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FFAACCUULLTTAADD DDEE OODDOONNTTOOLLOOGGÍÍAA EFECTO DEL ÁCIDO LIPOTEICOICO SOBRE LA ACTIVACIÓN DE CINASAS EN CARDIOMIOCITOS. TESIS QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE CIRUJANO DENTISTA PRESENTA: ISRAEL FLORES HERNÁNDEZ TUTORA: Dra. GLORIA GUTIÉRREZ VENEGAS MÉXICO, D.F. 2013 UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. Agradecimientos. A la Universidad Nacional Autónoma de México. A mí universidad, por ser mi segunda casa y porque representa un gran orgullo pertenecer a ella y llevar su nombre muy en alto a donde quiera que vaya. A la Facultad de Odontología. Por haberme facilitado las herramientas para mi desarrollo profesional. A la Dra. Gloria Gutiérrez Venegas. Mi mas sincero agradecimiento por haberme recibido en su laboratorio y darme la oportunidad de conocer el mundo de la investigación, por su paciencia y la confianza que me dio para adquirir nuevos conocimientos, y sobre todo por haber compartido sus conocimientos y haber puesto a mi disposición los instrumentos y materiales (que no son pocos) con que su laboratorio cuenta, sin su apoyo esta tesis no hubiese podido llevarla a su fin. A mis compañeros y amigos del laboratorio de bioquímica. Por todo el apoyo brindado desde mí llegada al laboratorio en especial a Cristi y Girochi, su ayuda tanto en lo práctico como en lo teórico, hizo que esta tesis llegara a buen término. Al Dr. Rogelio. Mi más sincero agradecimiento por guiarme en los inicios de mi carrera. A mi familia. Por todo su apoyo a mi mamá que siempre me ha cuidado incondicionalmente, a mi papá que me da consejos sobre todo cuando más los eh necesitado, y a mis hermanos Marco, Ulises y Naihely siempre alentándome a seguir, ¡Gracias! A mis maestros y a todos aquellos que de alguna forma han hecho de mí una mejor persona, ¡Gracias! Dedicatoria. Dedico esta tesis con mucho cariño a mi familia, en especial a mi Mama y mi Papa. Y a mis amigos Ivonne Gutiérrez, Ivonne Pérez, Lucero Gallardo, Natalia Quiroga, Maribel Maye, Mariana Torres, Gabriela Aguilar, Karla Legorreta, Karla Romero, Brenda Gavilán, Nancy Ponce, Enrique Reynoso, Eduardo Gavilán… Índice general Pág. 1. Abreviaturas..................................................................................................................................... 1 2. Resumen............................................................................................................................................. 3 3. Introducción..................................................................................................................................... 4 4. Antecedentes.................................................................................................................................... 5 4.1. Infecciones orales.................................................................................................................. 5 4.2. Enfermedad periodontal.................................................................................................... 6 4.2.1. Definición..................................................................................................................... 6 4.2.2. Etiología........................................................................................................................ 6 4.3. Bacteriemia causada por procedimientos dentales o actividades de la vida diaria........................................................................................................................................... 7 4.4. Endocarditis Infecciosa....................................................................................................... 9 4.4.1. Definición..................................................................................................................... 9 4.4.2. Epidemiología........................................................................................................... 10 4.4.2.1. Factores de riesgo..................................................................................... 11 4.4.3. Etiología....................................................................................................................... 11 4.4.3.1. Bacterias Gram positivas....................................................................... 13 4.4.3.1.1. Estructura de las bacterias Gram positivas..................... 14 4.4.4. Patogenia.................................................................................................................... 15 4.4.5. Cuadro clínico.......................................................................................................... 16 4.4.6. Diagnostico................................................................................................................. 17 4.4.6.1. Criterios de Duke...................................................................................... 18 4.4.7. Tratamiento............................................................................................................... 19 4.4.8. Complicaciones........................................................................................................ 19 4.4.9. Protocolos de prevención.................................................................................... 20 4.5. Efectos moleculares inducidos por patógenos........................................................ 23 4.5.1. Interacción entre PAMP y PRR.......................................................................... 23 4.5.2. Receptores similares a Toll................................................................................. 24 4.5.2.1. Estructura de los receptores similares a Toll............................... 26 4.5.2.1.1. Dominio extracelular................................................................ 26 4.5.2.1.2. Dominio citoplasmático de IL‐1B R.................................... 28 4.5.3. Ligandos de los TLR............................................................................................... 28 4.5.3.1. TLR2............................................................................................................... 30 4.5.4. Vías de transducción de señal de los TLR..................................................... 31 4.5.4.1. Transducción de señal dependiente de MyD88........................... 32 4.5.5. Participación de los TLR en la respuesta inmunitaria…......................... 33 4.5.6. Expresión de citocinas pro‐inflamatorias inducidas por LTA............. 34 5. Planteamiento del problema................................................................................................... 36 6. Justificación..................................................................................................................................... 36 7. Hipótesis...........................................................................................................................................36 8. Objetivos........................................................................................................................................... 36 8.1. Objetivo general................................................................................................................... 36 8.2. Objetivos específicos.......................................................................................................... 36 9. Tipo de Estudio y tamaño de muestra................................................................................. 37 10. Material y métodos...................................................................................................................... 38 10.1. Material........................................................................................................................ 38 10.1.1. Equipo............................................................................................................ 38 10.1.2. Reactivos....................................................................................................... 39 10.2. Métodos....................................................................................................................... 40 11. Resultados........................................................................................................................................ 43 12. Discusión.......................................................................................................................................... 52 13. Conclusiones................................................................................................................................... 56 14. Índice de figuras........................................................................................................................... 57 15. Índice de tablas............................................................................................................................. 58 16. Índice de figuras de resultados.............................................................................................. 58 17. Bibliografía...................................................................................................................................... 