Glicocálix en endotoxemia y sepsis

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Glicocálix  en  endotoxemia  y  sepsis
Teniendo  en  cuenta  la  naturaleza  sistémica  de  la  septicemia,  
el  endotelio  vascular  representa  la  primera  línea  de  exposición  a  
las  endotoxinas  bacterianas.  La  disfunción  endotelial  y  el  deterioro  
de  la  microcirculación  se  desarrollan  en  el  curso  de  la  sepsis  y  
determinan  su  gravedad  y  duración8,9.  Este  papel  de  la  
microcirculación  y  el  endotelio  microvascular  en  la  patogenia  de  la  
insuficiencia  multiorgánica  séptica  se  conoce  desde  hace  
décadas,1,10e12,  pero  estudios  recientes  han  implicado  al  
endotelio  endotelial.  glicocálix  (EG)  en  al  menos  algunas  
manifestaciones  de  disfunción  endotelial  en  la  sepsis.10e13  
Nosotros  y  otros  hemos  demostrado  que  las  estrategias  
preventivas  para  reducir  la  degradación  de  EG  dan  como  resultado  
una  mejor  supervivencia  en  ratones  con  sepsis  
polimicrobiana.10,13,14  La  pérdida  global  de  EG  en  la  sepsis  polimicrobiana  ha  sido  documentado  por  Song  et  al14  usando  dilución
Michael  S.  Goligorsky*yz  y  Dong  Sunz
“síndrome  de  disfunción  endotelial  severa  en  respuesta  a  infección  
intravascular  y  extravascular”7,  pp.1743  vino  el  énfasis  en  el  papel  
crucial  de  la  alteración  de  la  microcirculación  a  los  órganos  vitales  
como  el  mecanismo  principal  de  la  sepsis  y  el  shock  séptico.
La  sepsis  es  una  manifestación  clínica  ominosa  de  una  infección  
generalizada  grave  que  conduce  a  secuelas  multiorgánicas  
sistémicas  como  hipotensión,  síndrome  de  dificultad  respiratoria  
aguda,  insuficiencia  renal  y  acidosis  láctica,  entre  otras.  Afecta  a  
>750  000  personas  cada  año  solo  en  los  Estados  Unidos  y  tiene  
una  tasa  de  mortalidad  del  28%  al  50%.  Una  de  las  causas  
moleculares  clave  de  la  septicemia  por  gramnegativos  es  un  
componente  de  la  membrana  externa  de  las  bacterias  
gramnegativas,  el  lipopolisacárido  (LPS).  Se  une  con  alta  afinidad  
a  las  glicoproteínas  de  unión  a  LPS  y  activa  el  receptor  tipo  Toll  
(TLR)­4  y  el  correceptor  CD14  expresado  en  monocitos/macrófagos  
y  células  endoteliales  para  inducir  la  secreción  de  citoquinas  
proinflamatorias.1  Sin  embargo,  este  no  es  el  único  y,  quizás,  no  
el  principal  mecanismo  patogénico  de  LPS.
Los  ensayos  clínicos  recientes  de  los  inhibidores  de  TLR4  no  han  
producido  una  mejora  esperada  de  la  sepsis  grave .  ha  sido  
considerado  como  el  principal  mecanismo  patogénico  de  la  
sepsis.4,5  La  incidencia  de  sepsis  está  en  aumento,  mientras  que  
la  tasa  de  mortalidad  se  mantiene  en  un  nivel  de  alrededor  del  
30%.6  Con  el  cambio  conceptual  de  la  idea  de  un  
“desproporcionado”7 ,pp.1743  respuesta  de  citoquinas  a  la  
infección  en  choque  séptico  a  la  de  un
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Aceptado  para  su  publicación  el  
6  de  junio  de  2019.
El  Diario  Americano  de  Patología,  vol.  190,  núm.  4,  abril  de  2020
Dirija  la  correspondencia  a  Michael  
S.  Goligorsky,  MD,  Ph.D.,  New  York  
Medical  College,  15  Dana  Rd.,  Basic  Sci  
ences  Bldg.,  Valhalla,  NY  10595.  
Correo  electrónico:  michael_  
goligorsky@nymc.edu .
Con  el  apoyo  de  la  subvención  NIH  HL144528  (MSG  y  DS).
De  los  Departamentos  de  Medicina,*  Farmacologíay  y  Fisiología,z  New  York  Medical  College,  Valhalla,  Nueva  York
Divulgaciones:  Ninguna  declarada.
Este  artículo  forma  parte  de  una  serie  de  revisiones  sobre  el  glucocáliz  en  enfermedades  
humanas.  Ninguna  persona  del  New  York  Medical  College  participó  en  el  proceso  de  revisión  por  
pares  o  en  la  disposición  final  de  este  artículo.
