Artículos de actualización

Interrogando al endotelio

RICARDO J. ESPER

RESUMENEl endotelio es una delgada capa monocelular que cubre la superficie interna de los vasos san-guíneos, separando la sangre circulante del intersticio tisular . No es un órgano inerte y, por elcontrario, funciona como receptor elector y ante cada estímulo físico o químico responde con laliberación de la sustancia adecuada para mantener el equilibrio vasomotor y la homeostasisvascular-tisular. Presenta la característica de producir independientemente sustancias agónicaso antagónicas que contribuyen al equilibrio y su función no es sólo autocrina sino paracrina yendocrina . De esta manera, modula el tono de las células musculares lisas de la pared vascularprovocando su relajación o contracción, condicionando vasodilatación o vasoconstricción, re-gula la hemostasia controlando la producción de protrombógenos o antitrombógenos, y de fi-brinolíticos y antifibrinolíticos ; interviene en la proliferación y migración celular, en la adhe-rencia y activación leucocitaria y en los procesos inflamatorios e inmunitarios . Los factores deriesgo cardiovascular provocan un estrés oxidativo que altera la capacidad de la célula endote-lial y conduce a la llamada "disfunción" endotelial, reduciendo su capacidad de mantener lahomeostasis humoral tisular y termina con la instalación de procesos patológicos que instala-rán la enfermedad vascular. En la presente revisión se comenta el mecanismo íntimo y la biolo-gía molecular de la función endotelial y se reseñan las técnicas utilizadas para la evaluación desu capacidad funcional . Estas se basan en la magnitud de producción de óxido nítrico y la con-siguiente vasodilatación. El porcentaje de vasodilatación respecto de los valores basales indicala capacidad funcional endotelial . Teniendo en cuenta que la presión de rozamiento (shear stress)es uno de los estímulos más importantes para la producción/liberación de óxido nítrico, la téc-nica incruenta más empleada es la consideración de la vasodilatación posisquemia transitoria,realizada por lo general sobre arterias de conductancia accesibles al examen físico, como lahumeral, la radial o la femoral . Como esa vasodilatación depende de la capacidad del endoteliode liberar óxido nítrico, se ha nominado "endotelio dependiente" . Esa vasodilatación se con-fronta con la provocada por la administración de fármacos dadores de grupos nitro, como lanitroglicerina, a la que se denomina "endotelio independiente" . La magnitud de la vasodilata-ción se considera con la medición del diámetro arterial por medio de ultrasonografía de altaresolución. REV ARGENT CARDIOL 2000; 68 : 429-439 .

Palabras clave Endotelio - Aterosclerosis - Vasodilatación - Ultrasonografía - Ecocardiografía - Factores de riesgo

"La explicación sencilla sigue siempre

en las últimas décadas, el reconocimiento de sus múl-a la solución compleja"

tiples funciones lo destacan como un verdadero re-LUNSFORD

gulador del flujo sanguíneo y de la homeostasis hu-moral-tisular. Está constituido por una delgada capa

Durante muchos años se consideró al endotelio como unicelular, pero considerada en su totalidad pesauna cubierta endovascular cuya única función era más que un hígado, tiene una masa semejante a laimpedir la coagulación intravascular. Sin embargo,

de cinco corazones y, extendida en superficie, pue-

Profesor de Medicina, Universidad de Buenos Aires . Profesor de Cardiología, Universidad del Salvador. Ex Presidente, Sociedad Argen-tina de Cardiología . Fellow, American College of Cardiology . Fellow, American Heart Association . Interamerican Representative, ExecutiveBoard, World Heart FederationTrabajo recibido para su publicación : 3/2000 . Aceptado : 4/2000Dirección para separatas : Virrey Loreto 2111, (1426) Buenos Aires, Argentina - E-mail : ricardo.esper@mundomail .ne t

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de cubrir media docena de canchas de tenis. Por estarazón se puede asumir que el endotelio es la glán-dula más grande e importante del organismo . (1)

Características morfológicas de la célulaendotelial

Básicamente, la célula endotelial presenta las mis-mas características fundamentales de toda célula delorganismo humano; tiene un núcleo central rodeadopor el citoplasma con sus organelas y cubierto por elsarcolema o membrana celular. Sin embargo, muestraalgunos atributos que le son propios . La membranaestá constituida por bicapas fosfolipídicas separadaspor compartimientos acuosos y atravesadas por pro-teínas complejas que funcionan como receptores ocanales iónicos. Se calcula que cada célula poseeaproximadamente unos 10 .000 receptores específicosdiferentes . El citoplasma está surcado por distintostipos de proteínas contráctiles: actina, miosina, tropo-miosina, a-actina y otras, que permiten actividadesmotoras. (2) Algunas están organizadas en estructu-ras, como la membrana cortical, el sistema de filamen-tos de actina relacionados con la unión intercelular, ylas fibras estriadas de tensión (Figura 1) .