59 Efecto del ácido lipoteicoico sobre la activación de cinasas en cardiomiocitos Bioquímica 1 1. Abreviaturas. AHA Asociación Americana del Corazón. Akt Proteína Cinasa B. AP‐1 Proteína Activadora 1. BSAC Sociedad Británica para la Terapia. COX‐2 Ciclooxigenasa 2. DC Células Dendriticas. DMEN Medio de cultivo Eagle Modificado por Dubelco. E.I. Endocarditis Infecciosa. ERK Cinasa Activada Extracelularmente. ESC Sociedad Europea de Cardiología. H9c2 Células de cardiomiocitos. IL‐1β Interleucina 1β IKK Complejo Cinasas de IkB. iNOS Óxido Nítrico Sintasa inducible. IRAK Cinasa Asociada al Receptor IL‐1 JNK Cinasa amino‐terminal reguladora del factor de transcripción c‐JUN. KO Knock‐Out. LRR Proteínas Ricas en Repeticiones de Leucina. LTA. Ácido Lipoteicoico. MAPK Proteína Cinasa Activada por Mitógenos. MAPKK Proteína Cinasa Activadora de MAPK. MyD88 Gen 88 de respuesta primaria para la diferenciación mieloide. NFκB Factor Nuclear κB. NICE Instituto Nacional para la Salud y la Excelencia Clínica del Reino Unido. NIK Cinasa inductora de NF‐κB. PAMP Patrones Moleculares Asociados a Patógenos. PI3K Fosfatidilinositol 3 Cinasa. Efecto del ácido lipoteicoico sobre la activación de cinasas en cardiomiocitos Bioquímica 2 PKCα Proteína Cinasa C α. PRR Receptores Reconocedores de Patrones. RT‐PCR Reacción en Cadena de la Polimerasa con Transcriptasa Inversa. SBF Suero Bovino Fetal. TAK Cinasa Activadora del factor de crecimiento Transformante β‐1 TAB Proteína de Asociación a TAK1 TIR Receptor Toll/IL‐1 TLR. Receptores Semejantes a Toll. TNFα Factor de Necrosis Tumoral α. µO Microorganismo. Efecto del ácido lipoteicoico sobre la activación de cinasas en cardiomiocitos Bioquímica 3 2. Resumen. La Endocarditis Infecciosa (E.I.) es un proceso infeccioso que afecta a la válvula mitral, algunos microorganismos presentes en la placa dentobacteriana son los causantes de la E.I. tales como diferentes especies de Staphilococcus, Enterococcus y Streptococcus del grupo viridans. Por otra parte, la respuesta inmune innata es la primera línea de defensa contra la infección. Los receptores semejantes a Toll (TLR) a diferentes patrones moleculares asociados a patógenos (PAMP) entre los que se encuentran el lipopolisacárido (LPS) y el ácido lipoteicoico (LTA). Los eventos moleculares intracelulares iniciados por la interacción entre TLR y su PAMP específico desencadenan respuestas inflamatorias sistémicas. La sepsis y el choque séptico son el resultado de una respuesta inflamatoria exagerada mediante la activación de mecanismos de transducción de señal que provocan, en último término, la inducción de genes que codifican para citocinas que regulan respuestas inflamatorias. Este estudio caracterizó el efecto del LTA en la activación y expresión de moléculas involucradas en respuesta inflamatoria en cardiomiocitos de ratón. Por la técnica de Western‐blot se analizaron las diferentes vías de señalización. Nuestros resultados mostraron que el LTA induce la fosforilación de ERK, p38, JNK, PKCα y Akt en cardiomiocitos de manera dependiente del tiempo y de la dosis. Por otra parte, el tratamiento con LTA promovió la expresión de COX‐2, IL‐1β e iNOS de manera dependiente del tiempo y la dosis. En otra serie de resultados, encontramos que el tratamiento con los inhibidores bloqueó de manera significativa la fosforilacion de ERK (p42 y p44), siendo LY 294002 y Wortmanina los inhbidores que mostraron mayor inhibicion sobre la fosforilacon de ERK, seguido por Calfostina C y Bisindolilmaleide quienes no inhibieron a ERK de manera significativa. Tambien encontramos que por medio del microscopia cofocal que LTA indujo la translocación de NFkB, activación ERK y expresión iNOS y COX‐2 después de haber sido estimuladas con LTA. Con los datos obtenidos en esta investigación, podemos concluir que LTA del Streptoccus sanguinis posee actividad biológica en cardiomiocitos, promoviendo la activación de cinasas que intervienen en la señalización intracelular y expresión de moléculas promotoras de procesos inflamatorios, este trabajo puede contribuir a conocer una de las vías por las cuales se producen una amplia gama de citocinas involucradas en la patogenia de la E.I., para que a futuro se diseñen fármacos que se pueda aplicar de forma clínica para inhibir la expresión de citocinas que activan respuestas inflamatorias y provocan la destrucción de tejidos cardiacos. Efecto del ácido lipoteicoico sobre la activación de cinasas en cardiomiocitos Bioquímica 4 3. Introducción. Durante los siglos XVII y XVIII, Riviere, Lancisi y Morgagni describieron a pacientes que fallecieron a raíz de una enfermedad llamada “Endocarditis Infecciosa”. Entre 1824 y 1835, Bouillaud fue indudablemente el primero que introdujo el término “endocardio” y lo concibió como lugar de asiento de una “inflamación” a la que denominó “endocarditis”. En 1858, Virchow reconoció “vegetaciones valvulares” en autopsias.La naturaleza fibrinosa de estas vegetaciones fue reconocida, pero su causa seguía siendo una incógnita.1. La etiología infecciosa de la endocarditis no fue apreciada hasta que Virchow, Winge y Heiberg, de manera independiente, demostraran la presencia de bacterias en las vegetaciones entre 1869 y 1872. Las aportaciones de estos autores han sido decisivas en la historia de la E.I. Fueron ellos los que demostraron la naturaleza infecciosa de la enfermedad y su asociación con fenómenos embólicos a distancia, además de contemplar la hipótesis de la migración de los microorganismos desde las heridas hacia las válvulas cardiacas a través de la circulación sanguínea.1. Fig. 1. A) Giovanni Battista Morgagni.2. B) Jean Baptiste Bouillaud.3. C) Rudolf Virchow.4. D) William Osler.5. William Osler estudió la enfermedad extensamente, eligiendo la “Endocarditis Infecciosa” como tema de sus “Goulstonian Lectures” en 1885. Otras contribuciones al conocimiento de la historia y patogenia de la enfermedad fueron realizadas por Lenharz y Habitz en Alemania, Horder en Inglaterra y Thayer, Libman y Friedberg en Estados Unidos.1. Los intentos de curar la endocarditis antes del advenimiento de la era antibiótica fueron un fracaso. El primer éxito en el tratamiento de la endocarditis está estrechamente vinculado a la historia de la penicilina. Después de fracasos iniciales, en 1944 se estableció que la penicilina, a diferencia de las sulfamidas, podía curar la mayoría de los casos de endocarditis estreptocócica.6. Tras los antibióticos, el siguiente gran avance en el tratamiento de la E.I. fue la cirugía de recambio valvular, lo cual constituyó una esencial contribución a la mejora de la supervivencia en pacientes seleccionados. Fue Hufnagel en la década de los 50s quien implantó la primera válvula artificial para el tratamiento de la insuficiencia aórtica, comenzando así una nueva época para la Cardiología.6. Efecto del ácido lipoteicoico sobre la activación de cinasas en cardiomiocitos Bioquímica 5 Con la introducción de las prótesis valvulares para el tratamiento de esta enfermedad, aparecieron nuevas patologías, entre ellas la infección de las mismas. Cuando ha pasado más de un siglo desde que William Osler denominara esta enfermedad como “Endocarditis maligna” y tras más de medio siglo del descubrimiento de la penicilina, el pronóstico de la E.I. ha cambiado substancialmente. El continuo desarrollo de la medicina, así como los cambios socioculturales y económicos acontecidos en los últimos tiempos ha hecho que muchas enfermedades sean hoy totalmente diferentes. En la última década se han producido algunos avances que podrían cambiar el mal pronóstico de esta enfermedad.6. 4. Antecedentes. 4.1. Infecciones orales. En la cavidad oral existen muchas infecciones polimicrobianas que pueden tener un papel relevante en la génesis de una bacteremia de origen dental.7. Las infecciones odontogénicas son aquellas originadas a partir de los dientes o de los tejidos que los rodean íntimamente, progresando a través del periodonto hasta el ápice, afectando al tejido óseo periapical y diseminándose posteriormente a través del hueso y periostio hacia estructuras próximas o distantes. Su importancia radica en que pueden ser un foco de transmisión de la infección a distancia y producir complicaciones graves con manifestaciones sistémicas que pueden, en último término, poner en peligro la vida del paciente.8, 9. Entre las infecciones odontogénicas que pueden evolucionar en infecciones a distancia se encuentran caries, pulpitis, enfermedades periapicales, enfermedades periodontales y periimplantarias, infecciones del tejido celular subcutáneo, infecciones de los maxilares, sinusitis maxilares odontogénicas y alveolitis secas.8, 9 La bacteremia de origen dental es el paso de bacterias de la cavidad oral al torrente sanguíneo10.; ésta se puede producir tras un procedimiento invasivo y puede aumentar en presencia de una infección odontogénica (por ejemplo la periodontitis). Esto es debido a la permeabilidad del epitelio que rodea la interface diente‐ tejido, y a los valores de prostaglandinas en la circulación local, que incrementan el número de leucocitos y de valores de fibrinógeno, desacelerando la circulación en estos casos, lo que favorece el paso de bacterias a sangre.11. Así, en modelos animales, la endocarditis subsiguiente a bacteremia es del 48% en ratas con enfermedad periodontal comparado con un 6% en ratas sanas.12. En humanos, la bacteremia subsiguiente a procedimientos invasivos se sitúa en el 51‐ 55%.13. Efecto del ácido lipoteicoico sobre la activación de cinasas en cardiomiocitos Bioquímica 6 4.2. Enfermedad periodontal. 