Junto  con  el  reconocimiento  del  papel  crucial  desempeñado  por  la  disfunción  endotelial  que  desencadena  
secundariamente  complicaciones  cardiovasculares,  pulmonares  y  renales,  el  enfoque  de  investigación  se  ha  
extendido  hacia  el  glucocáliz  endotelial.  Este  delicado  revestimiento  de  células,  incluido  el  endotelio  vascular,  
regula  la  permeabilidad,  el  tráfico  de  leucocitos,  la  producción  de  óxido  nítrico  y  la  coagulación,  y  alberga  
diversos  factores  de  crecimiento  y  supervivencia.  En  este  breve  resumen,  discutimos  las  firmas  metabólicas  
de  la  sepsis  en  relación  con  la  pérdida  de  la  integridad  del  glucocáliz  y  destacamos  la  contribución  de  varias  
proteasas,  heparanasa  e  hialuronidasa  al  desprendimiento  del  glucocáliz.  Se  presentan  de  manera  concisa  las  
manifestaciones  clínicas  de  la  degradación  del  glucocáliz  para  desentrañar  el  síndrome  de  dificultad  respiratoria  
aguda  y  las  complicaciones  cardiovasculares,  microcirculatorias  y  renales  de  la  sepsis.  Finalmente,  
enumeramos  las  estrategias  terapéuticas  para  prevenir  la  degradación  y  restaurar  el  glucocáliz.  (Soy  J  Pathol  
2020,  190:  791e798;  https://doi.org/10.1016/j.ajpath.2019.06.017 )
Copyright  ª  2020  Sociedad  Americana  de  Patología  Investigativa.  Publicado  por  Elsevier  Inc.  Todos  los  derechos  
reservados.  https://doi.org/10.1016/j.ajpath.2019.06.017
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Glycocalyx  en  el  tema  de  la  enfermedad  humana
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expuestos  a  LPS  y  un  aumento  de  su  permeabilidad  en  un  60  %.20  La  
confirmación  de  estos  hallazgos  in  vitro  en  pacientes  con  sepsis  mostró  que  
la  regulación  positiva  de  la  síntesis  de  glicanos  se  encontraba  entre  las  áreas  
del  metabolismo  más  afectadas,  siendo  más  perturbada  en  los  no  
sobrevivientes.  Los  datos  son  consistentes  con  una  visión  de  la  inducción  
compensatoria  de  la  síntesis  de  componentes  estructurales  del  glucocáliz,  
entre  otros,  tras  la  aplicación  de  factores  estresantes  degradantes  del  
glucocáliz  como  LPS,  lo  que  sugiere  un  mecanismo  de  control  de  
retroalimentación  estricto  que  acopla  su  síntesis  y  degradación.  El  hecho  de  
que  la  degradación  del  glucocáliz  en  la  sepsis  prevalezca  sobre  el  aumento  
de  la  síntesis  de  al  menos  uno  de  sus  componentes  favorece  fuertemente  su  
mayor  degradación  enzimática.  Lo  llevan  a  cabo  las  sheddasas,  una  
desintegrina  y  metaloproteinasas  (ADAM),  metaloproteinasas  de  matriz  
(MMP),  heparanasa­1  y  hialuronidasas  (Figura  1).
factor  (TNF)­a  a  la  forma  soluble,  ADAM17  escinde  sindecan­4,  mientras  que  
ADAM10  arroja  sindecan­1.  Entre  otros  objetivos  de  ADAM  se  encuentran  los  
receptores  de  IL­6,  TNF  y  las  moléculas  de  adhesión  celular  ICAM­1,  VCAM­1,  
L­selectina.  Todos  esos  receptores  son  expresados  por  leucocitos  y  células  
endoteliales.  La  actividad  de  ADAM17  se  induce  en  la  sepsis,  lo  que  resulta  
en  el  desprendimiento  de  componentes  de  la  maquinaria  de  sujeción  de  las  
células  endoteliales  de  los  leucocitos  y  facilita  la  inflamación  sistémica.  Este  
desprendimiento  explica  la  parálisis  inmunitaria  y  el  deterioro  de  la  eliminación  
microbiana  en  pacientes  con  sepsis.  A  diferencia  de  ADAM17,  la  actividad  
de  ADAM13  se  suprime  en  la  sepsis,22  lo  que  compromete  la  escisión  de  los  
multímeros  del  factor  von  Willebrand  y  predispone  al  desarrollo  de  trombosis  
y  agregación  plaquetaria  intravascular.  Los  miembros  de  la  familia  ADAM  y  
las  MMP  (también  conocidas  como  matrixinas)  son  endopéptidos  dependientes  
de  zinc  que  comparten  muchas  propiedades  estructurales  y  funcionales,así  
como  sustratos  de  proteínas  de  la  matriz  extracelular  y  factores  de  crecimiento  
unidos  a  ellos  (factor  de  crecimiento  similar  a  la  insulina,  factor  de  crecimiento  
del  endotelio  vascular,  factor  de  crecimiento  transformante  b ,  factor  de  
crecimiento  de  fibroblastos  y  otros),  citocinas  y  quimiocinas.  Además,  pueden  
activar  el  TNFa  y  alterar  la  interacción  del  ácido  hialurónico  (HA)  con  CD44.23  
Las  MMP  se  inducen  en  la  sepsis,  lo  que  provoca  un  deterioro  de  las  
defensas  del  huésped.24  Mientras  continúa  la  búsqueda  de  inhibidores  
altamente  específicos  y  selectivos,  cabe  señalar  que  la  aplicación  sistémica  
de  Los  inhibidores  de  MMP  pueden  tener  un  amplio  espectro  de  efectos  
adversos,  lo  que  podría  limitar  su  utilidad  clínica.