La membrana cortical (cortical web) rodea la super-ficie interna del sarcolema y es la responsable de la

Filamentosintermedios: vimentinay ocasionalmente otros

Microvellosidad

Fibra detensión Membrana cortical :(luminal) actina, espectrina y otras

J

/Centro organizador

/ de microtúbuloslit

)

11

Agua

macro-moléculas,solutos

Microtúbulo

forma y elasticidad celular. Es sensible a los cam-bios de tensión intravascular e incrementa su rigi-dez con el aumento de la presión dentro del vaso .Además, se encarga del anclaje de las diversas pro-teínas de la membrana, entre ellas la anexina, queregula la exocitosis y la endocitosis, las E-selectinasy la caderina, relacionadas con la adherencia de leu-cocitos y plaquetas . La adherencia de los elementosformes y su pasaje a través de la célula endotelialdependen de la integridad de esta membrana corti-cal (Figura 1) .

El sistema de filamentos de actina en relación con launión intercelular (function-associated actin filamentsystem), conocido como sistema FAU, se encuentraen los espacios intercelulares y su contracción-rela-jación controla la dimensión del espacio intercelu-lar. De esta manera, regula el pasaje de solutos ymicromoléculas entre sangre y espacio subendotelial .Su funcionamiento es accionado por las concentra-ciones de Ca2+, segundo mensajero intracelular dela función externa de las células con actividades in-termitentes o cíclicas, y la energía es proporcionadapor el trifosfato de adenosina (ATP) . Las citoquinasproinflamatorias, los radicales libres oxidantes, latrombina, el factor de activación plaquetaria, el in-cremento de las concentraciones de Ca2-' en los esta-

Ciertasproteínas

Agua

Ionesalgunossolutos

orgánicos

I ~WYY//H///~~Ho/IIII WIIAWIIIIIhW#iW#,W/WAW5y ' 7///iófY/MM~YW44VMSW4SSS i Z/HYH1//W111111111 s

MSS S/*.

UAOH/Ui

Lámina basa¡

Sistema de filamentos

de actina relacionadoscon la unión. actina,miosina y otros

Fibra de tensión (basal) :

fibrillas contráctiles quecontienen actina y miosina

Contacto focal :

integrinas, talina,vinculinaalfa-actinina y otras

Paracelular Transcelular

Fig . 1 . Esquema de organización de las estructuras de la célula endotelial vascular. Modificado de Drenckhahan D, Ness W . (2)

INTERROGANDO AL ENDOTELIO / Ricardo J . Esper

Espacio intercelular

dos isquémicos, el agotamiento del ATP y otras sus-tancias tóxicas alteran sus funciones esenciales, per-mitiendo un ensanchamiento del espacio intercelu-lar y, con ello, de la permeabilidad endotelial . El sis-tema FAU está estrechamente ligado a las molécu-las de adhesión intercelular, en especial con la VE-caderina, manteniendo un equilibrio entre las fuer-zas de adhesión y las contráctiles . Tanto el monofos-fato cíclico de adenosina (cAMP), originado por víade las prostaciclinas, como el monofosfato de gua-nosina (cGMP), generado por medio del óxido nítri-co (NO), son segundos mensajeros que estabilizanel sistema FAU y contrarrestan la inducción de se-paración intercelular. De igual manera se compor-tan los nitritos, fármacos donantes de NO . La acti-vación de la proteinquinasa C tiene efectos opues-tos (Figura 2) .

Las fibras estriadas de tensión (stress fibers) estánconstituidas por filamentos de actina y miosina in-tercalados en forma semejante al músculo estriado,y cruzan el citoplasma en todos los sentidos (Figura1) . Son más abundantes en las células sometidas aregímenes de mayor presión y fricción por la sangrecirculante. Como todo tejido muscular, su contrac-ción y relajación dependen de las concentracionesde Cal, intracelular y de la presencia de ATP. Su prin-cipal función es la de ayudar a adaptar la forma ce-lular a las fuerzas mecánicas del flujo de la sangre yde la distensión de las paredes, reduciendo la posi-bilidad de lesión celular. Cuando aumenta el flujose incrementa la presión de rozamiento (shear stress)y las células se aplanan y alinean en el sentido de lacorriente, mientras que cuando disminuye el flujola presión de rozamiento se reduce y las células seengruesan, pierden su alineación y semejan un pisoempedrado irregular. Los cambios morfológicos ad-

Placa con filamentosde actina

i

i

a\\\\\\ \\\\\\U~\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\~\\\\\\\\\\\~\\\\\~\\~\~\~~~~~ \\\\\\'5~\\\\\%\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\ l \~~~\\~~~~~~~u\~~~~w~~~~~\~uu\~u~~~~~~~~~~~\~u\\\\\ssa\ \~ua~~\\\\\\\\iLámina basal

Espacio intercelular

Espacio intercelularocluído

abierto

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Fig. 2 . Espacio intercelular entre células delendotelio vascular . Sistema de filamentosde actina intercelular (sistema FAU) . Mo-dificado de Drenckhahan D, Ness W. (2)

quieren envergadura en el flujo capilar, porque pue-den llegar a retardar e incluso impedir el flujo, comose observa bajo la acción de la serotonina, la hista-mina, la noradrenalina y la trombina .

