HIPERTROFIA MIOCÁRDICA POR SOBRECARGA HEMODINÁMICA

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Introducción
Nos referiremos aquí, brevemente, a la hipertrofia cardíaca (HC) presente tras el aumento de la poscarga. El ejemplo más frecuente lo constituye la HC de los individuos con hipertensión arterial; sin embargo ésta tiene numerosos puntos de contacto con la HC que ocurre en el marco de otras patologías.
El aumento de la presión arterial (PA) ocasiona que el corazón eyecte un volumen de sangre inferior al que le llega durante varios latidos, aumentando la presión diastólica final del ventrículo izquierdo (VI) y por lo tanto su volumen. Este “estiramiento” de las fibras miocárdicas le permite al corazón volver a eyectar el mismo volumen de sangre aunque ahora contra una mayor poscarga (aumento de la PA). El mecanismo de Frank-Starling ha entrado en juego. El miocardio así “estirado” con el transcurso del tiempo se hipertrofiará. ¿Qué significa que se hipertrofie? Desde el punto de vista clínico significa que la masa del VI (determinada por ecocardiografía u otros métodos complementarios de diagnóstico) normalizada por la superficie corporal supere un límite preestablecido para cada sexo y edad. Desde el punto de vista histopatológico significa que el miocito cardíaco haya aumentado su tamaño.
El miocardio no está compuesto exclusivamente por cardiomiocitos (que representan sólo aproximadamente 1/3 del número de sus células); posee además fibroblastos, músculo liso vascular, y colágeno. No obstante, los miocitos por su gran tamaño constituyen alrededor de las 2/3 partes de la masa miocárdica (Figura 1). Como conclusión, existe generalmente una buena correlación entre el tamaño de los cardiomiocitos y la masa del VI. No obstante, puede coexistir masa normal de acuerdo a los criterios ecocardiográficos y tamaño del cardiomiocito aumentado en el remodelamiento cardíaco.¹ En este caso la masa cardíaca no alcanza los valores arbitrarios establecidos para definir HC.
La Figura 2 muestra tres fenotipos de corazones, el normal, el de una HC concéntrica y el de una HC excéntrica. El corazón normal en su camino hacia la HC concéntrica puede aumentar el tamaño de sus cardiomiocitos sin alcanzar los límites arbitrariamente fijados para el diagnóstico de HC. A esta condición se la denomina remodelamiento cardíaco.
Luego de esta breve introducción, volvamos a los mecanismos responsables del desarrollo de HC:
¿Por qué se hipertrofia el miocardio al estirarse?
La Figura 3 muestra un sistema que nos permite estirar una fibra miocárdica y observar cuales son las señales intracelulares gatilladas por el estiramiento que potencialmente serían las inductoras del desarrollo de HC.
Al estirar un músculo papilar nosotros detectamos un aumento del pH intracelular (pHi) y de la concentración de Na⁺ intracelular determinados por la hiperactividad del NHE-1.⁴ ¿Por qué el estiramiento provoca la hiperactividad de este intercambiador que introduce Na⁺ a la célula? En un primer momento pensamos en la posibilidad de que unidades del NHE-1 ocultas en pliegues del sarcolema se “exteriorizaran” al estirarse el miocardio. Sin embargo, luego reparamos en experimentos realizados en Harvard por Sadoshima y col.5 en cardiomiocitos aislados de ratas neonatas que describiremos a continuación; y en la posibilidad de que la angiotensina II estuviese involucrada en el aumento de la actividad del NHE-1 que nosotros detectamos.^6-8
Creo que los simples experimentos realizados por estos investigadores, Sadoshima, Izumo, Ito y sus colaboradores,^5,9 produjeron un enorme impacto en la comprensión de los mecanismos que conducen al desarrollo de HC. Los miocitos aislados se pegan al fondo de la cápsula de Petri que es de xylastic. Al estirar la cápsula de xylastic, los miocitos se estiran y observamos que se hipertrofian (Figura 4). Pero hay dos o tres cosas más que resultan muy interesantes para comentar:
1. Si tomo el medio de cultivo de los miocitos que fueron estirados y lo coloco en otra cápsula conteniendo miocitos no estirados, estos también se hipertrofian.
2. En el medio de cultivo de los miocitos estirados se detecta angiotensina II en concentración ~500 pmol/L.