792
En  general,  la  sepsis  se  caracteriza  como  un  estado  catabólico  de  degradación  
de  proteínas,  lípidos  y  carbohidratos.19  Sorprendentemente,  el  análisis  
reciente  de  sistemas  de  expresión  de  genes  metabólicos  avanzados  de  la  
disfunción  endotelial  inducida  por  LPS  reveló  un  aumento  en  la  producción  de  
glicanos  (junto  con  el  metabolismo  de  ácidos  grasos). )  para  acompañar  la  
pérdida  de  glucocáliz  en  las  células  endoteliales
Goligorsky  y  el  sol
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EG  cubre  la  mayor  parte  de  la  superficie  luminal  vascular.  La  microscopía  
de  barrido  con  láser  de  dos  fotones  de  arterias  carótidas  murinas  marcadas  
con  aglutinina  de  germen  de  trigo  fluorescente  y  visualizadas  en  áreas  
propensas  y  no  propensas  a  desarrollar  placas  ateroscleróticas  mostró  un  
marcaje  de  >90%  de  la  superficie  en  áreas  no  propensas  de  la  arteria  carótida  
común,  con  solo  73  %  del  área  de  superficie  en  arterias  carótidas  internas  
propensas  a  la  aterogénesis15  y  el  grosor  del  glucocáliz  alcanzando  2,3  a  
2,5  mm.  Estos  hallazgos  están  respaldados  en  parte  por  los  resultados  
obtenidos  mediante  microscopía  confocal  de  alta  resolución  y  marcaje  del  
glucocáliz  con  anticuerpos  contra  heparán  sulfato  (HS),16  que  reveló  que  el  
grosor  del  glucocáliz  varía  entre  0,9  y  1,5  mm.  Cabe  destacar  que  en  este  
estudio  se  impidió  el  acceso  al  glucocáliz  para  el  isotiocianato  de  fluoresceína  
de  aglutinina  de  germen  de  trigo  perfundido  ex  vivo,  que  se  une  al  ácido  siálico  
y  a  los  residuos  de  N­acetilglucosaminilo,  y  el  etiquetado  requirió  la  perfusión  
previa  de  una  burbuja  de  aire,  supuestamente  mejorando  el  acceso  del  
fluorosonda  a  sus  objetivos  en  el  glucocáliz.
además  de  la  conocida  conversión  de  necrosis  tumoral
La  expresión  del  gen  de  la  heparanasa  está  controlada  epigenéticamente  y  
p53,  pero  puede  estimularse  mediante  una  respuesta  de  crecimiento  temprana  1
técnica  con  dos  fluoróforos,  sondas  penetrantes  y  no  penetrantes  del  
glucocáliz.  Todos  estos  estudios  han  impulsado  el  enfoque  actual  en  EG  en  la  
sepsis.