Es destacable el mecanismo de circulación de loselementos formes de la sangre a través de los capila-res, teniendo en cuenta que sus diámetros suelen sermayores que los de la luz capilar . Esto se debe a dosmecanismos ; por una parte, a la flexibilidad y la ca-pacidad de deformación de ambas células, tanto lasendoteliales como los corpúsculos sanguíneos y, porotra, que ambas superficies tienen carga electrostá-tica negativa y se rechazan facilitando su desplaza-miento . Las células endoteliales tienen una cargaelectrostática negativa producida por altas concen-traciones de ácido siálico electronegativo en su su-perficie, y su disminución o eliminación por diver-sas noxas entorpece o impide la microcirculación ypredispone a la trombosis .

La membrana celular está sembrada de pequeñascavidades con formas variadas, que por momentossemejan un saco o bolsillo, en otros protruyen fuerade la membrana, a veces son aplanados y no se dis-tinguen de ella, pero que tienen en común su rique-za en lípidos, siringomielina, estructuras proteicascomplejas y múltiples receptores . Los receptores sondel tipo acoplados a la proteína G, con 7 dominiosque atraviesan la membrana y dejan asas extracelu-lares e intracitoplasmáticas. La estimulación de es-tos receptores provoca la degradación del trifosfatode inositol a diacilglicerol y monofosfato cíclico deinositol y este último, como segundo mensajero, ac-tiva diferentes tirosinquinasas con diversas accionesbiológicas . Estas cavidades son tan abundantes quese supone que ocupan entre el 5% y el 10% de la su-perficie total de la membrana. (3) Se las ha denomi-

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nado "cavéolas" y se presume que son áreas recep-toras-efectoras de la membrana celular (Figura 1) .

Fisiopatología del endotelioLa célula endotelial se comporta como una estruc-

tura receptora-efectora. Sensa los distintos estímulosfísicos y químicos que producen los diversos fenóme-nos en el interior del vaso y, en consecuencia, modi-fica su morfología o libera sustancias adecuadas quecontrarrestan el fenómeno para mantener la homeos-tasis del medio. Es capaz de producir un sinnúmerode moléculas, pero con la característica de que siem-pre genera agonistas y antagonistas, de manera de

Sustancias vasoactivasVasodilatadores

Oxido nítricoFactor hiperpolarizante derivado del endotelio (EDHF)ProstaciclinaBradiquininaAcetilcolinaSerotonina*HistaminaSustancia P

Moduladores/mediadores del crecimientoEstimulantes del crecimiento

Factor de crecimiento derivado de las plaquetas (PDGF)Factor básico de crecimiento fibroblásticoFactor de crecimiento insulinoide-1Interleuquina L-1EndotelinaAngiotensina II

Moduladores/mediadores de la inflamaciónAdherencia molecular

Moléculas de adherencia leucocito-endotelial (ELAM)Moléculas de adherencia intercelular (ICAM)Moléculas de adherencia celular (VCAM)Citoquinas proinflamatorias : TNF-a, IL-1, IL-6, NF-KB, interferón yCitoquinas antiinflamatorias : IL-10, IF-KB, interferón y'

AntígenosComplejos mayores de histocompatibilidad II (MHC-II)

Factores hemostáticos y trombolíticosActivador tisular del plasminógeno (t-PA)Inhibidor del activador tisular del plasminógeno 1 (PAI-1)TrombinaFactor tisularFactor de von WillebrandTrombomodulina

CitoquinasProaterogénicas

Factor de necrosis tumoral a (TNF-a)Factor nuclear KB (NF-KB)Interleuquinas IL-1, IL-6Interferón y`

Tabla 1Algunas de las sustancias que libera la célula endotelial

poder equilibrar el fenómeno en ambas direcciones .De esta forma, produce sustancias vasodilatadoras yvasoconstrictoras, procoagulantes y anticoagulantes,inflamatorias y antiinflamatorias, fibrinolíticas y an-tifibrinolíticas, oxidantes y antioxidantes, y muchasotras que se resumen en la Tabla 1. (1, 4) Cuando lacélula endotelial pierde su capacidad para mantenereste delicado equilibrio, se crean las condiciones quefacilitan su penetración por los lípidos y los leucoci-tos iniciando la estría grasa, primer paso de la forma-ción de la placa aterosclerosa o genera los fenómenosinflamatorios que contribuyen a su ruptura, o posibi-lita la trombogénesis y la oclusión del vaso, o bien

VasoconstrictoresEndotelinaAngiotensina IITromboxano A2Acido araquidónicoProstaglandina H 2TrombinaAcetilcolina*NicotinaSerotonina*

Inhibidores del crecimientoSulfato de heparánFactor de transformación del crecimiento j3Oxido nítricoProstaciclinaBradiquinina

AntiaterogénicasInhibidor del TNF-aInhibidor del NF-KB (IFK-B)Interleuquina IL-10Interferón y'

Modulación del sistema REDOX

* En diferentes circunstancias .

