilis s negative bacilli Chlamydia Proteus sp. Escherichia Pseudomonas pneumoniae coli aeruginosa Haemophilus Anaerobes influenzae Staphylococcus sp. Pseudomonas aeruginosa Aerobic gram Staphylococcus Aerobic gram Escherichia Major Nosocomial Aerobic gram negative bacilli aureus negative bacilli coli pathogens negative bacilli Anaerobes Aerobic gram Enterococcus Klebsiella sp. Candida sp. negative bacilli sp. Staphylococcu s sp.
- 14. Abbas y col., 1998
- 16. ¿Falla del sistema inmune? “cambio del síndrome a través del tiempo” La sepsis inicialmente se caracteriza por un incremento de los mediadores inflamatorios, pero si la sepsis persiste hay un cambio hacia un estado inmunosupresivo antiinflamatorio Hotchkiss y Karl, 2003
- 18. Hotchkiss y Karl, 2003
- 19. Mecanismos potenciales de la Supresión Inmune en Pacientes con Sepsis •Cambio de la respuesta inflamatoria (Th1) a una antiinflamatoria (Th2) •Anergia •Apoptosis: induce la perdida de celulas T CD4, celulas B y células dendríticas. •Perdida en los macrófagos de la expresión del MHC II y moléculas coestimuladoras. •Efectos inmunosupresores de las células apoptóticas Hotchkiss y Karl, 2003
- 20. LA SEPSIS SE EXPRESA A TRAVÉS DE LA INTERACCIÓN DE UNA RED COMPLEJA DE MEDIADORES BIOQUÍMICOS Y CASCADAS AMPLIFICADAS
- 21. FASES HEMODINÁMICAS DE LA SEPSIS SEPSIS TEMPRANA FASE HIPERDIMÁMICA FASE HIPODIMÁMICA SEPSIS TARDÍA
- 22. CPL •Incremento del gasto cardíaco y la perfusión de los tejidos FASE TEMPRANA •Incremento de la entrega de oxígeno (2-10 hr despues de CPL) •Disminución de la resistencia vascular •Hiperglicemia •hiperinsulinemia •Reducción del gasto cardíaco y FASE TARDÍA la perfusión de los tejidos (16-20 hr despues de CPL) •Disminución de la entrega de oxígeno •Incremento de la resistencia vascular •Hipoglicemia •hipoinsulinemia
- 23. FASES HEMODINÁMICAS DE LA SEPSIS FASE HIPERDIMÁMICA AM MEDIADORES IMPLICADOS AMBP-1 FASE HIPODIMÁMICA
- 24. NH2 - Tyr Arg Gln Ser Met Asn Asn 1 Phe Gln Arg Cys Gly Phe Ser Arg Leu Gly Phe 10 Gly Thr Cys Thr Val Gln Lys Leu Ala His Gln Ile 20 30 Tyr Gln Ala Val Asn Asp Lys Asp Lys Asp Thr Phe Pro 40 Arg Ser Lys Ile Ser Pro Gln Gly Tyr -CONH2 50 52 Tomado de Richards y col.,1996
- 26. Tomado de Ishimitsu y col. 1994.
- 27. (ventrículo) Samson, 1999
- 28. Tejido o tipo celular Bioactividad Vasculatura Hipotensión y Vasodilatación Inhibición de la secreción de endotelinas Inhibición de la proliferación de CMLV Estimulación de la síntesis de NO Corazón Inotropismo y cronotropismo positivo Incremento del flujo sanguíneo coronario Incremento de la transcripción del gen del PNA Antimitogénesis Incremento de la hipertrofia Tomado de Kitamura y col., 2002
- 29. Tejido o tipo celular Bioactividad Riñón Diuresis y natriuresis Incremento del flujo sanguíneo renal Inhibición de la proliferación de células mesangiales Estimulación de la liberación de renina Pulmón Vasodilatación pulmonar Broncodilatación Glándulas Inhibición de la secreción de aldosterona suprarrenales Páncreas Inhibición de la secreción de insulina Tumores Estimulación del crecimiento Tomado de Kitamura y col., 2002
- 30. AM ECs/VSMCs modulación crecimiento celular, forma celular y movimiento y destino metabolismo vasodilatación, angiogénesis, regulación de la coagulación, remodelaje vascular fibrinolisis y permeabilidad enfermedades vasculares Modificado de Nikitenko y col. 2002
- 31. Modificado de Caron y Smithies, 2001/2002
- 32. SUBTIPOS DE RECEPTORES CGRP1 CGRP(8-37) CRLR(RAMP1) AM-R AM(22-52) CRLR(RAMP3) CRLR(RAMP2) Modificado de Juaneda y col. 2001
- 33. CGRP-1 RECEPTOR ADRENOMEDULLIN RECEPTOR Terminal glycosylation Core glycosylation
- 34. MODELO FUNCIONAL DEL RECEPTOR ADM Adenilil ciclasa RAMP CRLR Gαs RCP AMPc Tomado de Bornadata y col. 2000; Prado y col. 2001
- 35. ADENILIL CICLASA R G COOH NH2 ATP AMPc
- 36. CGRP (8-37) AM-R CGRP-1 Tomado de Kato y col., 1995 Tomado de Eguchi y col., 1994
- 37. AM Ca++ +/- TK GMPc MAPK + NO L-arginina GC Cai++ NOS + PKC + AMPc DAG IP3 A PLC CTx C Proteína G AM
- 38. Tomado de Shimekake y col., 1995.