Como  se  mencionó  anteriormente,  EG  es  una  víctima  temprana  de  la  
endotoxemia;  también  lo  es  la  función  de  las  células  endoteliales.17  La  
pregunta  es:  ¿están  relacionados  esos  dos  eventos?  Propusimos  el  concepto  
de  una  relación  tipo  círculo  vicioso  entre  la  disfunción  endotelial  y  la  pérdida  
de  glucocáliz.  Este  concepto,  derivado  de  una  veintena  de  estudios  previos,8  
ha  sido  formulado  para  explicar  la  estrecha  asociación  entre  las  dos  
condiciones  y  para  enfatizar  la  necesidad  de  intervenciones  terapéuticas  
dirigidas  a  ambas,  como  resumieron  Zhang  et  al.18  La  disfunción  de  las  
células  endoteliales,  caracterizada  por  una  reducción  biodisponibilidad  de  
óxido  nítrico  (NO),  producción  mejorada  de  especies  reactivas  de  oxígeno,  
activación  de  sheddasas  y  exocitosis  alterada  de  orgánulos  relacionados  con  
lisosomas  (orgánulos  relacionados  con  lisosomas )  d  desencadena  la  
degradación  de  EG,  que,  a  su  vez,  conduce  a  una  activación  defectuosa  
inducida  por  esfuerzo  cortante  de  NO  sintasa  endotelial  y  una  mayor  
disminución  de  la  biodisponibilidad  de  NO,  desprendimiento  de  componentes  
del  glucocáliz  dotados  de  propiedades  proinflamatorias  y  pérdida  de  factores  
de  crecimiento  y  supervivencia  unidos  al  glucocáliz,  alimentando  así  el  círculo  
vicioso.
Los  ADAM  muestran  similitud  de  secuencia,  pero  ADAM10  se  expresa  de  
forma  constitutiva,  mientras  que  ADAM17  es  inducible,  ya  que  se  convierte  en  
una  forma  activa  tras  la  estimulación  celular.21  En
ADAM17,  ADAM10  y  MMP
heparanasa
glicocalix
Disfunción  endotélica
Círculo  vicioso  de  degradación  del  glucocáliz  y
Mecanismos  de  degradación  del  glucocáliz
Firmas  metabólicas  de  sepsis  en  relación  con
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JA
glucocáliz  endotelial.  Las  vías  de  degradación  enzimática  de  los  componentes  del  glucocáliz  se  presentan  en  las  áreas  centrales  encuadradas  en  gris.  Patógeno
TNF,  factor  de  necrosis  tumoral;  TLR,  receptor  tipo  Toll.
las  características  de  los  fragmentos  liberados  de  las  proteínas  del  núcleo  de  proteoglucano,  las  cadenas  cortas  de  heparano  y  el  ácido  hialurónico  (HA)  de  bajo  peso  molecular  se  representan  en  amarillo
DAMP,  patrones  moleculares  asociados  al  peligro;  GPI,  glicosilfosfatidilinositol;  HS,  sulfato  de  heparán;  MMP,  metaloproteinasa  de  matriz;  PLC,  fosfolipasa  C;
áreas  encuadradas.  Las  consecuencias  de  la  degradación  del  glucocáliz  endotelial  se  resumen  en  el  área  del  recuadro  verde.  ADAM,  una  desintegrina  y  metaloproteinasa;
Organelos  
relacionados  con  lisosomas
•  Secuestrar  factores  de  
crecimiento,  citoquinas,
MMP:  Activar  TNFα
•  Profibrogénico
SA
Activar  TLR4
Ectodominios  de  
proteína  central  de  proteoglicano
Fragmentos  HA  de  
bajo  peso  
molecular
cadenas
HÚMEDOS
heparano  corto
•  Distraer  a  los  leucocitos  
de  invadir
Aumento  de  la  permeabilidad,  trombogénesis,  agregación  de  
plaquetas,  infiltración  de  leucocitos,  formación  de  
exosomas,  pérdida  del  glucocáliz  de  los  elementos  
formes  ("huellas  dactilares"  por  el  glucocáliz  
endotelial  degradado)
•  Aumenta  la  estabilidad  y  
la  actividad  de  
sheddases
(LRO)
antitrombina  III
Modificar  la  unión  de  CD44­HA
Figura  1  Mecanismos  de  degradación  del  glucocáliz,  papel  patogénico  de  los  fragmentos  de  glucocáliz  liberados  y  consecuencias  fisiopatológicas  de  la  pérdida  de
Schmidt  et  al10  mediante  la  aplicación  de  heparinasa  en  inhibidores  
y  el  uso  de  ratones  deficientes  en  heparanasa.  Similar
franjas  medulares  internas  y  elevación  continua  del  ARNm  de  hialur  
onan  sintasa  2.  Paralelamente,  las  actividades  de  las  hialuronidasas  
1  y  2  se  reprimen  durante  las  primeras  24  horas.
el  metabolismo  se  ve  afectado  en  la  sepsis.  Niveles  circulantes  de  HA
Glicocalix  en  sepsis
siendo  mayor  en  los  que  no  sobrevivieron  90  días,  pero
Los  orgánulos  relacionados  con  lisosomas  desencadenan  la  degradación  de  EG.