4.2.1. Definición. El término enfermedad periodontal, se refiere a un conjunto de enfermedades inflamatorias que afectan los tejidos de soporte del diente: encía, hueso, ligamento periodontal y el cemento. Se considera el resultado del desequilibrio entre la interacción inmunológica del huésped y la flora de la placa dental marginal que coloniza el surco gingival.14, 16. Fig. 2. Encía enferma y sana. 15. 4.2.2. Etiología. Está demostrado que las enfermedades periodontales son procesos infecciosos, así las bacterias son necesarias, pero no suficientes para desencadenar la enfermedad, sino que hace falta un huésped susceptible. El papel que cumple la respuesta del huésped en defensa frente a las bacterias es esencial en el desarrollo de la enfermedad.14, 16. Es necesario reunir cuatro condiciones para que se desarrolle el ciclo infeccioso: 1.‐ Presencia de bacterias patógenas. 2.‐ Ausencia de bacterias protectoras. 3.‐ Situación favorable para el desarrollo de bacterias virulentas. 4.‐ Deficiencia en la respuesta inmune del huésped. Está documentado en la literatura que el grado de destrucción de los tejidos de soporte, así como la respuesta al tratamiento varía sustancialmente entre un individuo y otro.14, 16. La respuesta del huésped, a su vez, está influenciada por los factores de riesgos genéticos y adquiridos. Esta influencia permite explicar las diferencias en cuanto a la evolución y respuesta al tratamiento existente entre pacientes.14, 16. Se admite que la enfermedad periodontal no es una enfermedad unicausal sino que es multifactorial y las variables que la determinan pueden interactuar entre sí.14, 16. Efecto del ácido lipoteicoico sobre la activación de cinasas en cardiomiocitos Bioquímica 7 4.3. Bacteremia causada por procedimientos dentales o actividades de la vida diaria. Se dice que los procedimientos dentales pueden producir una bacteremia, y existen estudios, que han mostrado la existencia de bacteremias posteriores a una cirugía periodontal.17. Sin embargo, señalan que la incidencia de la misma no es tan alta como se pensaba anteriormente, y además, la profilaxis antibiótica con amoxicilina hace que se reduzcan significativamente estas bacteremias. Un estudio sugiere que la colocación de implantes dentales no conlleva un riesgo significativo de producir bacteremias, por lo que la profilaxis antibiótica en estos casos sería cuestionable, y recomiendan el uso de un colutorio de clorhexidina al 0.2% previo a la intervención, según lo recomendó la BSAC en 2006.18. Por otro lado, se han dado a conocer un caso de E.I. complicada con una discitis vertebral en un paciente con prolapso de la válvula mitral sometido a un procedimiento dental sin profilaxis antibiótica en el Reino Unido después del cambio en lasrecomendaciones de la NICE.19. Esta recomienda no utilizar profilaxis antibiótica en ningún paciente en riesgo de sufrir E.I. ante los procedimientos dentales. En la misma línea, publicaron un caso de endocarditis bacteriana seguida de múltiples complicaciones en un paciente con prolapso de la válvula mitral, en el cual no se utilizó profilaxis antibiótica para un procedimiento dental debido al cambio en las recomendaciones de la AHA.20. Sin embargo, otros autores cuestionan la suposición de que los procedimientos dentales puedan causar una bacteremia, ya que no hay evidencia científica que respalde dicha afirmación; ya que son muchas las bacteremias causadas por actividades como el cepillado dental, o el uso de seda dental, enfatizan la importancia de concientizar al paciente de mantener una buena higiene oral, en aras de su salud cardiaca.21, 22. También hay autores que cuestionan la premisa de que los procedimientos dentales causan E.I. y diseñaron un estudio que mostró que estos procedimientos no aumentan significativamente el riesgo de sufrir E.I., por lo que, descartada esta premisa, la profilaxis antibiótica no tendría sentido en ninguno de los casos.23. Existe una necesidad evidente de llevar a cabo estudios prospectivos aleatorizados controlados de doble ciego sobre la profilaxis antibiótica previa a los procedimientos dentales en pacientes en riesgo potencial de sufrir E.I. Sin embargo, existen problemas éticos para llevar a cabo este tipo de estudios. Uno de los obstáculos éticos podría ser el hecho de que los datos muestran claramente que la bacteremia causada por procedimientos dentales es solamente una pequeña parte del total de bacteremias causadas por actividades de la vida diaria. Se estima que estas situaciones conllevan mucho más riesgo de bacteremia que los tratamientos dentales (tabla 1). Por ejemplo, el cepillado dental dos veces al día en niños podría causar 154.000 veces más de exposiciones a bacteremias que una sola extracción dental.21. Este mismo autor extiende este cálculo para la exposición a bacteremias durante un año y llega a la cifra de que existe 5.6 millones de veces más riesgo de sufrir bacteremias debidas al cepillado dental que a una extracción dentaria.24. Efecto del ácido lipoteicoico sobre la activación de cinasas en cardiomiocitos Bioquímica 8 Tabla 1. Incidencia de bacteremias en procedimientos dentales y maniobras de higiene oral.7. Bacteremia por tratamientos dentales. Bacteremia por higiene oral. Extracción dental, 51‐85% Cepillado dental, 0‐26% Cirugía periodontal, 36‐88% Uso de seda dental, 20‐58% Raspado y alisado radicular, 8‐80% Uso de palillos de dientes, 20‐40% Profilaxis periodontal, 0‐40% Irrigación, 7‐50% Endodoncia, 0‐15% Masticación, 17‐51% De un modo similar, otros autores habían señalado anteriormente que el simple hecho de masticar la comida sumado a la higiene oral diaria acumulan 5,370 minutos de bacteremia potencial durante un mes, en comparación a los 30 minutos de duración de una bacteremia tras una extracción dentaria.25. En esta línea, otros autores mostraron que las técnicas de cepillado dental producen una bacteremia importante; y aunque lo hacen con una tasa menor que las extracciones dentales, debido a la mayor frecuencia de ocurrencia de las primeras, éstas deberían considerarse una amenaza mayor para los pacientes de riesgo que las extracciones dentarias.26. Incluso la masticación puede causar bacteremias de origen oral, así se demostró en un estudio con pacientes con periodontitis, bacteremias durante 30 minutos después de masticar chicle, mientras que en pacientes periodontalmente sanos no había bacterias en las muestras de sangre.27. También se ha mostrado recientemente que el uso de hilo dental, tanto en pacientes periodontales como en pacientes sanos, puede producir bacteremias semejantes a las producidas en tratamientos dentales en los cuales se recomienda profilaxis antibiótica.28. También se llevaron a cabo estudios clínicos controlados aleatorizado a doble ciego que demostró que existe una asociación de la bacteremia producida tras el cepillado dental tanto con la mala higiene oral como con el sangrado gingival tras el cepillado. Los resultados publicados en este estudio sugirieron que la prevención de la E.I. debida a bacterias orales debería ir encaminada a mejorar la higiene oral y eliminar la gingivitis, lo cual reduciría la incidencia de bacteremias tras el cepillado dental y además disminuiría la necesidad de extraer dientes y la bacteremia que este tratamiento conlleva. 29. La estructura anatómica de los tejidos orales es diferente a la del resto del organismo. Los huesos están recubiertos por una mucosa muy fina y sensible a los microtraumas mecánicos y térmicos. Además, la cavidad oral es el único sitio del cuerpo donde el tejido duro penetra en el epitelio como los dientes, rodeados del epitelio gingival y el tejido periodontal. Los tejidos de soporte que rodean al diente son muy susceptibles a la inflamación porque la placa bacteriana se retiene fácilmente en esta área. Esta inflamación ocasiona la destrucción de la unión epitelial a los tejidos duros dentarios y de las uniones intraepiteliales entre las células.22. Efecto del ácido lipoteicoico sobre la activación de cinasas en cardiomiocitos Bioquímica 9 Estos cambios patológicos facilitan que los microorganismos penetren en las capas más profundas de los tejidos de la cavidad oral, con la consiguiente diseminación de bacterias. Igualmente, los dientes muy dañados son un acceso directo para los microorganismos a través de la pulpa dental necrótica hacia los tejidos del área periapical.22. Fig. 3. Proceso infeccioso en la pulpa dental.30, 31. No existen estudios sobre el papel de la patología de la mucosa oral en la E.I., pero sería lógico anticipar que no solamente los tejidos periodontales y los dientes dañados, sino también la mucosa oral enferma son una puerta de entrada para la diseminación sistémica de bacterias orales. Teniendo en cuenta todo lo anterior, parece ser que el mantenimiento de una buena higiene y salud oral es un método más directo para prevenir y reducir la bacteremia que la profilaxis antibiótica antes de los procedimientos dentales.22. 