- 39. 16 ** control GMPc (fmol/10 celulas) 14 12 AM 100nM 10 8 6 4 2 0 no tratadas L-NAME 0.1 mM Tomado de Shimekake y col. 1995.
- 40. Tomado de Hayakawa y col. 1999
- 41. Kitamura y col., 2002
- 42. CONCENTRACIONES PLASMÁTICAS DE AM Ir-AM fmol/ml SUJETOS NORMALES 7.9 ± 0.8 PACIENTES CON SEPSIS 107 ± 13.9 Hirata y col. 1996.
- 43. péptido maduro niveles ARNm de AM Sugo y col., 1994.
- 44. IL-1β LPS Sugo y col., 1994.
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- 46. Tsuruda y Burnett, 2002.
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- 48. Sobrevivientes a las 24h (%) 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 raton tipo silvestre AMC35 AMC15 Imai y col. 2001.
- 49. PAPEL DE LA ADRENOMEDULINA EN LA RESPUESTA CARDIOVASCULAR EN LA SEPSIS
- 50. Koo y col., 2001
- 51. Wang y Chaudry, 1996
- 52. ALTERACIONES HEMODINÁMICAS Wang y col., 1998
- 53. ANIMALES TRATADOS CON ANTICUERPOS ANTI-AM Wang y col., 1998
- 54. HIGADO INTESTINO DELGADO RIÑÓN BAZO Wang y col., 1998
- 55. El incremento en la producción de AM posee un papel importante en la inducción de la respuesta hiperdinámica durante la sepsis temprana
- 56. AM FASE HIPERDIMÁMICA AM ? ? AMBP-1 FASE HIPODIMÁMICA
- 57. anillos de aorta intestino delgado Wang y col., 1999
- 58. Mecanismo responsable de la reducción de la respuesta a la AM alteraciones unión de la AM a sus receptores los mecanismos de señalización AMBP-1
- 59. 120-140 kDa AMBP-1 Plasma humano Factor H •limita el transporte del péptido hacia el espacio intersticial y el acceso a sus receptores específicos • proteger el péptido del clearence metabólico modular su actividad biológica
- 60. Pío y col., 2001
- 61. AM/AMPB-1 previene la disminución en los parámetros hemodinámicos a las 20h del comienzo de la sepsis Atenúa significativamente el daño hepático Reduce la mortalidad a los 10 días de 57% a 7% Ni la AM sola o la AMBP-1 sola fue suficiente para mantener la estabilidad cardiovascular después de las 20hr de la CLP Shaolong y col., 2002
- 62. AM/AMPB-1 Reduce las concentraciones plasmáticas de TNFα, IL-1β, IL-6 a las 6 y 20 hr despues del comienzo de la sepsis Shaolong y col., 2002
- 63. LA ADMINISTRACIÓN DE AM/AMBP-1 NUEVA APROXIMACIÓN AL TRATAMIENTO DE LA SEPSIS
- 64. MECANISMO PROPUESTO PARA LOS EFECTOS BENEFICIOSOS DE LA AM/AMBP-1 1. EFECTO ANTIINFLAMATORIO (inhibición de las citoquinas) 2. PRODUCCIÓN DE NO (derivado de la ecNOS) 3. EFECTO ANTIAPOPTÓTICO (especialmente en el endotelio vascular)
- 65. Kato y col., 1997
- 66. FASE HIPERDIMÁMICA MEDIADORES ? AM AMBP-1 FASE HIPODIMÁMICA
- 70. CGRP α humano CGRP β humano CGRPα de rata CGRPβ de rata Amilina de rata AM humana Tomado de Van Rossum y col., 1997
- 71. CRLR/RAMPs McLatchie y col. 1998
Notes de l'éditeur
- En la actualidad los medicos se enfrentan cada vez con mas frecuencia a la sepsis y el shock septico. Este ultimo representa la causa mas comun de muerte en las unidades de cuidados intensivos en los Rstados Unidos y probablemente del mundo entero.