3. Si coloco un oligonucléotido antisentido para endotelina, no se produce hipertrofia en los cardiomiocitos que son sometidos a estiramiento.⁹
La Figura 5 explica el mecanismo observado hasta aquí.
El estiramiento de los cardiomiocitos induce la liberación de angiotensina II almacenada en vesículas intracelulares en el miocito. Esta angiotensina II activa el receptor AT1 del mismo cardiomiocito (actuando de forma autocrina) y produce liberación y/ó formación de endotelina que estimula a su receptor ETA. Estos experimentos hechos en miocitos aislados de corazones de ratas neonatas fueron criticados en cuanto a la factibilidad de extrapolar sus resultados a cardiomiocitos de corazones adultos por las diferencias existentes entre ambos tipos celulares en cuanto a la expresión de receptores de angiotensina II y en el proceso éxito-contráctil. No obstante, el conocimiento de ellos y el saber que la angiotensina II y la endotelina eran dos reconocidos activadores del NHE-1 nos llevó a pensar que los experimentos en los que detectábamos que al estirar el miocardio adulto aumentaba la actividad del NHE-1, podrían ser explicados por la liberación de angiotensina II y endotelina. Así demostramos que el aumento del pHi y del Na⁺ intracelular provocados por el estiramiento de fibras miocárdicas se cancelaban con losartan, un bloqueante de los receptores AT1; con BQ123, un antagonista selectivo de los receptores ETA; o con bosentán, un antagonista no selectivo de los receptores de endotelina.^8,10,11 También demostramos que con la administración de angiotensina II en concentraciones relativamente bajas (1nmol/L) es posible reproducir los efectos del estiramiento sobre el aumento de la concentración de Na⁺ intracelular; y que este se suprime inhibiendo al NHE-1.¹²
Hasta aquí sabemos que el estiramiento del miocardio induce la liberación de angiotensina II producida en el cardiomiocito y que la activación de los receptores AT1 induce la liberación y formación de endotelina, y la activación del NHE-1; pero aun no sabemos si esto puede provocar HC.
Tratamos de probar luego, con cierto grado de certidumbre, que la hiperactividad del NHE-1 detectada tras del estiramiento induce HC. La mayor parte de los lectores conocerán un modelo experimental de hipertensión arterial esencial constituido por las ratas espontáneamente hipertensas (SHR). En ellas nosotros detectamos la hiperactividad del NHE-1 en el miocardio e hipertrofia de los cardiomiocitos.¹³ Si tratamos a estas ratas durante cuatro semanas con inhibidores farmacológicos del NHE-1, que no modifican significativamente las cifras de PA, la HC disminuye.^14-16 El aumento del Na⁺ intracelular causado por la hiperactividad del NHE-1, provoca un aumento de la concentración de Ca²⁺ intracelular a través del intercambiador Na⁺/Ca²⁺ (NCX). Este aumento del Ca²⁺ intracelular favorece la activación de la fosfatasa calcineurina que desfosforila factores de transcripción de la familia NFAT que se traslocan al núcleo y promueven la transcripción génica con el consecuente desarrollo de HC (Figura 6)
Significa que a través del aumento de la actividad del NHE-1 y el aumento consecuente del Na⁺ intracelular llegamos a aumentar el Ca²⁺ intracelular y esto conduce al desarrollo de HC mediado por calcineurina; lo que brinda un mayor sustento al mecanismo que estamos describiendo como inductor de HC. Por otro lado experimentos in vitro realizados recientemente brindan sustento a nuestra propuesta.¹⁷ Nakamura y colaboradores¹⁷ demostraron que la activación del NHE-1 era suficiente para generar señales dependientes de Ca²⁺ capaces de inducir el desarrollo de hipertrofia e insuficiencia cardíacas.
Una pregunta sigue: ¿Por qué la angiotensina II y/ó la endotelina activan al NHE-1?
El NHE-1 aumenta su actividad por cambios postraslacionales como su fosforilación en la serina en posición 703. Esta fosforilación es el resultado de la activación secuencial de las quinasas MEK1/2-ERK1/2-p90RSK.¹⁹ La MEK1/2 es una quinasa redox sensible capaz de aumentar su actividad en presencia de ROS. Significa esto que ante un aumento de la actividad de la NADPH oxidasa inducido por angiotensina II/endotelina, seproduceorigina anión superóxido que estimula la producción de ROS mitocondriales por el mecanismo conocido como “liberación de ROS inducida por ROS”.^{20, 21} Estos ROS serían los responsables directos de la activación de la vía MEK1/2-ERK1/2-p90RSK que determina la hiperactividad del NHE-1.