INTERROGANDO AL ENDOTELIO / Ricardo J . Esper

I

m ACh mo00oo= AT II of)1\1EDHF

EDHF

K a

f<-J

EDHF

L

Hiperpolarización

$Relajación

Células musculareslisas

Regulación en el corto plazo

Sangre

Fig . 3 . La activación de los receptores endoteliales de la óxido nítrico sintetasa (NOS) produce óxido nítrico (NO), y de la ciclooxigenasa(COX) prostaciclina (PGI z) a partir del ácido araquidónico (AA), el cual puede liberar el factor hiperpolarizante derivado del endotelio(EDHF). El NO genera vasodilatación por la liberación de monofosfato cíclico de guanosina (cGMP) a partir del trifosfato de guanosinapor acción de la guanilatociclasa (GC) . La PGI z genera vasodilatación por la acción de la adenilciclasa (AC) que libera AMP cíclico(cAMP). El EDHF provoca relajación por la apertura de los canales del potasio (K+) . Cualquier incremento del calcio (Ca2+) citosólicoprovoca liberación de sustancias relajantes de la fibra muscular lisa . Los aniones superóxidos (0 2 .-), el tromboxano A2 (TXA2), losendoperóxidos y la endotelina-1 (ET- 1 ) producen contracción a través de la activación de los receptores específicos (TX/Endo) . La pro-ducción de ET- 1 aumenta por la angiotensina II (ATII), la vasopresina (VP) o la trombina (T). Otros mediadores neurohumorales son laacetilcolina (ACh), la bradiquinina (BK), la serotonina (5HT), la adrenalina (a) . Modificado de Vanhoutte PM . (4)

aumenta la resistencia periférica que provocará hiper-tensión, etc ., situaciones éstas que conducen a la en-fermedad vascular (Figura 3) .

El óxido nítricoLa casi totalidad de los estímulos que producen

vasodilatación se manifiestan por la liberación deNO. Este es un gas volátil, biológicamente activo,presente en casi todas las células del organismo, ygracias a su bajo peso molecular y su naturalezalipofílica se difunde fácilmente a través de las mem-branas celulares . El NO endotelial alcanza el tejidomuscular liso de la pared arterial y, a través de lanitrosilación del hemo de la enzima guanilatocicla-sa, degrada el trifosfato de guanosina liberandocGMP, molécula que regula la concentración del Ca2+citosólico y provoca la relajación de la fibra muscu-lar lisa, lo que conduce a la vasodilatación . (5)

El NO se genera por la acción de la enzima óxidonítrico sintetasa (NOS) sobre el aminoácido L-argi-nina, que así produce NO y L-citrulina, requirién-dose además Oz y nicotinamida-adenina-

Regulación en el largo plazo

Sangre

L-arginina

AA

+mRNA

NOS

COX 1

Big ETOZ Endoperóxidos i ECE~._ Tl ZET 1

NO---s Oz Endoperóxidos

GCe

tc1MP

Relajación

1ET-1

I

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dinucleótido-fosfato reducido (NADPH), coenzimaprimordial en los procesos de oxidorreducción. Latetrahidrobiopterina acelera esta síntesis y la favo-recen otros cofactores como el dinucleótido flavina-adenina y los grupos tioles como la cisteína y elglutatión reducido . Se conocen tres isoenzimas NOS,dos constitutivas de baja producción, la NOS-I deltejido neurológico y la NOS-III de la célula endote-lial que responden a los agonistas que elevan el Ca2+

intracelular, y la NOS-II inducible de alta produc-ción y a nivel transcripcional . Esta última se expresaespecialmente en los macrófagos por la acción decitoquinas proinflamatorias y puede llegar a produ-cir 10 veces más NO que las constitutivas. AmbasNOS, la NOS-111 constitutiva y la NOS-II induciblecoexisten en la célula endotelial . La constitutiva li-bera NO por períodos breves cuando es estimuladapor sustancias vasodilatadores, como la acetilcolinao la bradiquinina, y la inducible produce NO en for-ma prolongada cuando el estímulo parte de citoqui-nas proinflamatorias, como el factor de necrosis tu-moral-alfa (TNF-a) . (5, 6)

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El estímulo físico de mayor envergadura para laliberación de NO es la presión de rozamiento (shearstress) que se genera por el aumento del flujo dentrodel vaso y que conduce a una vasodilatación cuyamagnitud es directamente proporcional a la canti-dad de NO liberado por el endotelio, luego es unavasodilatación "endotelio dependiente" mediadapor el flujo . Los nitritos, ya sea por vía sublingual,oral, parenteral o transdérmica, son dadores de gru-pos nitro que liberan NO en la circulación, y provo-can una vasodilatación independiente del endote-lio, es decir "endotelio independiente" y sin relacióncon el flujo . (7)

El NO, además de ser vasodilatador, reduce lapermeabilidad vascular, la síntesis de moléculas deadherencia leucocitaria y con ello la adherencia deestos elementos al endotelio, la oxidación tisular, laactividad de los factores trombogénicos, la inflama-ción tisular, el crecimiento, la proliferación y la mi-gración celular, inhibe la expresión de citoquinasproaterogénicas y proinflamatorias y, además, favo-rece la trombólisis, factores todos que impiden laaterogénesis y sus complicaciones . Por esa razón elNO se considera la molécula antiaterogénica porexcelencia . (8)