793
endosomas  tardíos  y  autofagosomas,  está  recubierta  de  una  fina
y  daño  funcional  hepático.  En  una  isquemia  renal  unilateral
Los  receptores  HA  son  muchos  y,  además  de  CD44,  incluyen
factor  de  transcripción,  especies  reactivas  de  oxígeno  y  citocinas  
inflamatorias.25  Varias  variantes  mutadas  de  p53  inducen
algunos  tumores  malignos.26  La  enzima  se  activa  en  la  sepsis,
lo  que  conviertea  HA  en  una  potente  molécula  de  señalización,  con  su
predominio  de  fragmentos  de  bajo  peso  molecular.  Este
Se  cree  que  esta  capa,  enriquecida  en  proteínas  de  
membrana  1  y  2  asociadas  a  los  lisosomas,  protege  la  membrana  limitante
agravando  la  pérdida  de  componentes  del  glucocáliz.  El  papel  
patogénico  de  la  activación  de  la  heparinasa  en  la  dificultad  respiratoria  
inducida  por  sepsis  ha  sido  demostrado  de  manera  convincente  por transcripciones  de  ARNm  de  hialuronano  sintasa  en  el  exterior  y
especies  de  alto  y  bajo  peso  molecular.27,28  Hialuronano
contenido  dentro  de  los  lisosomas.32  Microscopía  electrónica  y
solo  los  niveles  de  HA  se  correlacionaron  con  la  gravedad  de  la  insuficiencia  renal
las  observaciones  se  realizaron  en  un  modelo  de  lesión  renal  aguda  
isquémica. después  de  la  reperfusión  de  isquemia.30
y  HS  se  cuadruplican  en  pacientes  con  sepsis,29
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expresión  de  heparanasa,  lo  que  explica  su  sobreexpresión  en
capa  rica  en  glicoconjugados,  conocida  como  glicocálix  lisosomal.
modelo  de  reperfusión  en  ratas,  HA  se  elevó  en  el  día  1,  
predominantemente  como  una  especie  de  alto  peso  molecular,  con  posterior
receptor  para  la  motilidad  mediada  por  HA,  receptor  endotelial  de  
vasos  linfáticos  1,  receptor  HA  para  endocitosis  y  TLR4,
Curiosamente,  la  superficie  luminal  de  los  lisosomas,  así  como
con  la  consiguiente  degradación  de  los  restos  de  HS,  más
fenómeno  se  asocia  con  un  aumento  de  35  a  50  veces  en
repertorio  siendo  enriquecido  aún  más  por  las  acciones  opuestas  de
membrana  de  la  autodigestión  por  diversas  hidrólisis
hialuronidasa Organelos  relacionados  con  lisosomas
Activado
Específico  de  GPI
MMP,  ADAM,
heparanasa­1,
PLC,  hidrólisis  de  
LRO
hialuronidasa,
31
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lesión  renal
Miocardiopatía
Manifestaciones  pulmonares
El  análisis  computacional  de  la  estructura  cristalina  de  un  miembro  de  
las  proteínas  de  membrana  asociadas  a  los  lisosomas  postula  que  el  
grosor  del  glucocáliz  lisosomal  se  aproxima  a  5  a  12  nm.31  Aunque  se  
ha  sugerido  que  la  exocitosis  de  los  lisosomas  secretores  puede  
ayudar  a  reconstituir  el  glucocáliz  de  la  membrana  plasmática,  las  
dimensiones  de  cáliz  glicoso  lisosomal  son  apenas  suficientes  para  
este  propósito.  De  hecho,  creemos  que  ocurre  lo  contrario  bajo  estrés  
endotoxémico.13,33  La  exocitosis  de  los  orgánulos  relacionados  con  
los  lisosomas  es  detectable  minutos  después  de  la  aplicación  del  
factor  estresante.  En  particular,  los  lisosomas  contienen  casi  60  
hidrolasas  solubles  diferentes,  incluidas  sulfatasas,  peptidasas,  
fosfatasas,  lipasas  y  nucleasas  que,  aunque  activas  en  pH  ácido,  
retienen  casi  el  20  %  de  actividad  en  pH  neutro  y  pueden  hidrolizar  
glucosaminoglucanos,  esfingolípidos  y  una  variedad  de  proteínas.  .34  
Este  singular  evento  exocitótico  da  como  resultado  la  liberación  de  
una  multitud  de  componentes  almacenados  de  los  cuerpos  de  Weibel­
Palade  y  los  lisosomas  secretores.  Mediante  el  uso  de  microscopía  de  
reconstrucción  óptica  estocástica  de  células  cultivadas  teñidas  con  
anticuerpos  anti­HS,  Zullo  et  al13  ilustraron  la  aparición  de  degradación  
parcheada  de  EG  ya  10  a  15  minutos  después  de  la  aplicación  de  