- La sepsis no es una simple enfermedad, es un proceso complejo y heterogéneo. Su expresión es variable y su severidad influenciable por: La naturaleza de la infección, el “backround” genético del paciente,el tiempo de la intervención clínica, las medidas de soporte y un numero de factores desconocidos
- La sepsis es definidad como una respuesta sistemica a la infección. Para el medico la palabra conjura un sindrome clinico amenazante para la vida que se origina a traves d la respuesta inmune innata del hospedador. La descripción de la sepsis como un sindrome clinico conduce a criterios fisiológicos no específicos o al sindrome de respuesta inflamatoria sistémica. Sin embargo este criterio no es específico para una respuesta sistémica a la infección, puede ser causada por insultos no infecciosos tales como trauma, enfermades autoinmunes, daño por isquemia o reperfusion, reacciones a drogas o actividad vigorosa. Mas aún los mediadores inflamatorios implicados en la fisiopatología de la sepsis estan presentes en pacientes que se encuentran con criterios del sindrome y demostrable en algunos de estos pacientes que poseen un proceso no infeccioso como trauma. Tesis del Dr. Reyes Zerpa: La sepsis se define como la respuesta sistema a una infección, sin embargo existen una serie de patología que dan el mismo tipo dee reaccion sistemica, tal es el caso de la pancreatitis aguda, el gran quemado, el trauma severo y la cirrosis hepatica entre otros. Esta situación da origen al termino sindrome septico. Ante esta situación la ACCP y la SCCM se reunieron para estandardizar los terminos. A la reaccion sistemica inespecifica producto ded un gran trauma se le denominó síndrome de respuesta inflamatoria sistemica
- Las manifestaciones clinicas de este sindrome incluyen, pero no esta limitada a mas ded uno de los siguientes signos y sintomas: leer lamina Cuando el sindrome de respuesta inflmaatoria sistemica es conseucnecia de un proceso infeccioso confirmado es denominado sepsis.
- Se considera sepsis severa cuando se asocia a una lateración en la función de diversos organos y anomalias dee perfusión e hipotensión. Las anomalias de la perfusión se expresan por acidosis lactica, oliguria o una alteración del estado mental del paciente. La hipotension producida por la sepsis es definida como la presencia de una presion arterial sistolica menor de 90 mmHg o una reducción de 40 mmHg por debajo de su valor basal, en ausencia de cualquier otra causa d ehipotensión.
- Se define como un subconjunto de la sepsis, donde la hipotensión persiste a pesar de la adecuada reanimación con fluidos neccesitando la administración de agentes inotrópicos y que ademas se asocia con anormalidades de la perfusión y falla de órganos.
- La sepsis puede desarrollarse como resultado de una infección adquirida en la comunidad, incluyendo, neumonia, peritonitis, infecciones del teido blando, meningitis o enfermedadeds virales. Comunmente, puede ser la consecuencia de trauma, cancer o una cirujia mayor electiva. Microbial triggers of disease: gram-negative bacteria= endotoxin, formyl peptides, exotoxins, and proteases gram-positive bacteria= exotoxins, superantigens (toxic shock syndrome toxin (TSST), streptococcal pyrogenic exotoxin A (SpeA)), enterotoxins, hemolysins, peptidoglycans, and lipotechoic acid fungal cell wall material.
- Las endotoxinas son lipopolisacaridos de la pared bacteriana, que consisten en un componente nuclear tóxico ded lipido A y un revestimiento de lipopolisacaridio complejo. Los cocos gramnegativos, como los neumococos y los setreptococos y ciertos hongos así como toxinas de bacterias positivas (como la toxina tipo 1 del sindrome de schock toxico) producn unsindrome similar. Todas las alteraciones hemodinámicas y metabolicas del schock toxico pueden imitarse por inyecciones de LPS. Se ha responsabilizado a la endotoxina como la causante de las alteraciones que se observan en la sepsis y en el shock sèptico Figure 21.6. Schematic structure of LPS in E. coli. LPS can be divided into three domains. The lipid A domain is the same as endotoxin and contains two acylated GlcNAc-P residues (G). The core domain consists of KDO (K), heptoses (H), and neutral sugars such as galactose. The outer O-antigen consists of units of two to eight sugars repeated many times. ( Open hexagons ) An unspecified monosaccharide. (Adapted, with permission, from [10] Holst et al. 1996 [© Elsevier Science].)
- Entonces esta cascada es iniciada por diversos productos bacterianos. Estos productos bacterianos (gram.negativos: endotoxinas, formilpeptidos, exotoxinas y proteasa; gram positivos: exotoxinas, superantígenos, enterotoxinas hemolisinas, peptidoglicanos material de la pared fungal ) se unen a los receptores de las celulas macrófafos del hospedador y activan proteinas reguladoras (factor nuclar kappa). La andotoxina activa las proteinas reguladoras por inetracciñón con varios receptores. El pool de los receptores CD unido al complejo de la proteina LPS_LPS sobre la superficie de la celula y entonces los receptores TLR trasladan la señal dentro de la celula. Las citoquinas proinflamatorias producidas son TNF, interleukina 1,6 y 12 y el IFG. Estas citoquinas pueden actuar directamente a traves de mediadores secundarios. Los secundarios incluyen el NO, tromboxanos leucotrienos factor activador de plaquetas prostaglandinas y complemento. TNF y IL-1 (asi como la endotoxina) pueden causar liberación ded factores tisulares por las celulas endoteliales y conducir a los depositos de fibrina y a la coagulación vascular diseminada. El lipopolisacarido del suero forma un complejo con una proteina ligadora del LPS en el suero, que a su vez se liga a los receptores CD14 de los leucocitos, las celulas endoteliales y otros tipos celulares. Esta última situación es la que se observa en los pacientes con shock septico por lo que se ha responsabilizado a las citoquinas como causantes de muchas de ela alteraciones que se ven en estas patologías
- La entoxina es capaz de desencadenar una “cascada tisular” mediante la activación de una serie de mediadores que normalmente participan en el proceso de defensa del huesped, iniciando una respuesta integral inmune, hematológica y de alteración metabólica.