4.4. Endocarditis Infecciosa. 4.4.1. Definición. La E.I. es una patología inflamatoria del endocardio parietal y/o valvular secundario a fenómenos infecciosos, la cual puede tener consecuencias graves para el individuo. Se caracteriza por la presencia de vegetaciones en las válvulas ó las estructuras vecinas, generalmente sobre una lesión anterior, compuestas de plaquetas, fibrina, microorganismos y células inflamatorias. Puede ser súbita y aguda, pero más frecuentemente es subaguda y larvada lo que retrasa el diagnóstico.32, 33, 34. Fig. 4. La E.I. es una infección de las cámaras del corazón o válvulas.35. Efecto del ácido lipoteicoico sobre la activación de cinasas en cardiomiocitos Bioquímica 10 Tiene morbilidad y mortalidad importante a pesar de los tratamientos antimicrobianos y de la difusión de su profilaxis entre los niños susceptibles. Nuevos grupos de riesgo son los pacientes sometidos a cirugía cardiaca, los niños que precisan catéteres intravasculares, especialmente neonatos, los inmunodeprimidos y los adictos a drogas por vía intravenosa. La ecocardiografía Doppler aporta actualmente criterios básicos para el diagnóstico y seguimiento.34. Fig. 5. EcocardiografíaDoppler.36. 4.4.2. Epidemiología. En países desarrollados, la incidencia de la endocarditis varía entre 1,5 y 6,2 casos por 100.000 habitantes cada año. La incidencia en el resto del mundo parece ser muy similar a la de los países desarrollados y suele ser 3 veces más frecuentes en hombres que en mujeres, estadísticas que no han variado en los últimos 50 años.37. La E.I. se localiza más frecuentemente en la válvula mitral, seguida de la válvula aórtica, y raramente en la pulmonar. Más del 90% de los microorganismos de las vegetaciones valvulares son inactivos metabólicamente, lo cual limita severamente la eficacia bactericida de los antibióticos.22. En el 90% de las ocasiones, los microorganismos causantes de la E.I. son Stafilococcus, Streptococcus o Enterococcus. En la boca, la mayor parte de la flora bacteriana cultivable pertenece a los Streptococcus del grupo viridans, y estas bacterias pueden acceder al torrente sanguíneo tras un procedimiento dental como las cirugías de terceros molares. Por tanto, la E.I. de origen dental se debe fundamentalmente al grupo de Streptococcus viridans; pudiendo originarse una bacteremia tanto en el curso de un procedimiento dental como en ausencia del mismo, al existir una solución de continuidad epitelial que permita el paso de las bacterias al torrente circulatorio.22. El riesgo mayor lo comparten los ancianos, los que consumen drogas intravenosas y quienes hayan tenido una sustitución valvular. La endocarditis no es frecuente en niños en quienes aparece principalmente asociados al uso de catéteres de larga duración, especialmente en recién nacidos prematuros y niños con cáncer.38. Efecto del ácido lipoteicoico sobre la activación de cinasas en cardiomiocitos Bioquímica 11 4.4.2.1. Factores de riesgo. De entre los factores de riesgo más frecuentes en adultos para sufrir E.I. incluyen el prolapso de la válvula mitral, la enfermedad valvular degenerativa, debilitamiento valvular y cirugía anterior de las mismas, el uso de drogas intravenosas, colocación de vías de acceso permanente a las venas, la prótesis valvular, cirugía dental reciente y las anormalidades congénitas del corazón como defectos valvulares o septales.39, 40. Otros factores de riesgo menos frecuentes son la enfermedad reumática cardiaca, la estenosis subaórtica hipertrófica idiopática, los shunts pulmonares sistémicos, la coartación de la aorta, y la E.I. previa.41. 4.4.3. Etiología. Los agentes etiológicos son bacterias, y más raramente hongos, Rickettsias ó Clamydias.34. − Las bacterias más frecuentemente aisladas son cocos Gram‐positivas, en especial Streptococcus grupo viridans (alfa hemolíticos) (S. sanguinis, mitis, mutans, etc.) (32%), ó Staphylococcus, más ligados a formas agudas, graves como E.I. precoz tras cirugía cardiaca: S. aureus, (27%), S. epidermidis, S. coagulasa negativos (12%) y Enterococcus (4%). Un grupo de Streptococcus alfa hemolíticos requiere L‐cisteina o piridoxina para su crecimiento: son las denominadas Abiotrophia sp., que presentan una menor susceptibilidad a los antibióticos betalactámicos.34. − Otras bacterias aisladas (4%) son las pertenecientes al denominado grupo HACEK (Haemophilus parainfluenzae, H. aphrophilus, H. paraphrophilus, Aggregatibacter actinomycetemcomitans, Cardiobacterium hominis, Eikenella sp., y Kingella kingae).34. − La endocarditis micótica es más frecuente en neonatos con infección sistémica, tras cirugía cardiaca, o en niños que desarrollan un trombo intracardiaco o daño valvular por catéter venoso central, sobre todo para nutrición parenteral. Los causantes son Cándida sp. (70%), y además se han aislado Aspergillus sp., Histoplasma capsulatum, Blastomyces dermatitidis, Cryptococcus neoformans, Coccidioides immitis, Mucor sp., Torulopsis glabrata, Trichosporon beigelii, Fu‐ sarium sp., Pseudallescheria boydii.34. − La Pseudomona aeruginosa ó Serratia marscenses que es el principal agente causal de E.I. por vía parenteral y que es comúnmente hallado en drogadictos.34. − La endocarditis clínica con hemocultivos persistentemente negativos constituye el 5‐20% de los casos. Se debe a tratamiento antibiótico previo o a microorganismos difíciles de cultivar (Coxiella burnetii, Brucella, Legionella, Bartonella, Chlamydia).34. Efecto del ácido lipoteicoico sobre la activación de cinasas en cardiomiocitos Bioquímica 12 Aunque la etiología más frecuente de la endocarditis es una enfermedad bacteriana, lo cierto es que los hongos y virus también son considerados como agentes causales de la enfermedad. En otras ocasiones resulta imposible identificar el organismo responsable del desarrollo de la endocarditis.39. La mayor proporción de los casos de endocarditis son producidos por un pequeño número de bacterias, los cuales llegan al torrente sanguíneo por portales de entrada, como la cavidad bucal, la piel y las vías respiratorias. Las bacterias más frecuentemente asociadas a la E.I. incluyen: 33. Staphylococcus aureus. Es la causa más frecuente de endocarditis en la población general y también en adictos a drogas por vía parenteral. Cerca del 85% de los Staphilococcus coagulasa‐negativos que causan endocarditis de prótesis valvulares son resistentes a la meticilina. Streptococcus viridans. Responsable de endocarditis subagudas. Enterococcus. Relacionados con manipulaciones urológicas. Streptococcus pneumoniae. corresponde de 3 ‐ 7% de los casos de endocarditis en niños.38. Pseudomonas aeruginosa. Especies de Candida. Microorganismos del grupo HACEK (Haemophilus parainfluenzae, Actinobacillus, Cardiobacterium, Eikenella corrodens y Kingella kingae). Forman parte de las llamadas "endocarditis con cultivo negativo", que también pueden ser causadas por Brucella, Bartonella quintana y otra serie de microorganismos. Fig. 6. Endocarditis con cultivo negativo.42. Efecto del ácido lipoteicoico sobre la activación de cinasas en cardiomiocitos Bioquímica 13 Las infecciones en los dos meses posteriores a implantar una prótesis valvular, se denomina "endocarditis protésica precoz" y el microorganismo (µO) causante más frecuente es el Staphylococcus epidermidis. Después de este período, los gérmenes que causan endocarditis sobre válvula protésica son los mismos que sobre válvula nativa.33. En ciertos casos se nota una combinación concomitante de focos infecciosos, notablemente la tríada de endocarditis, meningitis y neumonía, conocida como la tríada de Osler, especialmente en adultos.38. La glomerulonefritis suele aparecer como consecuencia de fenómenos inmunitarios post‐infecciosos. 