Como antagonista del NO, la célula endotelial li-bera angiotensina II (A II) a consecuencia de lahidrólisis de la angiotensina I por acción de la enzi-ma convertidora de la angiotensina (ECA) . A travésde los receptores AT1, la A II produce vasoconstric-ción y tiene acciones protrombogénicas, oxidantes,antifibrinolíticas, favorece la expresión de molécu-las de adherencia y la adherencia leucocitaria, esti-mula los factores de crecimiento y la proliferacióncelular, activa la inflamación y expresa las citoqui-nas inflamatorias y proaterogénicas, todas accionesque facilitan la instalación de la aterosclerosis y suscomplicaciones. Además, degrada la proendotelina(big-endothelin) liberando endotelina, el vasoconstric-tor más poderoso de la economía . (9-11)

Como puede observarse, depende hacia dónde seincline el equilibrio entre estas dos moléculas, NO yAII, para que prevalezca una acción vasodilatadoray antiaterogénica o vasoconstrictora y proaterogé-nica. No hace falta mayor producción de una de ellas,puede ser simplemente la menor síntesis de una quepermita la prevalencia de cantidades habituales dela opuesta (Figura 3) . El endotelio es el encargadode mantener una homeostasis que impida la insta-lación de la enfermedad, y ello depende de su capa-cidad de producir mayor cantidad de una u otrasustancia. Cuando declina o pierde esta capacidaden dirección a la enfermedad, se dice que existe "dis-función endotelial" . Los factores de riesgo cardio-vasculares clásicos (hipercolesterolemia, hiperten-sión arterial, tabaco, diabetes, sedentarismo, etc .) y

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los llamados nuevos factores de riesgo, como la li-poproteína Lp(a), hiperhomocisteinemia, las infec-ciones bacterianas por Chlamydia penumoniae, Heli-cobacter pylori, Cytomegalovirus, virus del herpeszoster, o las bacterias responsables de la paradento-sis, tienen todas un común denominador : la produc-ción de un estado de estrés oxidativo que estimulala expresión del factor nuclear kappa B (NF-KB) queconduce a la génesis de citoquinas proaterogénicascomo el TNF-a, las interleukinas IL-1, IL-6, etc ., lascuales provocan inhibición de la actividad de laNOS-III y con ello de la liberación de NO, mientrasfavorecen la síntesis y la actividad de la Al, . (12-16)

Es útil considerar la otra gran fuente de vasodila-tación por la cascada de las prostaglandinas que ter-minan en la prostaciclina, la cual actuando sobre eltrifosfato de adenosina libera monofosfato cíclico deadenosina (cAMP), que regula el Ca` citosólicocomo el cGMP y provoca relajación y vasodilatación .Es un mecanismo alternativo que cobra significaciónen circunstancias especiales .

También es importante recordar que el sistemarenina-angiotensina consiste en una cascada de re-acciones enzimáticas que culminan con la formaciónde Al ,, que se forma primordialmente por la hidróli-sis de la Al provocada por la ECA humoral o tisular,pero también se puede generar a partir de la A l porotras enzimas independientes de la ECA, como laquimostatina y la catepsina, o directamente desdeel angiotensinógeno con enzimas no renínicas, comoel activador tisular del plasminógeno (t-AP), lacatepsina G y la tonina . La ECA también degradaotros péptidos que son sustratos de esta enzima,como la sustancia P, la taquinina y la bradiquinina .Esta última actúa sobre la óxido nítrico-sintetasa einduce la génesis de NO y estimula la producciónde prostaciclina, provocando efectos antagónicos ala AII. Como se puede apreciar, la interrelación deagonistas y antagonistas es muy compleja y requie-re un delicado equilibrio, que es la función primor-dial del endotelio . (18-20)

Evaluación de la función endotelial . Técnicascruentas e incruentas

La disfunción endotelial, es decir la reducción desu capacidad de defensa ante los factores proaterogé-nicos, se puede considerar evaluando cualquiera desus funciones . Por ejemplo, el dosaje de las moléculasde adherencia circulante, la consideración de las sus-tancias proaterogénicas y antifibrinolíticas, la evalua-ción de los marcadores séricos de inflamación, sonelementos que indican, indirectamente, si el endotelioestá ejerciendo una protección adecuada contra la ins-talación de las lesiones aterosclerosas o, al menos, siestá en condiciones de proteger a las lesiones existen-tes para evitar accidentes. Todas son formas de eva-

INTERROGANDO AL ENDOTELIO / Ricardo J. Esper

luar lo que se ha dado en llamar la "función endote-lial" . Indudablemente, la función más fácil de evaluary, hasta cierto límite, de poder cuantificar es la vaso-dilatación endotelio dependiente .