- Las citoquinas, forman parte de esta diversidad de mediadores, tienen muchas propiedades benefeciosas somo son la respuesta antimicrobiana, influencia positiva en los procesos de inflamación, pero su secreción exagerada oprolongada posee un efecto nocivo para el huesped
- Se piensa que el LPS ejerce sus efectos de dos maneras: una directa alterando la función de las celulas y lo que es más importante indirectamente iniciando la sintesis y liberación o activación de una cascada de mediadores que derivan del plasma o de celulas (monocitos macrofagos neutrofilos y celulas endoteliales). Estos mediadores, a su vez afectan a cierto numero de sistemas organicos especialmente a los siguientes: Corazón, al que causan disgunción organica El sistema vascular donde producen vasodilatación e hipotensión La microcirculación, determinando l alesión activación endotelial asi como la lesión leucocitaria y agregación leucocitaria Sistema de coagulación, culminando en coagulación inrtavascular diseminada Los pulmones, causando sindrome de dificultad respieratori El higado, insuficiencia hepatica El riñón causando insuficiencia renal aguda El SNC culminando en coma
- La cascada de citoquinas inducida por el LPS. El LPS bacteriano ibera TNF. El TNF induce a los macrofagos a liberar IL-1beta la que actua sobre los macrofagos y celulas endoteliles vasculares para liberar IL-6 y IL-8. Cuando se liberan cantidades pequeñas de citoquinas los efectos son locales, con cantidades modedradas se pueden deetectar efectos sistemicos. En niveles elevados estas citoquinas producen el sindrome del choque septico. Si no se corrige esta situación y este trastorno progresa, nos llevará al síndrome del choque séptico.
- No olvidemos que los efectores secundarios. Las citoquinas estimulan la producción corriente debajo de mediadores importantisimos (en los cuales no nos detendremos por razones de tiempo) como son el NO, el factor activador de plaquetas.
- Este sindrome posee una secuencia compleja de eventos. Los pacientes con schock septico tienen una respuesta inflamatoria bifasica. Inicialmente ellos demuestran una sobre respuesta inmune inflamatoria a la infección.
- La respuesta inicial se le atribuye a las citoquinas proinflamatorias, TNF, IL-1, IL-12, interferon gamma y la IL-6 El cuerpo entonces regula esta respuesta produciendo citoquinas antiinflamatorias IL-10, inhibidores solubles (receptores para el TNF, receptor tipo II d la IL-1), este periodo es manifestado por una inmunodedepresión. La persistencia de la hiporespuesta esta asociada a un incremento en el riesgo á la infección noisocomial y a la muerte
- La respuesta al patógeno envuelve una comunicación cruzada (cross talk) entre las celulas inmunes, incluyendo los macrófagos, celulas dendriticas y celulas T CD4 que finalmente llevan a la expresión de las distintas etapas que observamos en esta patología. Los macrofagos y celulas dendriticas son activadas por la bacteria y por la estimulacion de otras citoquinas secretadas por las celulas T CD4. Alternativamente las celulas T CD4 que tienen un perfil antiinflamatorio (TH2 celulas T colaboradoras tipo II) secretan IL-10, la cual suprime la activación de los macrofagos. Las celulas T CD4 llegan a ser activadas por la estimulación de los macrofagos o celulas dendriticas.Por ejemplo, los macrofagos y las celulas dendriticas secretan la IL-12, la cual activa a las celulas TCD4 que secretan citoquinas inflamatorias (Th1, linfocitos T volaboradores tipo 1). Dependiendo de numerosos factores (ejem., el tipo de organismo, el sitio de la infección) los macrofagos y celulas dendriticas responderan induciendo citoquinas inflamatorias o antiinflamatorias o causando una reducción global de la producción de citoquinas (ANERGIA). Los macrofagos o celulas dendriticas que han previamente ingerido celulas necroticas induciran un perfil dee citoquinas inflmatorias (Th1). La ingestion de celulas apoptoticas puede inducir a un perfil dee citoquinas antiinflmatorias o a la anergia. El signo + (upregulation) indica inducción y el menos indica disminución (dowregulation); en los casos donde tenemos ambos signos, pueden ocurrir ambos procesos inhibición o inducción, dependiendo de la variedad de los factores. MECANISMOS DE SUPRESION INMUNE 1.- El cambios Las células T CD4 estan programadas para secretar citoquinas con dos tipos de perfiles distintos y antagonistíticos. Ellos secretan citoquinas con propiedades inflamatorias(celulas T colaboradoras tipo1= Th1), incluyendo el TNF alfa, interferon gamma, interleukina 2 o citoquinas con propiedades antiinflmatorias (celulas colaboradoras tipo 2=Th2), por ejemplo interleukina 4(figura de la lamina). Los factores que determinan si las células CD4T tienen repuesta Th1 o Th2 es desconocida pero puede estar influenciada por el tipo de patógeno, el tamaño de la bacteria inoculada y el sitio de la infección. ANERGIA Anergia es un estado de no-respuesta la antígeno. Las celulas T son anérgicas cuando fallan para proliferara o secretar citoquinas a sus respectivos antígenos.La muerte celular por apoptosis dispara la anergia inducida por sepsis. Gran numero de linfocitos y celulas epiteliales intestinales mueren durante la apoptosis. Un potencial mecanismo de apoptosis de linfocitos puede ser por la liberación de glucocorticoides por estrés. El tipo de muerte celular determina la función inmunológica dee la célula inmune sobreviviente (figura de la lamina). Las celulas apoptpticas inducen anergia o citoquinas antiinflmatorias que empeoren la respuesta a los patógenos, mientras que las células necróticas causan la estimulación inmune y aumentan la defensa antimicorbial (lamina) Muerte de celulas inmunes MUERTE DE LAS CELULAS INMUNE.
