Efectos del estrés oxidativo sobre la función endotelial humana

El endotelio vascular es un órgano que cumple diversas funciones dentro de las cuales se destaca su rol fundamental en la mantención del tono vascular a través de la síntesis y liberación de agentes vasodilatadores y vasoconstrictores. La unidad funcional de este órgano es la célula endotelial que sintetiza óxido nítrico (NO), el principal vasodilatador endógeno, que cumple su función al difundir desde la célula endotelial hacia el músculo liso vascular y estimular la producción de cGMP. El NO es sintetizado a partir del aminoácido catiónico L-arginina en una reacción catalizada por la sintasa de NO endotelial (eNOS) y que requiere de la captación del aminoácido por actividad de proteínas transportadoras llamadas hCATs (esta vía metabólica es llamada ruta L-arginina/NO). Tanto la ruta L-arginina/NO como la bio-disponibilidad de NO pueden verse alteradas en condiciones patológicas crónicas como son la hipertensión, ateroesclerosis, hiperglicemia y diabetes mellitus. Todas estas patologías se han asociado a una pérdida de la función endotelial por menor actividad de NO, sin embargo los mecanismos celulares y moleculares involucrados en estos fenómenos de disfunción endotelial no han sido dilucidados por completo. Una característica en común de las patologías mencionadas es que en todas ellas se produce un aumento del estrés oxidativo, por lo tanto nuestra hipótesis es que la disfunción endotelial observada en patologías crónicas se debe a la acumulación de especies reactivas derivadas del oxígeno (ROS) que alteran la ruta L-arginina/NO y/o la biodisponibilidad de NO. Esto ocurriría mediante un mecanismo que involucra el aumento en la actividad de sistemas oxidantes endoteliales y alteraciones en la captación de L-arginina. En el mecanismo gatillado por estas condiciones patológicas alteradas serían fundamentales los cambios en la expresión y/o actividad de complejos proteicos relacionados con la síntesis de ROS (NADPH oxidasa, Xantino oxidoreductasa, citocromos mitocondriales), proteínas antioxidantes (Superoxido dismutasa, Hemeoxigensa-1), transportadores de L-arginina (hCAT-1 y hCAT-2B) y sintasas de NO (eNOS e iNOS). Para probar nuestra hipótesis utilizamos dos modelos, principalmente: el primero es un modelo ex vivo en el cual se realizan ensayos de miografía de vasos aislados desde el cordón umbilical (arteria y vena umbilical) y placenta humana (vasos coriónicos) con el fin de determinar la reactividad vascular en condiciones normales o de estrés oxidativo. Por otro lado utilizamos un modelo in vitro de cultivo primario de células de vena umbilica humana (HUVEC), el cual nos brinda la posibilidad de realizar ensayos de biología celular y molecular con el fin de determinar los mecanismos moleculares que inducen las alteraciones de la reactividad vascular bajo condiciones de estrés. De esta manera, nuestras primeras evidencias muestran que la exposición de vena umbilical a concentraciones elevadas de D-glucosa produce un aumento de la contracción, lo cual estaría relacionado con el aumento de ROS y de la actividad de NADPH oxidasa, determinado en HUVEC. Además, hemos podido determinar que la insulina es capaz de inducir la relajación de vasos umbilicales mediante un mecanismo que involucra la actividad de hCATs, siendo esta la primera evidencia que demuestra que el efecto de insulina necesita de la captación de L-arginina para producir la relajación de un vaso sanguíneo humano. Cabe destacar que el trabajo en nuestro laboratorio se encuentra en una primera etapa de desarrollo buscando dilucidar mecanismos de regulación del tono vascular en pos de identificar posibles biomarcadores de enfermedades cardiovasculares asociadas al desarrollo de patologías obstétricas como diabetes mellitus gestacional o preeclamsia. Además, nuestro modelo de endotelio humano nos permite extrapolar nuestros resultados a patologías crónicas de alta incidencia en la población chilena como son la diabetes mellitus, hipertensión y ateroesclerosis.