Entonces, podríamos decir que el estiramiento del miocardio promueve el desarrollo de HC por estimular la liberación mitocondrial de ROS, responsables de la activación de quinasas redox sensibles. El grupo de Shah en Londres indujo el desarrollo de HC en ratones mediante la administración subcutánea continua (minibombas osmóticas) de angiotensina II a dosis subpresoras.²² La PA de estos animales no se modificó durante el tratamiento pero sí se detectó HC. Cuando el mismo tratamiento se ensayó en ratones carentes de la subunidad gp91 de la NADPH oxidasa, la infusión de angiotensina II no aumentó el estrés oxidativo ni provocó el desarrollo de HC. Observen que apoyando la misma línea de razonamiento, los experimentos de la Figura 7 muestran resultados compatibles con éstos, pero inducidos por constricción de la aorta transversa (TAC).
Una disquisición interesante es si podemos aseverar que la HC es el resultado de la liberación de ROS mitocondriales que acompañan al estiramiento del miocardio. Es indudablemente así. Sólo que esos ROS van a conducir al aumento del Ca⁺² citosólico y activación de la vía prohipertrófica de la calcineurina-NFAT a través del aumento de la concentración de Na⁺intracelular ocasionada por la hiperactividad del NHE-1.
Otra pregunta a hacerse es la siguiente: ¿El aumento de la actividad del NHE-1 detectado minutos luego de iniciado el estiramiento del miocardio, perdura en el tiempo? Parece ser que sí, si recordamos que en el miocardio hipertrófico de las SHR el NHE-1 está hiperactivo y que en ratones en los que se induce HC por TAC, luego de 7 semanas de realizada la TAC se observa hiperactividad del NHE-1, aumento de la fosforilación de la quinasa p90RSK (que es quien fosforila a la serina 703 del NHE-1) y del estrés oxidativo (estimado por T-BARS). Todo esto se normaliza con el tratamiento con losartan (Figura 7).²³
Hasta aquí he tratado de presentar esta vía de señalización de forma comprensible (no se si lo logré). El asunto es más complejo y probablemente se torne más complejo aun si seguimos abriendo puertas a lo desconocido. En la cadena de eventos que sigue al estiramiento: Angiotensina II- endotelina - ROS - NHE1- Na⁺- intracelular- Ca²⁺ intracelular - calcineurina; aparecen nuevos actores entre los eslabones actuando en serie. Hay dos que recientemente hemos descripto: la activación del receptor de mineralocorticoides (MR)²⁴ y la transactivación del receptor del factor de crecimiento epidérmico (EGFR)²⁵. El rol de estos dos nuevos integrantes de la vía de señalización disparada por el estiramiento miocárdico escapa a los límites impuestos a esta revisión.
Que el estiramiento miocárdico active el MR es algo nuevo y con implicancias clínicas. Uno puede tentarse a elucubrar que si la angiotensina II es el estímulo conocido para la síntesis de aldosterona en la corteza suprarrenal, podría serlo también en el miocardio una vez que su liberación es provocada por el estiramiento. Silvestre et al.²⁶ lo demostró en corazón aislado; pero sus resultados fueron controvertidos ya que la enzima responsable del paso final en la síntesis de aldosterona se expresa en niveles muy bajos en el miocardio.²⁷ Sin embargo, la aldosterona podría liberarse luego de ser almacenada en el miocardio. En pacientes con insuficiencia cardíaca se ha detectado que la concentración de aldosterona en la vena que drena el miocardio supera la de la aorta, indicando que el miocardio libera la hormona.²⁸ Además, que se active el MR no necesariamente debe interpretarse como el resultado de la liberación miocárdica de aldosterona, potencialmente podría ocurrir como resultado de una modificación postranslacional (fosforilación) del receptor, de la activación por deformación inducida por el estiramiento o activación por cortisol.
Esto: estiramiento miocárdico, aldosterona y NHE-1, Rhales,²⁹ Ephesus³⁰ y Emphasis³¹ ya es otra historia que reservaremos para una próxima revisión.