LPS.  Este  fenómeno  se  asoció  con  el  aumento  de  los  niveles  de  
catepsina  B  en  el  medio  de  cultivo,  en  consonancia  con  la  exportación  
de  carga  lisosomal.  Cuando  se  inhibió  el  acoplamiento  de  orgánulos  
relacionados  con  lisosomas  con  donante  de  NO,  se  mitigó  la  pérdida  
de  EG.  Además  de  la  degradación  del  glucocáliz  inducida  por  la  
sepsis  mediada  por  heparanasa  y  por  los  mastocitos,  estos  hallazgos  
proporcionan  otra  vía  de  pérdida  temprana  de  esta  estructura,  como  
se  muestra  en  la  Figura  1.  El  papel  propuesto  para  la  carga  lisosomal  
exocitosada  en  la  degradación  del  glucocáliz  ha  múltiples  equivalentes  
biológicos  de  amplio  espectro,  como  la  reabsorción  ósea  osteoclástica,  
la  inducción  plaquetaria  de  la  coagulación,  la  hidrólisis  de  los  
espermatozoides  en  la  fertilización  y  la  defensa  de  los  mastocitos  y  los  
eosinófilos  contra  los  parásitos,  por  nombrar  algunos  ejemplos.  Todos  
esos  mecanismos  de  desprendimiento  de  glicocalix  se  compilan  en  la  
Figura  1.
Las  ventanas  endoteliales  normalmente  están  cubiertas  por  glucocáliz.
794
Annecke  et  al11  atribuyen  este  paso,  presente  en  la  lesión  por  
isquemia­reperfusión,  a  la  activación  de  los  mastocitos  que  liberan  la  
triptasa  b  almacenada,  actuando  potencialmente  como  una  sheddasa.
Usando  histonas  marcadas,  demostraron  su  unión  preferencial  y  ávida  
en  pulmones  de  conejo,  que  podría  ser  abolida  por  la  administración  
de  policationes  competitivos  o  por
Goligorsky  y  el  sol
La  lesión  renal  ocurre  en  al  menos  el  40%  de  los  pacientes  con  sepsis  
grave  y  su  combinación  se  asocia  con  una  mayor  tasa  de  mortalidad.40  
Algunas  características  clínicas  de  la  sepsis,  como  la  hipoalbuminemia,  
reducen  el  volumen  sanguíneo  circulante  efectivo.  La  albuminuria  y  
el  edema  se  atribuyen  a  la  endo
La  miocardiopatía  se  manifiesta  con  dilatación  del  ventrículo  izquierdo,  
contractilidad  cardíaca  reducida  y  disfunción  sistólica  o  diastólica  con  
respuesta  reducida  a  la  expansión  de  volumen .  Señalización  de  NF­
kb,  lo  que  lleva  a  la  formación  de  citocinas  proinflamatorias.38  La  
activación  resultante  de  las  sheddasas  conduce  a  la  degradación  del  
glucocáliz  y  la  liberación  de  fragmentos  de  HS  que  actúan  como  
patrones  moleculares  asociados  al  daño  altamente  potentes.
Las  manifestaciones  pulmonares  de  la  sepsis  son  peligrosas.  La  
microvasculatura  pulmonar  es  uno  de  los  objetivos  críticamente  
dañados  de  la  sepsis,  lo  que  lleva  al  síndrome  de  dificultad  respiratoria  
aguda.  Un  estudio  de  Schmidt  et  al10  implicó  la  activación  de  la  
heparanasa  en  la  degradación  del  glucocáliz  en  los  lechos  circulatorios  
pulmonares.  Basándose  en  el  papel  patógeno  de  las  histonas  
circulantes  en  la  mediación  de  la  lesión  pulmonar  aguda,  Freeman  et  
al34  propusieron  que  la  alta  proporción  de  aminoácidos  cargados  
positivamente  en  las  histonas  podría  estar  involucrada  en  su  
acumulación  electrostática  en  la  superficie  polianiónica  de  EG.
aumento  de  la  permeabilidad  del  endotelio  vascular  inducido  por  
toxemia  y  citoquinas.1,41  El  desarrollo  de  albúmina  uria  se  considera  
un  indicador  de  daño  a  la  barrera  de  filtración  glomerular  y  una  
captación  perturbada  de  la  albúmina  filtrada  por  los  sistemas  
endocíticos  tubulares  de  megalina  y  cubilina  en  el  túbulo  proximal.42,43  
Un  estudio  reciente  de  microscopía  electrónica  del  endotelio  
glomerular  en  ratones  sépticos44  reveló  una  caída  precipitada  inducida  
por  endotoxemia  en  la  densidad  de  las  fenestras  y  un  aumento  
significativo  en  el  diámetro  de  las  fenestras  individuales.  Se  encontró  
que  el  área  fenestrada  total  se  redujo  al  12  %,  en  comparación  con  el  
23  %  en  los  ratones  de  control.