4.4.3.1. Bacterias Gram‐positivas. En microbiología, se denominan bacterias Gram‐positivas a aquellas bacterias que se tiñen de azul oscuro o violeta por la tinción de Gram: de aquí el nombre de "Gram‐positivas" o también "grampositivas".43, 44. Esta característica Química está íntimamente ligada a la estructura de la envoltura celular por lo que refleja un tipo natural de organización bacteriana. Son uno de los principales grupos de bacterias, y cuando se tratan como taxón se utiliza también el nombre de Posibacteria.43, 44. Las restantes son las bacterias Gram‐negativas. Fig. 7. Microfotografía de bacterias Streptococcus viridans.45. La envoltura celular de las bacterias Gram‐positivas comprende la membrana citoplasmática y una pared celular compuesta por una gruesa capa de peptidoglucano, que rodea a la anterior. La pared celular se unea la membrana citoplasmática mediante moléculas de LTA. La capa de peptidoglucano confiere una gran resistencia a estas bacterias y es la responsable de retener el tinte durante la tinción de Gram. A diferencia de las Gram‐negativas, las Gram‐positivas no presentan una segunda membrana lipídica externa a la pared celular y esta pared es mucho más gruesa.43, 44. Incluyen especies tanto móviles (vía flagelos) como inmóviles con forma de bacilo (Bacillus, Clostridium, Corynebacterium, Lactobacillus, Listeria) o coco (Staphylococcus, Streptococcus); con gruesas paredes celulares o sin ellas (Mycoplasma). Algunas especies son fotosintéticas, pero la mayoría son heterótrofas. Muchas de estas bacterias forman endosporas en condiciones desfavorables. Realmente, no todas las bacterias del grupo son Gram‐positivas (no se tiñen por la aplicación de ese método), pero se incluyen aquí por su similitud molecular con otras bacterias Gram‐positivas.43, 44. Efecto del ácido lipoteicoico sobre la activación de cinasas en cardiomiocitos Bioquímica 14 4.4.3.1.1. Estructura de las bacterias Gram‐positivas. La célula bacteriana está rodeada por una envoltura que, observada al microscopio electrónico, se presenta como una capa gruesa y homogénea, denominada pared celular. Luego en sección (corte) se observa una estructura semejante a dos líneas paralelas separando una capa menos densa; esto corresponde a la membrana plasmática. Entre la membrana plasmática y la pared celular se encuentra el periplasma o espacio periplasmático. En el interior de la membrana plasmática se encuentra el citoplasma que está constituido por una disolución acuosa, el citosol, en el cual se encuentran ribosomas y otros agregados de macromoléculas, y en el centro se ubica la zona menos densa llamada nucleoide, que contiene una madeja de hebras difícil de distinguir y cuyo principal componente es el ADN.43, 44. La pared externa de la envoltura celular de una bacteria Gram‐positiva tiene como base química fundamental el peptidoglucano, que es un polímero de N‐acetil‐ 2‐D‐glucosamina, unido en orientación ß‐1,4 con N‐acetil murámico, a éste se agregan por el grupo lactilo cuatro o más aminoácidos. Esta molécula se polimeriza gran cantidad de veces, de modo que se forma una malla especial, llamada sáculo de mureína. Dicho compuesto es de vital importancia para conservar la forma y darle rigidez a la célula bacteriana (si este compuesto no existiese, la célula reventaría debido a su gran potencial osmótico).43, 44. Fig. 8. Estructura fundamental de las bacterias Gram‐positivas.46. Las siguientes características están presentes generalmente en una bacteria Gram‐positiva: 43, 44. Membrana citoplasmática. Capa gruesa de peptidoglucano. Ácidos teicoicos y lipoteicoicos, que sirven como agentes quelantes y en ciertos tipos de adherencia. Polisacáridos de la cápsula. Si algún flagelo está presente, este contiene dos anillos como soporte en oposición a los cuatro que existen en bacterias Gram‐negativas porque las bacterias Gram‐positivas tienen solamente una capa membranal. Efecto del ácido lipoteicoico sobre la activación de cinasas en cardiomiocitos Bioquímica 15 Tanto las bacterias Gram‐positivas como las Gram‐negativas pueden presentar una capa superficial cristalina denominada capa S. En las bacterias Gram‐negativas, la capa S está unida directamente a la membrana externa. En las bacterias Gram‐positivas, la capa S está unida a la capa de peptidoglucano. Es única en las bacterias Gram‐positivas la presencia de ácidos teicoicos en la pared celular. Algunos ácidos teicoicos particulares y el LTA, tienen un componente lipídico y pueden asistir en el anclaje del peptidoglucano, en tanto el componente lipídico sea integrado en la membrana.43, 44. Fig. 9. Estructura de las bacterias Gram‐positivas.47. 4.4.4. Patogenia. En casi todos los casos de E.I., los microorganismos necesitan un sitio de fijación, tal como una lesión en el endotelio, es decir, la membrana celular que recubre a los vasos sanguíneos, o un trombo no infectado y otras lesiones cardíacas como el prolapso e insuficiencia mitral, una estenosis aórtica y la cardiopatía reumática frecuente en países en vías de desarrollo. El lupus eritematoso sistémico y patologías de hipercoagulabilidad pueden favorecer la deposición de vegetaciones y de microorganismos en ellos. Las bacterias más virulentas pueden adherirse directamente al endotelio intacto.33. Las bacterias que causan endocarditis se ven favorecidas por la presencia en sus superficies de proteínas fijadoras, como los glucanos sobre los Streptococcus y las proteínas fijadoras de fibrina sobre el S. aureus. Una vez adheridas las bacterias, se forma una densa red de plaquetas, fibrina y microorganismos. Estas estructuras pueden embolizar y causar infartos en sitios distantes del corazón.33. La causa más probable de endocarditis bacteriana asociada a la válvula tricúspide es el uso intravenoso de drogas ilícitas. La jeringa endovenosa puede introducir bacterias de la piel al torrente sanguíneo, las cuales ganan acceso a la válvula tricúspide. En este tipo de individuos, el Staphylococcus aureus es el organismo causal en 60‐90% de los casos.33. Efecto del ácido lipoteicoico sobre la activación de cinasas en cardiomiocitos Bioquímica 16 4.4.5. Cuadro clínico. En las endocarditis, los síntomas pueden generarse de un modo lento (subagudo) menos grave, dependiendo del µO infectante, que puede prolongarse semanas o meses, o en cambio, de modo repentino (agudo), producido por microorganismos virulentos. No siempre existe una clara separación entre la forma aguda y la subaguda. En más del 50% de los pacientes se nota: 33, 39. Debilidad y fatiga. Escalofríos. Fiebre. Soplo cardíaco. En menos de la mitad de los pacientes puede verse: Pérdida de peso. Sudoración excesiva y/o sudoración nocturna, puede ser severa. Dificultad para respirar con la actividad. Dolores musculares. Palidez. Dolores articulares. Sangre en la orina u orina de color anormal. Inflamación de pies, piernas o abdomen. Lesiones de Janeway, (manchas cutáneas rojas e indoloras, localizadas en las palmas de las manos y en las plantas de los pies).48. Ganglios rojos y dolorosos en las yemas de los dedos de la manos y de los pies (llamados nódulos de Osler).48. Acropaquia o dedos hipocráticos. Fig. 10. A) Lesiones de Janeway. B) Nódulos de Osler. C) Acropaquia.48. Efecto del ácido lipoteicoico sobre la activación de cinasas en cardiomiocitos Bioquímica 17 4.4.6. Diagnóstico. El grado de sospecha se incrementa en el momento en el que existen antecedentes de una cardiopatía congénita, consumo intravenoso de drogas, fiebre reumática o una intervención dental reciente. El examen físico puede mostrar una hipertrofia del bazo (esplenomegalia).39. El médico puede detectar un nuevo soplo cardiaco o un cambio en un soplo cardíaco previo, lo cual está presente en cerca de la mitad de los pacientes con endocarditis. El examen de las uñas puede mostrar hemorragias en astilla.33, 48. El examen oftalmológico puede mostrar hemorragias retínales caracterizadas por un área central clara (llamada manchas de Roth) y petequias (pequeños puntos de hemorragia) que se pueden detectar en la conjuntiva. Las puntas de los dedos de las manos se pueden agrandar y las uñas pueden encorvarse(dedos hipocráticos).39. Fig. 11. Dedos hipocráticos. 49. Exámenes: Hemocultivo repetitivo y pruebas de sensibilidad (la mejor prueba para la detección). Serología para ciertas bacterias que pueden ser difíciles de detectar por medio de hemocultivo. Electrocardiograma (ECG). ESR (tasa de sedimentación eritrocítica, elevada en <90 de los pacientes).33. Factor reumatoide y complejos inmunes circulantes. CSC (Conteo Sanguineo Completo) puede mostrar un conteo alto de glóbulos blancos y/o una anemia microcítica de bajo grado. Radiografía del tórax. Ecocardiograma transesofágico en adultos y transtorácico en niños.38. El diagnóstico diferencial debe hacerse con el síndrome antifosfolípidos, neoplasmas cardíacos, la enfermedad de Lyme, algunas formas de artritis y el lupus eritematoso sistémico.37. En cerca del 10% de los casos los cultivos resultarán negativos, la mitad de los cuales se debe a la administración de antibióticos antes de la toma de la muestra.33. Efecto del ácido lipoteicoico sobre la activación de cinasas en cardiomiocitos Bioquímica 18 4.4.6.1. Criterios de Duke. Los criterios de Duke consisten en un esquema sumamente sensible y específico para el diagnóstico de una E.I. y se dividen en dos, criterios mayores y criterios menores. Tabla 2. Criterios para el diagnóstico de una E.I. 48, 50. Efecto del ácido lipoteicoico sobre la activación de cinasas en cardiomiocitos Bioquímica 19 4.4.7. Tratamiento. Con cierta frecuencia, se hace necesario hospitalizar al paciente con el fin de administrarle tratamiento intravenoso de carácter antibiótico.39. Es necesaria la antibioterapia por un tiempo prolongado para erradicar la bacteria de las cámaras y válvulas cardíacas. Cuando el tratamiento es multidisciplinario, en especial con la intervención de un equipo quirúrgico la sobrevida mejora de un 33% a un 88%, especialmente en niños.38. Frecuentemente, este proceso terapéutico se prolonga durante 6 semanas. Además, el antibiótico seleccionado debe ser específico para el organismo involucrado en esta dolencia, lo cual se determina a través de un hemocultivo y de las importantes pruebas de sensibilidad. La frecuencia de eventos trombóticos se reduce con la administración de antibióticos.33. En el caso de que se desarrolle una insuficiencia cardíaca como resultado de la afección valvular del músculo cardiaco o si el fenómeno infeccioso se está separando en fragmentos pequeños, dando lugar a una extensa una serie de accidentes cerebrovasculares, o existe evidencia de lesión a un órgano, por lo general se hace necesaria una cirugía para remplazar la válvula cardíaca afectada.33. 