- Una mejor comprensión de los factores o mediadores responsables del cambio de la fase temprana hiperdinámica a la fase tardía hipodinámica pudiera disminuri la morbilidad y la nortalidad y la intervención terapeútica para prevenir el cambio hacia la fase moribunda
- Varios modelos animales como el dee la bacteremia, endotoxemia y shock endotoxico han sido usados para fisiopatología de la sepsis, proveen información valiosa sobre los mecnismos celulares y de disfunción de ñórganos. Sin embargo no mimetizan la respuesta cardiovascular bifásica que comunmente se observa en los pacientes. En este sentido, se ha utilizado el modelo de ligadura del ciego y la punción cecal. ESTE MODELO produce sepsis polimicrobial y mimetiza las características de la sepsis por peritonitis.
- Una mejor comprensión de los factores o mediadores responsables del cambio de la fase temprana hiperdinámica a la fase tardía hipodinámica pudiera disminuri la morbilidad y la nortalidad y la intervención terapeútica para prevenir el cambio hacia la fase moribunda. En relación con esto además de las citoquinas existen peptidos involucrados en este proceso. Los niveles circulantes de la AM, un peptido recientemente identificado, potente vasodilatador, incrementa en la sepsis y en la fase hiperdinámica de la sepsis.
- La AM humana es un péptido de 52 (aa), con un puente disulfuro, un anillo de 6 aa en su estructura y el extremo carboxilo amidado, el cual es similar en el CGRP y la amilina. Además, la AM tiene un 27 % de homología con el CGRP, sin embargo como ya dijimos, pertenece a esta familia de peptidos sobre las bases de acciones biológicas similares a las del CGRP. La AM de rata con 50 aa y la de porcino son similares a la del humano. La ADM humana es un peptido de 52 a.a., con un puente disulfuro, un anillo de 6 a.a. en su estructura y el extremo carboxilo amidado el cual es similar en el CGRP y la amilina.
- La ADM es sintetizada a partir de un precursor, pre-proADM. En la rata y el humano este precursor tiene 185 aa, y en el porcino 188 a.a. La preproADM tiene un peptido señal de 21 a.a. en el extremo amino terminal que precede inmediatamente a un peptido amidado de 20 a.a., llamado peptido de 20 a.a. del extremo amino terminal o PAMP. Las acciones biologicas del PAMP han sido estudiadas pero no las discutiremos aquí (Hinson y col. 1993). La pre-pro ADM humana es procesada a la pro ADM de 164 a.a., y luego al peptido biologicamente activo de 52 a.a.
- El gen que codifica para la preproadrenomedulina es llamado gen de la ADM, se localiza en un solo locus del cromosoma 11. El gen humano de la ADM tiene 4 exones y tres intrones (Fig 2. de Hinson y col. 2000) El cuarto exon codifica para la proteina madura. Posee sitios de unión para la proteina activadora 2 (AP-2) y para el AMPc (un elemento regulador/ incrementa la transcripción-enhancer). (Jougasaki y col. 2000).
- El gen de la ADM se expresa en un amplio rango de tejidos, además este peptido es sintetizado en la mayoria de los tejidos del cuerpo. Los niveles más elevados del ARNm se expresan en la medula suprarrenal, el ventriculo, riñón y pulmón. Aunque el gen que codifica para la ADM es altamente expresado en la glándula suprarrenal, en la zona glomerulosa y en la medula, esta glandula no es la mayor fuente del peptido circulante. Este peptido se considera como un producto secretado por el endotelio vascular, junto con el oxido nitrico y la endotelina (Hinson y col 2000)
- En general las acciones de la AM estan asociadas con la homeostasis cardiovascular, endocrina y los mecanismo renales de la homeostasis de fluidos y electrolitos.
- Sin embargo es de particular interes sus propiedades sobre las ECs y las VSMC. Cabe destacar que tambien posee un amplio rango de efectos sobre la vasculatura. Las celulas endoteliales y del músculo liso vascular expresan el gen de la AM asi como sus receptores. Actualmente se sabe que la glándula suprarrenal no es la mayor fuente del peptido circulante. La AM se considera como un producto secretado por el endotelio vascular, junto con el oxido nitrico y la endotelina. La AM posee efectos vasculares paracrinos, autocrinos y endocrinos. Entre sus efectos destacan la inhibición de la apoptosis endotelial y la promoción de la angiogenesis. Su acción paracrina no solo coordina el tono vascular, sino tambien regula la proliferación de fibroblastos. Esta claro que cuaquier activación o interrupción de la señalización de la AM puede contribuir a algunas patologías incluyendo enfermedades cardiovasculares, hipertensión pulmonar, ateroesclerosis , insuficiencia renal, enfermedades inflamatorias.