Aglutinina  de  germen  de  trigo  y  tinción  de  anticuerpos  HS  de  EG
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heparanasa,  localizando  así  los  sitios  de  unión  a  los  restosHS  del  
glucocáliz  endotelial.  Además,  varios  análogos  de  HS  también  
impidieron  la  acumulación  de  histonas  en  los  pulmones  al  neutralizar  
las  histonas  circulantes.  La  degradación  de  EG  con  las  subsiguientes  
anomalías  microcirculatorias  explican,  al  menos  en  parte,  el  desarrollo  
del  desajuste  entre  ventilación  y  perfusión.  Las  perturbaciones  
morfológicas  en  la  microvasculatura  pulmonar  fueron  estudiadas  
exhaustivamente  por  Inagawa  et  al.35  En  ratones  endotoxémicos,  
tanto  la  microscopía  electrónica  de  barrido  como  la  de  transmisión  de  
EG,  que  normalmente  aparece  como  una  estructura  similar  a  un  
musgo,  mostró  que  estaba  severamente  rota,  desprendida  y  coagulada,  
con  numerosas  estructuras  esféricas. ,  que  eran  distintos  de  los  
exosomas  y  contenían  elementos  de  EG,  que  aparecían  dentro  de  los  
lúmenes  capilares.
Se  pueden  invocar  mecanismos  similares  en  el  desarrollo  del  síndrome  
cardiorrenal  tipo  Vda,  disfunción  cardíaca  y  renal  concomitante  
secundaria  a  una  condición  sistémica.  Afecta  del  40%  al  60%  de  los  
pacientes  con  sepsis.39
Manifestaciones  clínicas  de  la  sepsis  en  relación  con
glicocalix
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Figura  2  Grupos  de  compuestos  propuestos  para  prevenir  la  degradación  y  acelerar  la  restauración  del  glucocáliz.  Diversas  familias  de  terapéuticas  propuestas  son
GAG
Inhibidores  de
con  exógeno
SA
Pequeños  péptidos
SIN  donantes,
Sustitución
Nanoportadores  
liposomales  de  
glucocáliz  preensamblado
sindecano­1
MMP,  
heparanasa,  
hialuronidasa
JA
Enfoques  terapéuticos  para  prevenir
Degradación  y  restauración  acelerada  de
glicocalix
mostró  una  reducción  sustancial  en  el  patrón  de  tinción  en
filtrado  Uno  de  los  ejemplos  de  esta  tendencia  se  relaciona  con  la
modelos
et  al50  reportaron  protección  del  endotelio  y  mejoraron
catepsina  lisosomal  B.
homeostasis  microcirculatoria,15,19  han  motivado  una
examinó  los  efectos  de  los  anestésicos  volátiles  en  el  glucocáliz
Wodicka  et  al51  desarrollaron  un  recubrimiento  antiadhesivo  dirigido  
a  selectina  (denominado  EC­SEAL)  que  consiste  en  una  columna  
vertebral  de  sulfato  de  bronceado  y  múltiples  péptidos  de  unión  a  selectina
infusión  suplementaria  de  HA  y  sulfato  de  condroitina
degradación  del  glucocáliz  y  mejora  de  la  supervivencia  en  ratones
cualidades  protectoras  contra  la  isquemia  por  reperfusión  inducida
patentes  pendientes.  Este  compuesto  tiene  efectos  antitrombóticos  
aparentes,  pero  carece  de  la  capacidad  de  imitar  otras  funciones  de  EG.  
Renaparin  (Horizonte  2020,  ID  del  proyecto:  756195)
descubrimiento  de  una  vía  no  canónica  de  activación  del  inflamasoma  
inducida  por  LPS,4,5  y  documentación  experimental  de  la  pérdida  de  
glucocáliz  en  la  sepsis,10,13,14  junto  con
El  fracaso  anterior  de  los  inhibidores  de  TLR4  para  mejorar  la  sepsis,2,3  el
EG  implicado  en  estas  anomalías.