4.4.8. Complicaciones.39. Émbolos sanguíneos o coágulos infectados a partir de endocarditis que se desplazan al cerebro, riñones, pulmones o abdomen, ocasionando daños de diferente gravedad e infección a estos órganos. Insuficiencia cardíaca congestiva si el tratamiento se retrasa. Arritmias. Daño grave de válvulas cardíacas. Evento cerebrovascular (ECV). Glomerulonefritis. Cambios cerebrales o del sistema nervioso. Absceso cerebral. Ictericia. Efecto del ácido lipoteicoico sobre la activación de cinasas en cardiomiocitos Bioquímica 20 4.4.9. Protocolos de prevención. Debido a que la bacteremia es el paso crítico en la patogénesis de la E.I., la profilaxis antibiótica se aceptó como el régimen de elección en su prevención en los casos de pacientes de riesgo que fuesen a ser sometidos a tratamientos potencialmente causantes de bacteremia. Las organizaciones internacionales han publicado documentos de consenso y guías a lo largo de los años a propósito de esta práctica. Sin embargo, a pesar de que estas recomendaciones son seguidas mayoritariamente, no existen ensayos clínicos controlados aleatorizados prospectivos a gran escala publicados que muestren la eficacia de la profilaxis antibiótica; por ello, estas prácticas han sido criticadas duramente.51. Las nuevas guías son más restrictivas en el uso de antibióticos que las anteriores, ya que se asume que sólo un pequeñísimo número de casos de E.I. podrían prevenirse con la profilaxis antibiótica, incluso aunque esta fuera un 100% efectiva. Los primeros en publicar unas recomendaciones con profundos cambios fueron los franceses, en 2002. En esta guía se recomendaba que la profilaxis antibiótica fuese opcional en pacientes en riesgo de sufrir E.I. y se mantuviese en pacientes con alto riesgo de desarrollar la enfermedad. En esta misma línea, y debido a la falta de estudios aleatorizados que demuestren la eficacia de la profilaxis antibiótica, la BSAC decidió utilizar profilaxis antibiótica solamente en pacientes con alto riesgo de sufrir E.I., y que tuvieran mayor riesgo de fallecer en caso de desarrollarla. Además, se limitaron los procedimientos dentales en los que era necesaria la profilaxis a aquellos que conllevasen manipulación dentogingival.51. La AHA, en 2007, también limitó el uso de profilaxis antibiótica previa a los procedimientos dentales y la eliminó de los procedimientos gastrointestinales y genitourinarios. Este organismo basó estas recomendaciones en estudios in vitro, en datos de estudios sobre animales y en estudios clínicos retrospectivos y prospectivos, llegando a las siguientes conclusiones.51. En primer lugar, la profilaxis antibiótica sólo debería aplicarse en pacientes de alto riesgo de sufrir E.I. y con peor pronóstico si llegan a desarrollarla; estas patologías de alto riesgo se detallan en la tabla 3. Tabla 3. Pacientes con riesgo de sufrir E.I. en los cuales la profilaxis antibiótica está recomendada previa al tratamiento dental.40. Basada en la guía de la AHA de 2007. Efecto del ácido lipoteicoico sobre la activación de cinasas en cardiomiocitos Bioquímica 21 Segundo, los procedimientos dentales en los que se debe aplicar la profilaxis antibiótica en pacientes de alto riesgo son únicamente aquellos que implican manipulación del tejido gingival o de la región periapical, o una perforación de la mucosa oral y en tercer lugar, se señala que el antibiótico debe ser administrado 30‐60 minutos antes del procedimiento dental. Si esto no ha sido posible, la dosis se puede administrar hasta dos horas tras el procedimiento. El antibiótico de elección continúa siendo la amoxicilina.51. Los antibióticos a usar en casos de alergias u otras situaciones especiales se recogen en la tabla 4. Tabla 4. Antibióticos de primera elección recomendados para la prevención de la E.I. previa al tratamiento dental.40 Basada en la guía de la AHA de 2007. La AHA también indica no emplear cefalosporinas en caso de antecedente de anafilaxia, angioedema o urticaria tras la administración de penicilina o derivados.51. El NICE fue más allá y recomendó no utilizar profilaxis antibiótica en ningún paciente en riesgo de sufrir E.I. antes de algún procedimiento dental. Se señaló una lista de condiciones cardiacas con alto riesgo de sufrir E.I. para destacar la importancia de mantener una buena higiene oral y aumentar la vigilancia en estos pacientes.51. La ESC, de modo similar a la AHA, recomendó utilizar solamente profilaxis antibiótica en los pacientes en mayor riesgo de sufrir E.I. ante los procedimientos dentales que impliquen manipulación del tejido gingival o de la región periapical, o una perforación de la mucosa oral, y eliminó la profilaxis antibiótica de losdemás procedimientos quirúrgicos en que se aplicaba.51. En la tabla 5 se comparan estas diferentes recomendaciones. Se destacan tres razones para este cambio en las guías: 52 1) Actualmente existe una fuerte evidencia de que la bacteremia por microorganismos causantes de la E.I. ocurre de manera espontánea por actividades de la vida diaria, como el cepillado dental. 2) Son muy pocos los casos de E.I. que pueden relacionarse razonablemente con un procedimiento anterior, y es más probable que se deban a actividades de la vida diaria. 3) Los profesionales de la salud son los que deben ocuparse de los pacientes en quienes se espera un peor desenlace si llegan a padecer una E.I. Efecto del ácido lipoteicoico sobre la activación de cinasas en cardiomiocitos Bioquímica 22 Tabla 5. Comparación de las recomendaciones para la profilaxis antibiótica de la E.I.53. AHA: Asociación Americana del Corazón; BSAC: Sociedad Británica para la Terapia Antimicrobiana; ESC: Sociedad Europea de Cardiología; NICE: Instituto Nacional para la Salud y la Excelencia Clínica del Reino Unido. Otro de los principales motivos por los que se pone en duda esta medida estriba en la relación costo‐beneficio que tiene la administración de antibióticos de manera preventiva; en los últimos años se ha ido incrementando el número de microorganismos resistentes a los antibióticos en la cavidad oral.8, 54. Esta circunstancia ha hecho que los antibióticos útiles en el pasado vean disminuida su eficacia actualmente. Considerando que el consumo de antibióticos en odontología supone hasta el 10% del consumo de antibióticos en la comunidad, como se ha comentado, es posible sospechar un grado de imputabilidad no despreciable en la selección de resistencias por tratamientos antimicrobianos en odontología.7, 10, 55. Además, el uso de antibióticos no está exento de riesgos; se dice que el 2,9% de las reacciones adversas a fármacos son el resultado del uso de amoxicilina, incluyendo reacciones anafilácticas, reacciones en la piel, alteraciones gastrointestinales, problemas hepáticos y complicaciones hematológicas. Cuanto mayor sea el uso indiscriminado de antibióticos, mayor será la posibilidad de que el riesgo de aparición de reacciones adversas a los antibióticos pueda exceder el riesgo de aparición de E.I., habiéndose señalado que el riesgo de muerte por anafilaxia debida a la amoxicilina es cinco veces mayor que el riesgo de desarrollar una E.I.10, 22, 56. Sin embargo, dada la gran mortalidad que presenta la E.I., en muchos países se exceden las recomendaciones de profilaxis antibiótica debido, sobre todo, al miedo a las consecuencias médico‐legales.56, 57. Además, se ha señalado por algunos autores58‐60 que ni los dentistas ni los cardiólogos informan adecuadamente a los pacientes sobre la E.I., ni están bien informados ni actualizados en cuanto a las recomendaciones sobre la profilaxis antibiótica para la E.I., lo que sugiere que la difusión de estas recomendaciones no es adecuada, y sería de importancia a pesar de que la frecuencia con que los dentistas encuentran pacientes de alto riesgo es muy baja. Efecto del ácido lipoteicoico sobre la activación de cinasas en cardiomiocitos Bioquímica 23 4.5. Efectos moleculares inducidos por patógenos. 