- Los modelos de animales transgénicos y Knockout enfatizan en que la AM es crucial para la morfogénesis y función vascular. Los efectos paracrinos de la AM pudieran ser esenciales para el desarrollo de la vasculatura durante la embriogenesis. En los ratones Knockout para el gen de la AM, existe una clara y fuerte expresión durante el desarrollo embrionario en el corazón y en la vasculatura. La AM es esencial para la supervivencia del feto, ya que los embriones homocigotos Am-/- mueren entre 13.5 y 14.5 días de gestación. Los embriones AM-/- de E14.5 exhiben una hidrops fetalis extrema, que acompaña el cuerpo entero y las estructuras neurales, un edema subcutáneo fácilmente observado. Igualmente se observa una pobre vascularización del saco amniótico con un cordón umbilical muy delgado y formado de manera incompleta los vasos de la placenta en los ratones homocigotos. Los embriones AM-/- tienen un incremento del desarrollo trabecular del ventrículo izquierdo. La ausencia de AM en el corazón origina en el corazón una hiperplasia trabecular capaz de causar oclusion ventricular. La aorta y las arterias carótidas tienen una marcada delgadez en la pared del músculo liso vascular y la forma es irregular. Las arterias mayores menos robustas combinada con la patología cardíaca definen que la AM es esencial para el desarrolllo cardiovascular normal. La ausencia del gen de la AM produce la muerte de los embriones a la mitad del periodo de gestación con hydrops fetalis extrema y anormalidades cardiovasculares, incluyendo un aumento de los ventrículos y una disminución en el desarrollo de las paredes arteriales Los embriones homocigotos AM-/- tienen edema masivo generalizado. a) Apariencia de los embriones E14.5. Izquierda AM-/- y derecha AM+/+, embriones con el saco amniótico mas corto. Notese que el saco amniótico de los embriones AM-/- esta distendido con fluido y los vasos sanguíneos son mas delgados que los de la cepa silvestre. b) La cavidad toraxica de los e13.5 -/- (izq) es mas grande que los de la cepa silvestre(der). c) Severa hydrops fetalis se observa a lo E14.5 en AM-/- d) La extrema hydrops fetalis es general como lo indica la unifomidad del edema desde la espalda a la cabeza. s indica la capa externa de los embriones
- Todas estas acciones son mediadas a través de receptores. Desde el descubrimiento de la AM ha sido realmente difícil definir los subtipos de receptores para este p{eptido, principalmente debido a la falta de antagonistas selectivos para el receptor de AM. Hasta la fecha se conocen al menos dos subtipos de receptores con los cuales la AM puede interactuar para producir sus efectos. El receptor tipo 1 del CGRP y el receptor especifico de la AM. La inhibicion efectiva del receptor tipo 1 del CGRP se logra con el análogo CGRP8-37 y la del receptor selectivo de la AM por el peptido truncado AM 22-52. Ambos subtipos de receptores son proteinas integrales de membrana, heptahelicales y estan acoplados a una proteina G estimulatoria. El ARNm del receptor especifico de la AM es abundante en pulmon, en menor cantidad lo encontramos en glandulas suprarrenales, ovario, corazon, bazo. La distribucion de los sitios de union para la AM es similar a la del peptido maduro. Recientemente, mediante estudios de Biología Molecular, McLactchie 1998, proponen que estos dos subtipos de receptores son heterodimeros conformados por dos proteinas, el CRLR y las RAMPs.
- Las RAMPs controlan el transporte y el estado de glicosilacion de los CRLR. El CRLR tiene dos alternativas farmacológicas conferidaa por las proteinas accesorias. RAMP1 produce un receptor de CGRP y RAMP2 produce un receptor de AM. Las RAMPs y CRLR estan estrechamente asociadas y son expresadas juntas en la superficie celular. RAMP1 induce la glicosilacion terminal de CRLR, mientras que su expresión con RAMP2 resulta en un núcleo de glicosilacion. Por lo tanto estado de glicosilacion se relaciona con su farmacología
- Sus acciones sobre la función cardiovascular, especificamente Las propiedades vasodilatadoras que son de particular interés en la fisiopatología de la sepsis, son producidas a través de dos mecanismos Uno es directo sobre los receptores de AM en el musculo liso vascular incrementando el AMPc. Estos receptores estan acoplados a una adenilil ciclasa vía proteinas reguladores que unen nucelotidos de guanina (proteinas G).