Las primeras experiencias para evaluar la vaso-dilatación arterial endotelio dependiente se realiza-ron con métodos cruentos a través de la cateteriza-ción de las coronarias . Consistía en la administraciónde sustancias vasodilatadoras en la circulación co-ronaria que indujeran la liberación de NO, como laacetilcolina, la metacolina, la papaverina, la sustan-cia P, etc . y la medición posterior del porcentaje devasodilatación . Ludmer y colaboradores, (7) em-pleando esta técnica, comprobaron que la inyecciónde dosis crecientes de acetilcolina en arterias coro-narias normales provocaba vasodilatación endote-lio dependiente, mientras que en arterias coronariascon obstrucciones moderadas o severas se producíavasoconstricción paradójica, indicando el grado dedisfunción endotelial . En cambio, si inyectaban ni-troglicerina, donante exógeno de NO, se observabasiempre vasodilatación, en este caso endotelio inde-pendiente. La vasoconstricción paradójica se debe ala estimulación de los receptores muscarínicos delmúsculo liso por acción directa de la acetilcolina . Vitay colaboradores, (20) utilizando la misma metodo-logía, comunicaron que el grado de vasodilatacióncoronaria provocada por la acetilcolina disminuía enrazón inversa con el aumento de la concentraciónplasmática de colesterol total y su fracción LDL .Observaron también que la presencia de factores deriesgo cardiovascular, solos y en mayor razón aso-ciados, guardaba una relación lineal inversa con larespuesta vasodilatadora endotelio dependiente,evidenciando la capacidad de generar disfunciónendotelial y con efectos aditivos .

Posteriormente se utilizó la pletismografía del an-tebrazo . Esta técnica se puede considerar semiin-cruenta, o moderadamente incruenta . Consiste encolocar el antebrazo en un pletismógrafo de impe-dancia venosa e inyectar en la arteria humeral elmismo el fármaco que se ha de investigar, por logeneral acetilcolina o metacolina . Panza y colabora-dores (22, 23) estudiaron pacientes hipertensos ycomprobaron en ellos una respuesta vasodilatadoramenor en comparación con los controles . Además,los hipertensos mostraban un aumento de la resis-tencia periférica en relación con los normotensos quesería facilitada por la disfunción endotelial. Ello loscondujo a postular que la disfunción endotelial po-dría ser uno de los factores que provocara la hiper-tensión arterial . Posteriormente, otros grupos de tra-bajo concluyeron que probablemente fuera la con-secuencia de la hipertensión arterial y no su causa .

En la última década, Celermajer y colaboradores,(24) que habían comenzado sus experiencias con ple-

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tismografía, concibieron la posibilidad de medir elgrado de vasodilatación por ultrasonografía . Es unatécnica no invasiva, fácil de repetir, y a través de loscambios que se producen en el tiempo permite cono-cer la evolución natural del padecimiento o evaluarlas modificaciones que provocan las diferentes tera-péuticas. Consiste en producir isquemia del antebra-zo y observar el grado de vasodilatación posisquémi-ca. La isquemia se provoca comprimiendo el brazocon un manguito de tensiómetro convencionalinsuflado a una presión superior en unos 30 mm Hga la sistólica arterial durante 5 minutos . El desinfladodel manguito induce un aumento marcado del flujohacia las arterias periféricas que genera un incremen-to de la presión de rozamiento (shear stress), factor queestimula la liberación de NO que produce vasodilata-ción. El grado de vasodilatación es directamente pro-porcional al monto de NO que libera el endotelio ypermite conocer la función endotelial. El aumento deflujo y el grado de vasodilatación se miden con eco-grafía y Doppler de la arteria humeral, y se expresancomo porcentaje de incremento respecto de los valo-res basales. (25) También se puede realizar en elmiembro inferior sobre la arteria femoral . (24)

Con esta técnica se ha descripto reducción gra-dual de la respuesta endotelio dependiente con laedad, por pérdida progresiva de la capacidad deproducción de NO de las células endoteliales a tra-vés de los años . (26-28) También en los que presen-tan aterosclerosis de cierta magnitud sintomáticos oasintomáticos . (29, 30) De igual manera, en las mu-jeres menopáusicas por el déficit estrogénico, (31,32)y en presencia de factores de riesgo cardiovascularcomo hipercolesterolemia, (33) hipertensión arterial,(34) tabaquismo activo (35, 36) o pasivo, (37) obesi-dad, (38) diabetes, (39) sedentarismo, (40) hiperho-mocisteinemia, (41) y la mejora de la respuesta lue-go de la supresión o el control del defecto . Así, ladisminución de la hipercolesterolemia, (42-45) el con-trol de la hipertensión arterial, (34, 46) la elimina-ción del tabaco (35-37) la adecuación del peso cor-poral, (38) el control de la glucemia en el diabético(39) y el ejercicio físico (47) incrementan la respues-ta vasodilatadora endotelio dependiente, lo cual in-dica una producción mayor de NO o, lo que es másapropiado, una función endotelial mejor. Además,la administración de L-arginina, precursor del NO,mejora la vasodilatación . (48-50) Como se explicó an-teriormente, todos estos factores de riesgo actúan conun mecanismo común, el aumento de la oxidacióntisular y celular, con una producción mayor deaniones oxidrilos y radicales peróxidos ysuperóxidos, (51-53) habiéndose observado mejoríacon la administración de las vitaminas antioxidan-tes C y E, (54-56) incluso administradas antes de unacomida grasa copiosa para evitar la acción oxidante