4.5.1. Interacción entre PAMP y PRR. El sistema inmune innato constituye la primera línea de defensa que impide la invasión y diseminación de los patógenos. Las células del sistema inmune innato reconocen un patrón molecular común y constante de la superficie de los microorganismos denominado PAMP, a través de los receptores reconocedores de patrones (PRR). Los PRR se expresan fundamentalmente en la superficie de las células que primero entran en contacto con el patógeno durante la infección (células de la superficie epitelial) y en células presentadoras de antígeno (células dendríticas y monocitos/macrófagos); también se encuentran presentes en compartimentos intracelulares, en el torrente circulatorio y en fluidos tisulares.61. Entre los principales PAMP que actúan como dianas para la activación del sistema inmune innato se encuentran el LPS, ácido teicoico, secuencias de DNA CpG no metiladas, manosa y RNA bicatenario característico de virus. Estos patrones moleculares presentes en los microorganismos patógenos presentan una serie de propiedades comunes: 61. Son característicos de los microorganismos y no se encuentran presentes en las células del huésped, característica que permite al sistema inmune innato distinguir entre antígenos propios y extraños. Son invariables, lo que permite que con un número limitado de PRR se detecte la presencia de cualquier patógeno. Ej.: el reconocimiento del lípido A característico del LPS permite a un único PRR detectar la presencia de cualquier infección bacteriana por Gram‐negativas. Son esenciales para la supervivencia o patogenicidad del patógeno por lo que sus mutaciones son letales para el µO y por tanto permanecen invariables pudiendo ser reconocidos por los PRR. Hay distintos tipos de proteínas que presentan características de PRR capaces de reconocer los patrones moleculares asociados a patógenos, entre los cuales, hay que destacar los TLR. Los macrófagos y las células dendríticas pueden usar sus “receptores semejantes a Toll” para clasificar al patógeno invasor y responder de forma personalizada. Los diez TLR conocidos en humanos hasta el momento, bien de forma individualizada o bien formando heterodímeros son capaces de reconocer prácticamente cualquier agente infeccioso.61. La activación de los PRR a través de los PAMP conlleva una doble función: 61. 1. Activar distintos procesos característicos del sistema inmune innato, como puede ser la fagocitosis, opsonización, producción de mediadores de la inflamación, etc., con el fin de impedir la diseminación del patógeno antes de que se desarrolle la inmunidad adquirida. 2. Establecer una conexión entre la inmunidad innata y adquirida. Efecto del ácido lipoteicoico sobre la activación de cinasas en cardiomiocitos Bioquímica 24 4.5.2. Receptores semejantes a Toll. La proteína Toll, un receptor transmembranal, fue identificada originalmente en Drosophila como una molécula esencial en la determinación de la polaridad dorso‐ventral durante la embriogénesis de la mosca.62. Posteriormente se describió la función de Toll en la respuesta inmunitaria en Drosophila, organismo que, sin presentar respuesta inmunitaria adquirida, es muy resistente a las infecciones microbianas, debido a la capacidad de síntesis de péptidos antimicrobianos muy potentes. La deleción de Toll provoca un fenotipo inmunodeficiente caracterizado por la falta de expresión de diversos genes inmunitarios, incluyendo el gen que codifica para el péptido antifúngico drosomicina, y por una marcada susceptibilidad a infecciones por hongos y bacterias Gram‐positivas. Posteriormente se ha descrito que el genoma de Drosophila codifica otras 8 proteínas más de la familia Toll, cuyas funciones no están claras, pero se relacionan todas ellas con la resistencia frente a diferentes patógenos.63. Fig. 12. Drosophila melanogaster.64. En 1990 se descubrió la primera proteína humana relacionada con los receptores Toll de Drosophila, a la que se denominó TLR1.65. El descubrimiento de proteínas homólogas a la proteína Toll en mamífero planteó el estudio de su posible función en la respuesta inmunitaria innata.66. En 1997 se caracterizó otra proteína de la familiaTLR en humanos (TLR4), a la que se implicó en la respuesta inmunitaria innata, ya que causaba la inducción de genes relacionados con citocinas y otras moléculas coestimulatorias.67. Posteriormente se implicó al receptor TLR4 en la respuesta frente al LPS de bacterias Gram‐negativas. Durante años se había considerado a la molécula CD14 como el receptor responsable de los efectos del lipolisacárido en macrófagos, monocitos y neutrófilos, aunque dicho papel no estaba claro, ya que esta molécula no presenta dominios intracelulares responsables de la transducción de señal. Numerosos estudios sugerían que el CD14 debía actuar asociado con otras proteínas transmembrana capaces de llevar a cabo la transducción de señal tras el reconocimiento del ligando. Empleando ratones C3H/HeJ y C57BL/10ScCr se determinó que el receptor TLR4 está implicado en la transducción de señal en respuesta al lipolisacárido.68, 69. Efecto del ácido lipoteicoico sobre la activación de cinasas en cardiomiocitos Bioquímica 25 Los ratones C3H/HeJ presentan una mutación puntual en la que un residuo de prolina de la región intracitoplasmática del gen tlr4 se sustituye por uno de histidina, con la consiguiente pérdida de funcionalidad, ya que la prolina es esencial para que se produzca la transducción de señal. Los ratones C57BL/10ScCr contienen de manera natural una delección cromosomal en el locus tlr4. La función de TLR4 en el reconocimiento del LPS quedó confirmada posteriormente al obtener y analizar ratones “Knock‐Out” (KO) para dicho receptor.70. Tabla 5. Receptores semejantes a Toll.71. El descubrimiento de los TLR marcó el comienzo de una nueva etapa en el estudio de la regulación de la respuesta inmunitaria frente a microorganismos patógenos. En la actualidad se han descrito 13 receptores TLR en ratón y 10 en humanos, aunque no todos funcionales. Estos TLR participan en el reconocimiento de diferentes patógenos y en la inducción de una respuesta inmunitaria innata frente a ellos, aunque también se les ha implicado en el desarrollo de la respuesta específica y en otras funciones no relacionadas con la respuesta frente a microorganismos patógenos, como enfermedades inflamatorias y autoinmunes.72‐ 74. Efecto del ácido lipoteicoico sobre la activación de cinasas en cardiomiocitos Bioquímica 26 4.5.2.1. Estructura de los receptores semejantes a Toll. 4.5.2.1.1. Dominio extracelular. La superfamilia de las proteínas de repeticiones ricas de leucina (LRR) presenta diversas funciones y localización celular y han sido aisladas de una gran variedad de organismos. Los miembros de LRR están asociados a la membrana celular, por ejemplo la familia de Trk de receptores de neurotrofina, también están anclados a la membrana celular por medio de la unión a glucofosfatidilinosítol (GPI), como la proteína conectina en Drosophila y finalmente se encuentran también en el citoplasma de la célula, ejemplo el inhibidor de ribonucleasa.75. El dominio extracelular en los receptores Toll es una LRR, esta región está conformada por módulos cortos de proteína formados de entre 20 a 29 aminoácidos, que se caracterizan por una porción de residuos hidrofóbicos en las regiones extracelular, membranal y citoplásmica. Un subgrupo de la superfamilia de LRR colinda con residuos de cisteína, esta organización es una propiedad de proteínas adhesivas y de algunos receptores entre los que se incluyen a la proteína activadora RP105 presente en células B, que es una glicoproteína rica en leucina, así mismo el antígeno oncofetal asociado a la metástasis 5T4, componentes de la glicoproteína en plaqueta denominada complejo I6‐V‐IX, los receptores Toll presentes en Drosophila y la familia de TLR en mamíferos.75. Muchos miembros de la familia de LRR están involucrados en el proceso de embriogénesis y desarrollo. Toll fue identificado por mutagénesis en Drosophila y reveló ser un mediador crítico de la embrio‐ventralización de Drosophila, y se caracteriza porque contiene dominios LRR y participa en el desarrollo de la glía media y rutas del axón comisural en el sistema nervioso.76. Recientemente, muchos miembros de la familia LRR han sido implicados en el desarrollo y mantenimiento de la región neural en humanos entre los que incluyen a homólogos Slit.76. Por otra parte se ha observado que alteraciones en el patrón de expresión de LRR conduce al desarrollo de enfermedades neurodegenerativas. La función precisa de los LRR no ha sido completamente esclarecida aunque hay algunas evidencias que los asocian al establecimiento del contacto célula‐célula y a la interacción con ligandos. Por ejemplo, la proteína caoptina presente en Drosophila está compuesta casi exclusivamente por LRR y se ha caracterizado como un mediador de la adhesión de células heterotrópicas y en sitios de interacción celular.77, 78. Las moléculas Toll participan en la adhesión celular mediante la modulación de señales extracelulares que conducen a la activación de otras moléculas de adhesión en la superficie celular. Por otra parte se ha demostrado que mutaciones en el dominio LRR, particularmente en el sitio que interactúa con la membrana y en la que se encuentran los residuos de cisteína conduce a la activación permanente de estos receptores.79. La deleción completa de la porción extracelular de LRR de los receptores Toll conduce a un aumento de la función de los mismos, lo que sugiere normalmente que la activación de transducción de señales de estos receptores está regulada negativamente por el dominio extracelular. Efecto del ácido lipoteicoico sobre la activación de cinasas en cardiomiocitos Bioquímica 27 La cascada de señales de transducción activada por la interacción de un ligando con su receptor Toll también activa el sistema de defensa antimicrobial no específico.79. En insectos y plantas el reconocimiento de los patógenos es mediado por los PRR, que identifican las estructuras moleculares llamadas PAMP, comunes a diferentes grupos de microorganismos.80. Fig. 13. Estructura de los TLR.81. En respuesta a la activación de los receptores PRR las células sintetizan péptidos antimicrobianos y citocinas efectoras que activan componentes adicionales del sistema inmunitario del huésped. Este sistema de inmunidad innata también existe en los vertebrados. Los PRR celulares se localizan en las células efectoras del sistema inmunológico innato, como monocitos, macrófagos, células dendríticas, células B, células asesinas naturales, células epiteliales y células que presentan antígenos en la superficie de las mucosas. 