- Izquierda: en las celulas endoteliales la acumulación del AMPc producida por la AM no es bloqueada por el CGRP8-37. Lo cual nos sugiere que este efecto es mediado por el receptor selectivo de la AM. Derecha: por el contrario en celulas del músculo liso vascular, el CGRP8-37, inhibio de una manera dependiente de la dosis el incremento en el AMPc producido por la AM, lo cual indica que este efecto puede ser mediado por los receptores CGRP1
- En celulas endoteliales de aorta de bovino, la AM tambien puede activar una fosfolipasa C, un mecanismo que involucra una proteina G sensible a la toxina del colera. El incremento en el IP3 eleva los niveles de calcio intracelular, activando la sintetasa de oxido nítrico. Igualmente la activación de esta enzima puede venir dada por el incremento en el calcio intracelular proveniente de la entrada de calcio a traves de canales activados por receptores de AM o tambien se piensa que puede existir una activación directa de la NOS. El mecanismo que induce la vasorelajación al menos en la aorta y el riñon de ela rata envuelve la via NO-GMPc. Adedmás, han sido identificadas otras acciones de la AM independientes del AMPc. La inhibición de la proliferación de las células mesangiales estimulada por el factor de crecimiento de plaquetas parece ser debido a un efecto de la inhibición de la AM sobre la vía de las MAPK. Además tiene un efecto directo asi bien de estimulación de la mobilización del calcio en las celulas del endotelio vascular, dando como resultado la activación de la NO sintasa constitutiva.
- Aquí observamos, el incremento en el GMPc en células de aorta de bovino producido por la AM fue bloqueado por el pretratamiento con L-NAME
- Existen evidencias del papel de la vía NO/GMPc en la vasodilatación inducida en anillos de aorta de la rata, en los cuales la vasorelajación producida por la AM fue atenuada por el L-NAME y el azul de metileno, lo que sugiere que pudiera estar envuelta esta vía de señalización en esta acción biológica de la AM.
- La ADM ha sido medida en un amplio rango de patologías. En algunos desordenes cardiovasculares, se ha reportado que la ADM en plasma se encuentra elevada, posiblemente sugiriendo un papel en la homeostasis de la presion sanguinea, liberandose para compensar la presion arterial elevada (Hinson y col.2000). En general, la ADM parece que se eleva como una consecuencia mejor que una causa de la patología.
- La expresion del gen de la AM y la producción del peptido fue marcadamente aumentada por el TNF alfa, en el cultivo de celulas de musculo liso vascular. Lo que sugiere un papel del peptido en las alteraciones vasculares que se producen en el schoch endotoxico.
- En esta figura observamos los efectos aditivos de la IL1 beta, LPS y TNF alfa sobre la producción de AM en celulas del muculo liso vascular. Se sabe que estas citoquinas cooperan para ejercer sus acciones fisiologicas. La producción de la AM es altamente aumentada por el TNF IL-1 y el LPS sugiriendo que la AM participa en la regulación local de la funcion del VSMC, especialmente en los casos de shock endotoxico, atheroesclerosis e inflamación Su sintesis puede ser regulada por el LPS y citoquinas
- Esta evidencia apunta hacia un papel autocrino y paracrino de la AM de la vasculaturas en diversas patologias. Aquí se representan las vias autocrinas y paracrinas de la AM por su acción endogena en la vasculatura. La acción de la AM es principalmente mediada por AMPc y la vía GMPc NO.
- Estudios in vivo, demostraron que la hipotensión inducida por la administración intrraperitoneal de LPS fue revertida por el antagonista selectivo de los receptores putativos de AM AM22-52
- Para dilucidar el papel de la AM in vivo en esta patología se han realizado diversas manipulaciones, entre ellas se diseñó un animal trangénico que sobre expresara AM manipulando el promotor del gen de la preproAM.Como modelo de schock séptico a estos animales se les administró LPS y se evaluó la diferencia en las respuestas. Se encontró que los animales tipo silvestre tuvieron un porcentaje de 44% de sobrevivencia, mientras que hubo un incremento significativo de la misma 78 y 75% en los animales transgénicos a los que se les produjo el schock séptico.
- Se han realizado estudios en animales donde se midieron los niveles plasmáticos de la AM en varios tiempos despues del inicio de la sepsis. En el modelo de ligadura cecal y punción los niveles plasmáticos de la AM incrementaron en la fase temprana 2h despues de la CLP, progresivamente incrementaron 5-20h y permanecieron elevados 30h deespues del inicio de la sepsis.
- En este modelo animal se reproduce el patron alterado de citoquinas como podemos observar en este grafico. El estado hiperdinámico esta sociado con niveles elevados circulantes de citoquinas porinflamatorias tales como el TNF alfa y la IL-6.
- Los niveles plasmaticos de AM se incrementaron progresivamente desde las 5 a las 20 horas y permanecieron elevados durante las 30 horas despues. CO: gasto cardiaco; SV: volumen latido; TPR: resistencia periferica total.Estos estudios además demostraron la inducción del gen UPREGULATION durante el progreso de la sepsis. La asociación entre la upregulation del gen de la AM y la respuesta hiperdinámica dio soporte a la posible relación causa efecto entre estos dos eventos
- Adicionalmente, la administración de anticuerpos anti-AM a las 1.5h después de la CLP neutralizó completamente la AM circulante, y previno la respuesta hiperdinámica.