Bibliografía del artículo
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Figura 1: (Explicación en el texto)

Figura 2: Relación entre el índice de masa y el espesor relativo de la pared ventricular izquierda. Un aumento del índice de masa ventricular izquierda indica el desarrollo de hipertrofia cardíaca. Si el espesor de la pared ventricular en relación al radio de la cavidad no aumenta proporcionalmente, el volumen de la cavidad está aumentado ocurriendo un tipo de hipertrofia más excéntrica. Sin embargo, si tanto el espesor relativo y el índice de masa aumentan se desarrolla una hipertrofia de tipo concéntrico. En cambio, si el índice de masa no aumenta pero el espesor de la pared sí, tiene lugar el remodelamiento cardíaco.

Figura 3: equipo diseñado especialmente para poder estirar en condiciones controladas fibras miocárdicas y medir pH, Na+ y Ca2+ intracelulares, entre otros iones, simultáneamente con la fuerza desarrollada.

Figura 4: los experimentos realizados por Sadoshima y colaboradores5 en miocitos aislados de corazones de ratas neonatas mostraron que estirando las placas a las cuales estaban adheridos los cardiomiocitos, estos se hipertrofiaban. Tomando medio de cultivo de las placas con miocitos que habían sido estirados y transfundiéndolo a placas con miocitos no sometidos a estiramiento la respuesta hipertrófica también se desarrollaba. Esto sustenta la liberación de una sustancia hipertrofiante al medio. Se detectó angiotensina II (~ 500 pmol/L) en el medio. Posteriormente, Ito y colaboradores9 demostraron que era posible inhibir el desarrollo de hipertrofia inducida por angiotensina II mediante la administración de un oligonucleótido antisentido contra endotelina; sustentando que la angiotensina II inducía la liberación de endotelina.

Figura 5: El estiramiento miocárdico promueve la liberación de angiotensina II preformada en el miocito, ésta actuando en forma autocrina sobre los receptores AT1 provoca la liberación/formación de endotelina que por inducir la producción de especies reactivas derivadas del oxígeno (ROS) estimula al NHE-1.

Figura 6: Esquema que representa en forma sintética la vía de señalización intracelular disparada por el estiramiento del miocardio. El anión super óxido, o el H2O2 originado por su dismutación, producido por la NADPH oxidasa que es activada por la angiotensinaII/ endotelina, activa la vía de quinasas redox-sensible MEK1/2-ERK1/2-p90RSK que conducen a la fosforilación del NHE-1 en el residuo serina 703 aumentando la actividad del intercambiador. El aumento de la concentración de Na+ intracelular altera el potencial de inversión del intercambiador Na+/Ca2+ (NCX) y de esta forma favorece la entrada de Ca2+ a la célula, activando a la fosfatasa calcineurina. La calcineurina así activada defosforila a factores de transcripción de la familia NFAT que se traslocan al núcleo y estimulan la trasncripción génica iniciando la respuesta hipertrófica.

Figura 7: En experimentos realizados en ratones a los cuales se les realizó una constricción de la aorta transversa al cabo de 7 semanas se detectó. Un aumento del espesor de la pared libre del ventrículo izquierdo (A); aumento del estrés oxidativo detectado por la determinación de T-Bars (B); aumento de la fosforilación de la quinasa p90RSK y del NHE-1 detectada por fosforilación del sitio de unión a la proteína 14-3-3 (D). Estos parámetros no se alteraron en los ratones que simultáneamente con la constricción de la aorta transversa recibieron tratamiento con losartan, bloqueante selectivo de los receptores AT1. Estos resultados confirmarían que la sobrecarga cardíaca induce la liberación de angiotensina II que gatilla señales que conducen al desarrollo de hipertrofia cardíaca. Modificado de Cingolani y col.23.