80. Estos receptores estimulan la activación y diferenciación de linfocitos específicos, por lo tanto una señal recibida e interpretada por un mecanismo de defensa no específico y no clonal es directamente mejorada por la respuesta inmunológica adaptativa, un ejemplo de lo anterior son las células dendríticas (DC) que funcionan como centinelas en la primera línea de defensa del huésped y juegan un papel importante como las células presentadoras de antígenos (APC) en la formación de las respuestas inmunológicas. Las células dendríticas inmaduras residen en los tejidos no linfoides como la piel. El estímulo bacteriano puede inducir a las DC a liberar citocinas como el factor de necrosis tumoral‐α (TNFα) o la interleucina 12 (IL‐12), las cuales son importantes para la diferenciación de células T en células Th1.80. La habilidad inductora de las citocinas depende del tipo de estímuloen las células dendríticas. Por ejemplo, el dinucleótido guanosina‐fosfato citosina de DNA (CpG DNA) encontrado con mayor frecuencia en procariotos que en DNA de vertebrados puede estimular a las DC a producir más IL‐12, en comparación que con el estímulo mediado por LPS, aunque ambos estímulos poseen la habilidad de inducir Th1. Esos estímulos inducen a la sobrerregulación de moléculas coestimulatorias en DC incluyendo CD40, CD80 y CD86.80. Este paso llamado maduración de las DC es crucial para la activación de las células T. En respuesta al estímulo patogénico las DC migran hacia áreas de células T en órganos linfoides secundarios. Esta activación genera respuestas inmunológicas tipo 1 (innatas) contra los patógenos. Aunque todavía no se conoce cómo, se ha implicado la participación de los TLR en las funciones de las DC.80. Efecto del ácido lipoteicoico sobre la activación de cinasas en cardiomiocitos Bioquímica 28 4.5.2.1.2. Dominio citoplasmático de IL1‐R. Existe una gran homología entre el dominio citoplasmático de los receptores Toll de Drosophila y el receptor de interleucina‐1β (IL1‐R) de mamíferos. Se ha demostrado así mismo que las moléculas que participan en las vías de transducción de los receptores Toll son similares a la que utilizan cuando se activa al IL1‐R. Estas similitudes se extienden a los sistemas de defensa de aves, mamíferos y plantas cuando se exponen a diferentes patógenos.82. Como es bien sabido, la IL‐1β es un regulador de las respuestas inflamatoria e inmunológica y tiene efectos en casi todas las células del cuerpo. Más de 90 genes están regulados por IL‐1β, incluyendo a genes para citocinas, receptores de citocinas, factores de crecimiento, moléculas de adhesión, componentes de la matriz celular y moléculas reactivas de la fase aguda de infección.82. Un gran número de investigaciones se han enfocado en la caracterización de la vía de transducción involucrada desde la activación del receptor a IL‐1β hasta la translocación del factor de transcripción NFκB, el cual es muy importante en la respuesta inmunológica e inflamatoria.82. Se ha caracterizado que el sistema prototípico de IL‐1βR/NFκB consta de múltiples intermediarios que culminan en la translocación de NFκB al núcleo y la subsecuente activación transcripcional de genes efectores. La ruta de señalización de IL1‐R involucra el reclutamiento de la proteína adaptadora MyD88, la cual une a IRAK e IRAK‐2 que son dos cinasas de residuos de serina y treonina, estas cinasas posteriormente se asocian y activan a la proteína adaptadora TRAF6, que a su vez se asocia con la cinasa inductora de NF‐κB (NIK). NIK activa el complejo cinasas de IκB (IKK‐α y β), permitiendo la fosforilación y la degradación de IκB y la liberación y translocación de NFκB.82. 4.5.3. Ligandos de los TLR. Hasta este momento se han descrito 13 TLR en mamíferos, 10 en humanos y 13 en ratón. TLR1‐9 están presentes en humanos y ratones.73, 83. TLR10 es probablemente funcional en humanos, sin embargo el extremo C‐terminal del gen Tlr10 en ratón presenta una secuencia no relacionada, lo que indica que el TLR10 de ratón no es funcional. De la misma manera, TLR11 de ratón es funcional, pero el gen del receptor TLR11 humano presenta un codón de “stop” en la región codificante de la proteína, lo que provoca que el receptor no se exprese. Mediante comparación de las secuencias peptídicas y de la estructura de los genes, los TLR pueden clasificarse filogenéticamente en diversas subfamilias (Fig. 15).73, 83. Efecto del ácido lipoteicoico sobre la activación de cinasas en cardiomiocitos Bioquímica 29 Fig. 14. Clasificación filogenética de los TLR, humanos (h) y murinos (m).74. Actualmente se han caracterizado TLR no únicamente en mamíferos, sino que se han clonado TLR en otros vertebrados, como peces agnatos, y varios invertebrados como la ascidia, el erizo de mar, el cangrejo de mar o el camarón.58. Aunque durante los últimos años se han caracterizado diferentes ligandos para los distintos TLR, todavía no se conocen los ligandos fisiológicos para algunos TLR y con gran probabilidad se seguirán descubriendo ligandos adicionales a los ya descritos. La gran mayoría de los ligandos caracterizados corresponden a estructuras microbianas conservadas (PAMP), presentes en bacterias, hongos y virus. También se ha descrito que ligandos endógenos, procedentes del hospedador, son reconocidos por algún TLR, especialmente por el TLR4. Por último, también se ha descrito que algunos compuestos sintéticos (drogas antivíricas) pueden interaccionar como ligandos con ciertos TLR, aunque obviamente no pueden considerarse ligandos fisiológicos (fig. 16).74, 83. Fig. 15. Ligandos de TLR y proteínas adaptadoras de transducción de señal.84. Efecto del ácido lipoteicoico sobre la activación de cinasas en cardiomiocitos Bioquímica 30 4.5.3.1. TLR2. TLR2 reconoce una amplia variedad de componentes microbianos; estos incluyen lipoproteínas y lipopéptidos de bacterias Gram‐negativas, micoplasmas y espiroquetas, peptidoglucano y el LTA de bacterias Gram‐positivas, lipoarabinomanano de micobacterias, glicoinositol fosfolípidos de Trypanosoma cruzi, porinas de Neisseria sp. Una modulina de Staphylococcus epidermidis, una hemaglutinina del virus del sarampión, zimosán (ligando fúngico) y glicolípidos de Treponema maltophilum. Además, TLR2 también reconoce varios tipos de LPS atípicos de Leptospira interrogans, Helicobacter pylori y Porphyromonas gingivalis, a diferencia de TLR4, que reconoce LPS de enterobacterias.83. Estos tres tipos de LPS atípicos difieren del LPS de enterobacterias en el número de cadenas aciladas en el lípido A, lo que probablemente confiere un reconocimiento diferencial. Sin embargo, un estudio reciente indica que las preparaciones de LPS procedente de P. gingivalis suelen estar contaminadas con lipoproteínas que activan a TLR2, y que este LPS solo activa a TLR2 muy débilmente. Por tanto, son necesarios más estudios para comprobar si algunos LPS son reconocidos por TLR2, y no por TLR4.83. El hecho de que el receptor TLR2 sea capaz de reconocer esta gran variedad de ligandos puede deberse a su capacidad de asociación con TLR1 y TLR6, formando heterodímeros, lo que le confiere la posibilidad de discriminar entre diferentes componentes microbianos. La interacción TLR2/TLR6 es necesaria para el reconocimiento de diacil‐lipopéptidos, mientras que la cooperación entre TLR2 y TLR1 participa en el reconocimiento de triacil‐lipopéptidos. Por lo tanto, TLR1 y TLR6 cooperan funcionalmente con TLR2 discriminando diferencias estructurales en lipopéptidos.85, 86. Además, el receptor CD14 puede actuar aumentando la eficiencia en el reconocimiento por TLR2 de algunos de sus ligandos.86. El zimosán, una partícula compleja formada por glucanos, manano, proteínas, quitina y glicolípidos, obtenida a partir de la pared celular de Saccharomyces cerevisiae, fue descrito como ligando del receptor TLR2 en el año 1999.87. Actualmente se sabe que el zimosán induce la señalización a través del heterodímero TLR2/TLR6. Aunque no se ha caracterizado el componente del zimosán responsable de la interacción con el receptor, parece ser que dicha interacción no está mediada por el glucano, ya que al eliminar del zimosán los demás componentes mediante hidrólisis alcalina, pierde la capacidad de activar por TLR2.88. En cambio, el glucano del zimosán es el componente reconocido por el receptor
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