- Alteraciones en el flujo microvascular en el A)higado; B) intestino delgado; C)riñón y D) Bazo. El incremento en el flujo sanguineo microvascular en estos organos durante la sepsis temprana fue prevenida por el anticuerpo contra AM Barra blanca SHAM. Barra oscura: ratas CPL
- Sin embargo a pesar de los niveles elevados de AM sostenidos a través del progreso de la sepsis, los factores responsables ded la transición del estado hiperdinámico al estado hipodinñamico permanecen desconocidos. Para resolver este enigma se realizaron estudios para examinar la respuesta cardiovascular a la AM durante la sepsis.
- Los resultados indicaron que a pesar de la inducción del gen, con los consecuentes niveles elevados de AM aún en la fase tardía de la sepsis, las respuesta a la AM disminuía a niveles macro y micorcirculatorio.
- En fibroblastos de rata con 100 nm de AM se produce un incremento significativo el AMPc, cuando la misma concentración de AM se combinó con dosis crecientes del Factor H se observó un incremento significativo dependiente de la dosis enla producción de AMPc
- La reducción en la respuesta de vasorelajación demostrada en anillos de aorta en animales CPL 20 hr despues de inducir la sepsis es restaurada a lo normal cuando la AMBP es adicionad al baño del órgano.
- La reducción en la respuesta de vasorelajación demostrada en anillos de aorta en animales CPL 20 hr despues de inducir la sepsis es restaurada a lo normal cuando la AMBP es adicionad al baño del órgano.
- 1.- EFECTO ANTIINFLAMATORIO: Además de su actividad vasodilatadora, los efectos antiinflmatorios de la AM bajo condiciones adversas parecen ser un mecnaismo beneficioso en la sepsis. En algunas lineas celulares la AM suprime la IL-1beta inducida por TNF. En las celulas de Kuppfer la mayor fuente de citoquinas proinflamaorias en la sepsis, la AM ha demostrado suprimir la secreción de TNFalfa e IL-6 de celulas estimuladas con endotoxina. La disminución de un 15% del TNFalfa producido por este peptido nos lleva a la pregunta de su efecto antiinflamatorio. Estudios preliminares han indicado que la coadministración de AM/AMBP-1 en la fase temprana de la sepsis significativamente disminuye los niveles plasmaticos de TNFalfa, IL-1beta e IL-6 y se ha asociado a sobrevivencia. 2.- PRODUCCIÓN DE NO Se ha demostrado que mienrtas que la NO derivada de la ecNOS incrementa en la fase temprana de la sepsis (2h despues de CPL) los niveles disminuyen disminuyen con el tiempo todavía dentro de la fase hiperdinámica (5 y 10h despues de la CPL). Es probable que la estimulacion de la NOS por la AM juegue un papel importante en el mantenimiento de la fase hiperdinamica. 3.- EFECTO ANTIAPOPTOTICO: La apoptosis ha sido convincentemente demostrada en linfocitos y celulas del epitelio gastrointestinal in vivo, la inhibición de la apoptosis ha sido beneficiosa en la sepsis
- Las celulas endoteliales en cultivo cuando son privadas de los factores dee crecimiento sufren apoptosis. Cuando el medio fue privado de suero las celulas presentaron caracteristicas morfologicas de apoptosis. El comienzo de la apoptosis fue a la hora el cual incremento marcadamente a ls 24 horas. La adicion de AM (10 –7M) previno la apoptosis. La supresion de la apoptosis en las celulas endoteliales de la rata fue dependiente de la dosis
- Una mejor comprensión de los factores o mediadores responsables del cambio de la fase temprana hiperdinámica a la fase tardía hipodinámica pudiera disminuir la morbilidad y la mortalidad y la intervención terapeútica para prevenir el cambio hacia la fase moribunda. No se ha intentado estudiar el papel de la AM/AMBP-1 en prevenir la transición deesde la fase hiperdinamica a la fase hipodinamica de la sepsis. La investigación de los mecanismos responsables de la hiporespuesta a la AM y los mecanismos responsables del efecto beneficioso de la AM/AMBP_1 pueden conducir al mantenimiento de la estabildiad cardiovascular en la sepsis. Estas investigaciones puedeen proveer un mayor conocimietno acerca de los mecanismos responsables dee la transición dee la fase hiperdinamica a la fase hipodinamica de la sepsis. Tales estudios conducirian a identificar agentes farmacologicos que puedan prevenir el cambio a la circulación hipodinámica y por ende el mantenimiento de la funcion cardiovascular y de otros organos durante la sepsis, previniendo la falla de organos y la mortalidad En relación con esto además de las citoquinas existen peptidos involucrados en este proceso. Los niveles circulantes de la AM, un peptido recientemente identificado, potente vasodilatador, incrementa en la sepsis y en la fase hiperdinámica de la sepsis.
- Además, la ADM tiene un 27 % de homología de con el peptido relacionado con el gen de la calcitonina (CGRP), por lo cual pertenece a la superfamilia CGRP. La ADM de rata con 50 a.a. y la de porcino son similares a la del humano. (Hinson y col.2000)