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de los ácidos grasos y triglicéricos posprandiales, (57)y antes del acto de fumar. (58) Recientemente se co-municó la capacidad de generar efectos aditivos porel agregado de una estatina y un inhibidor de la ECAen pacientes coronarios e hipercolesterolémicos . (59)

El programa nacional de educación del colesterolde los Estados Unidos de Norteamérica (NECP) re-comienda valores límites de colesterol LDL <_ 160mg/dl en los sujetos sanos que no presentan facto-res de riesgo, <_ 130 mg/dl para prevención prima-ria y :5 100 mg/d1 en la prevención secundaria . Sinembargo, Steinberg y colaboradores (60) realizaronestudios de evaluación de la función endotelial conesta técnica en jóvenes sanos, sin factores de riesgoy con cifras de colesterol total entre 140 y 180 mg/dly LDL entre 82 mg/dl y 128 mg/dl, observando quecuanto más bajo es el colesterol total o la fracciónLDL, mayor es la respuesta vasodilatadora, indican-do mejor función endotelial, lo que conduce a la pre-sunción de que cuanto más se reduce el colesterolmejor es la respuesta endotelial . (45)

Valor pronóstico de la prueba de vasodilataciónposisquémica. Nuevos hallazgos

Mucho se ha publicado sobre la prueba de vaso-dilatación posisquémica para valorar la función en-dotelial, pero siempre subsistieron las mismas du-das: ¿Es comparable la respuesta de la arteria hu-meral a la de las arterias coronarias? ¿Tiene valorpronóstico esta técnica?

La medición de la función endotelial de la arteriahumeral ha demostrado estrecha correlación con lascoronarias en el mismo paciente y en el mismo mo-mento, tanto con la respuesta a la acetilcolina comocon otros métodos, lo que ha llevado a que la arteriahumeral se considere "subrogante" de las corona-rias. (61, 62) En cuanto a la sensibilidad del método,utilizando transductores de 7,5 MHz o más, se pue-den medir confiablemente cambios tan modestoscomo de 0,1 mm, y además ha probado que es re-producible . (28) Incluso, las diferencias de medicio-nes entre observadores independientes familiariza-dos con esta metodología ha sido <_ 0,1 mm . (25, 28)

En cuanto a su valor pronóstico, por tratarse deuna técnica reciente no ha habido tiempo suficientepara la evaluación . (63) Sin embargo, se ha observa-do que guarda una excelente relación con la severi-dad de las lesiones vasculares, aun siendo asintomá-ticas y no detectables por los medios clínicos habi-tuales. Se ha comunicado que pacientes sin enferme-dad cardiovascular y con factores de riesgo, teníanuna respuesta vasodilatadora de la arteria humeraldisminuida en relación con la población normal, perosi además padecían de enfermedad vascular perifé-rica (claudicación intermitente) mostraban una res-puesta vasodilatadora más deprimida en relación con

REVISTA ARGENTINA DE CARDIOLOGIA, MAYO-JUNIO 2000, VOL . 68, N'3

otro grupo, lo que lleva a suponer que a medida queaumenta la severidad de las lesiones vasculares ma-yor es el grado de disfunción endotelial. (64)

Otros autores relacionaron la masa ventricular iz-quierda con la función endotelial, y observaron quelos pacientes con remodelado concéntrico del ventrí-culo izquierdo tenían una depresión de la función en-dotelial mayor que los controles, y en los que teníanremodelado excéntrico, la depresión era mayor aun .(65) La capacidad funcional considerada por ergome-tría también está relacionada con la función endotelialen los pacientes coronarios . Aquellos con prueba er-gométrica con una capacidad funcional que permitíaalcanzar 100 y 150 watts tenían una respuesta vasodi-latadora endotelio dependiente semejante a los con-troles, pero cuando la capacidad funcional era < 75watts, la respuesta vasodilatadora endotelial se en-contraba deprimida . Por el contrario, la respuestavasodilatadora endotelio independiente, es decir bajolos efectos de la nitroglicerina, mostraba una respues-ta similar en ambos grupos de pacientes .

Schachinger y colaboradores, (66) en un segui-miento promedio de 82 meses, documentaron 14eventos cardiovasculares mayores (muerte súbita,infarto, angina inestable, accidente cerebrovascularo procedimientos de revascularización) en los pa-cientes situados en el tercilo inferior de respuestavasodilatadora, y sólo 5 eventos en el grupo con res-puesta vasodilatadora en el tercilo superior . Ambasrespuestas, la vasodilatación dependiente como laindependiente del endotelio y la relación entre am-bas (VDE/VIE) estaban fuertemente relacionadascon eventos cardiovasculares futuros . Neunteufl ycolaboradores, (67) en un seguimiento a 5 años, ob-servaron que la respuesta vasodilatadora deprimi-da predice el riesgo de eventos cardiovasculares enel largo plazo . Entre los pacientes con respuesta va-sodilatadora normal versus anormal, la necesidad deangioplastia coronaria o cirugía de revascularizacióncoronaria difería significativamente, con una tenden-cia mayor al infarto de miocardio en los que exhi-bían pobre respuesta vasodilatadora. Teniendo encuenta los eventos totales, la prueba de vasodilata-ción posisquémica con ecocardiografía Doppler dela arteria humeral mostró una sensibilidad del 86%y una especificidad del 51%, con un muy importan-te valor predictivo negativo de 93% .

Al Suwaidi y colaboradores (68) estudiaron pa-cientes con enfermedad coronaria leve (< 30% deestenosis) con cinecoronariografía cuantitativa y unseguimiento de 8 meses, y observaron que los pa-cientes con disfunción endotelial severa con la prue-ba de acetilcolina tenían un incremento significati-vo de eventos. Schroeder y colaboradores (69) com-pararon la vasodilatación posisquémica de la arte-ria humeral con el valor predictivo de la angina y la

INTERROGANDO AL ENDOTELIO / Ricardo J . Esper

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ergometría. Observaron que la prueba mostró unasensibilidad del 71%, una especificidad del 81% yun valor predictivo positivo del 95%, con valores si-milares a los otros dos elementos diagnósticos .

Esper y colaboradores (70) observaron que la fun-ción vasodilatadora endotelio dependiente durantela angina inestable es prácticamente nula, creandoel interrogante de "si la disfunción endotelial es pro-ducto del accidente de placa o existía previamente yfacilitó el accidente en una placa vulnerable" . Sobrela base de este estudio, y remedando lo que sucedeen el miocardio isquémico, crearon el concepto deendotelio "atontado" para explicar la baja respuestavasodilatadora en los cuadros agudos, y de endote-lio "hibernado", cuando la baja respuesta vasodila-tadora es consecuencia de un padecimiento crónico,como se observa en la hipercolesterolemia y otrosfactores de riesgo .

La lesión aterosclerosa comienza siempre con dis-función endotelial y progresa en razón de la persis-tencia de esa disfunción . (71) A los fines prácticos, laobservación de imágenes de lesión aterosclerosa es-tablecida tanto por cinecoronariografía como porultrasonografía intravascular, resonancia magnéti-ca nuclear, tomografía computarizada con haz deelectrones, etc ., podría considerarse como la lecturadel electrocardiograma en la cardiopatía isquémica,mientras que las técnicas de evaluación de la fun-ción endotelial se asemejarían a las conclusiones deuna prueba ergométrica .

CorolarioEn el momento actual se cuenta con suficientes

comprobaciones vinculadas a la disfunción endote-lial como para suponer que su evaluación tiene va-lor diagnóstico y significación pronóstica de largoplazo. Además, indica que la función endotelial al-terada contribuye indiscutiblemente a la iniciacióny progresión de la enfermedad aterosclerótica y hastase podría considerar un factor de riesgo indepen-diente de enfermedad arterial coronaria . Aunque sonnecesarios estudios clínicos aleatorizados y suficien-temente extensos para tener evidencia científica in-discutible, (62) todo apunta a considerar que losmétodos de valoración de la disfunción endotelialson altamente útiles en la práctica clínica y que hansuperado la etapa de la experimentación, con el va-lor agregado de su característica de incruentos, quefacilita el seguimiento de la enfermedad natural y laconsideración de los efectos de la terapéutica .

SUMMARY

ASSESSING THE ENDOTHELIUM

Vascular endothelial cells form a continuous

monolayer that covers the inner surface of the en-tire vascular system, thereby representing the pri-mary anatomical site that separates the blood com-partment from the body's interstitium. Due to itsposition, the endothelium is permanently exposedto hemodynamic stress exerted by blood flow, bloodpressure, and wall distention . In addition to thesemechanical stimuli, the endothelium receives a va-riety of chemical signals, both blood-borne and tis-sue-derived, which may elicit endothelial responsesacting on the vessel wall itself or on more distanttarget sites . Because of its key localization and nu-merous physiologic and pathologic functions, thevascular endothelium is recognized as a regulatoryorgan that plays an important role in cardiovascu-lar function in health and disease . The endotheliummodulates vascular smooth-muscle tone and me-diates hemostasis, cellular proliferation, and in-flammatory and immune mechanisms in the ves-sel wall. The endothelial cell modulates the tone ofunderlying vascular smooth-muscle cells by theproduction of relaxing and constricting factors inresponse to physiologic or pathologic stimuli . Thenormal endothelium maintains a nonadhesive lu-minal surface and has anticoagulant, fibrinolitic,and antithrombotic properties . Injury or activationof the endothelium disrupts its normal regulatoryproperties and results in abnormal endothelial cellfunction (endothelial dysfunction) . Clinically, en-dothelial cell dysfunction can be manifested asvasoespam, thrombus formation, atherosclerosis, orrestenosis . Endothelial cells undergo morphologicand functional alterations in response to cytokines,which may contribute to the pathogenesis of vas-culitis and atherosclerosis . In this review, a nonin-vasive technique for assessment of endothelialfunction is presented, that is basically a noninva-sive translation of the approach used in coronarycirculation, contrasting vascular responses to en-dothelium-dependent and endothelium-independ-ent stimuli and using high-resolution external ul-trasound, and restricted to the study of large andmedium-sized superficial arteries such as the bra-chial, femoral and radial arteries .Key words Endothelium - Atherosclerosis - Vasodilatation -

Ultrasonography - Echocardiography - Risk factors

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