tecnología,  que  a  su  vez  está  protegida  por  >20  otorgadas  o
JA.  Un  estudio  de  Henry  y  Duling46  demostró  que
et  al14  demostraron  que  la  sulodexida  es  capaz  de  prevenir
El  Diario  Americano  de  Patología  ­  ajp.amjpathol.org
Uppsala,  Suecia)  y  se  basa  en  agregados  preensamblados
glomérulos  de  ratones  endotoxémicos  con  el  aumento  concomitante  en  
la  expresión  de  heparanasa.  Estos  cambios  estaban  ausentes
la  restauración  se  han  entretenido.  la  administración  de
mezcla  de  HS  y  sulfato  de  dermatán,  tiene  propiedades  de  ambos
La  restauración  natural  de  EG  es  larga  y  requiere  días  para
Compuestos  miméticos  de  heparina  propuestos  para  prevenir  y
y  la  prevención  de  la  interacción  endotelio­plaqueta.
resultados  tempranos  en  el  trasplante  de  riñón  en  cerdos  y  ratones
intensa  búsqueda  de  modalidades  terapéuticas  para  prevenir  la  pérdida  
del  glucocáliz  y  acelerar  su  restauración.
En  los  últimos  años,  las  ideas  de  la  restauración  del  glucocáliz  han
y  demostró  que  el  sevoflurano  ejerce  el  glucocáliz
diseñado  específicamente  para  unirse  al  endotelio  inflamado
con  sepsis  polimicrobiana.  El  sulfato  de  Rhamnan  es  otro
degradación  a  través  de  su  capacidad  para  atenuar  la  liberación  de
se  está  probando  para  mejorar  los  resultados  del  trasplante  de  riñón  y  se  
informa  que  se  usa  para  generar  una  superficie  antitrombogénica  de  los  
islotes  de  Langerhans.49  Nordling
la  realización  de  un  papel  importante  desempeñado  por  el  glucocáliz  en
Glicocalix  en  sepsis
restauración  acelerada  de  EG.  Se  ha  recomendado  la  doxiciclina  para  la  
prevención  de  la  degradación  del  glucocáliz,  supuestamente  debido  a  un  
efecto  inhibidor  sobre  las  MMP.47  Annecke  et  al.48
de  >20  moléculas  de  heparina  utilizando  el  conjugado  de  heparina  Corline
Se  utilizaron  antioxidantes,  como  la  N­acetilcisteína,45  para  prevenir  la  
eliminación  de  EG  durante  la  hiperglucemia.  Otra  estrategia  consistió  en  
el  uso  sistémico  de  compuestos  de  alto  peso  molecular.
en  ratones  knockout  para  el  receptor  1  de  TNF.  Estos  estudios  
demostraron  de  manera  convincente  el  daño  inducido  por  TNFa  en  el  
componente  endotelial  de  la  barrera  de  filtración  glomerular  y
glicosaminoglicanos  e  inhibidores  de  sheddasas.  Canción
795
restaurar  EG  incluye  los  siguientes  miembros.  sulodexida,  una
compuesto  conjugado  de  heparina  Corline  (Corline  Biomedical,
reconstituir  EG  funcional.  Intentos  de  acelerar  EG
Compuestos  miméticos  de  heparina
JA
SA
vertientes
orgánulos
(LOR)
Relacionado  
con  lisosomas
su  glucocáliz  perdido.  GAG,  glicosaminoglicano;  HA,  ácido  hialurónico;  HS,  sulfato  de  heparán;  MMP,  metaloproteinasa  de  matriz;  NO,  óxido  nítrico.
se  muestra  (áreas  encuadradas  en  naranja).  Las  áreas  encuadradas  en  gris  reiteran  los  mecanismos  de  degradación  del  glucocáliz.  Los  autores  han  propuesto  recientemente  el  uso  de  liposomal
nanoportadores  de  glicocalix  preensamblados,  que  en  el  torrente  sanguíneo  se  fusionan  con  la  membrana  plasmática  de  las  células  endoteliales  y  circulantes  para  restaurar  rápidamente
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Conclusiones  y  Perspectivas
Referencias
53
síndrome  de  disfunción.  Sangre  2003,  101:3765e3777
Clin  Sci  2014,  128:31e39
Esta  breve  descripción  integra  las  líneas  de  evidencia  sobre  el  papel  
que  desempeña  el  glucocáliz  en  la  sepsis  y  presenta  ideas  sobre  la  
conservación  y  restauración  del  glucocáliz  como  estrategias  racionales  
para  mitigar  las  manifestaciones  de  la  sepsis.  Por  supuesto,  sería  
demasiado  simplista  atribuir  la  patogenia  multifacética  de  la  sepsis  a  la  
pérdida  de  la  integridad  del  glucocáliz.  Sin  embargo,  una  veintena  de  
manifestaciones  fisiopatológicas  de  la  sepsis  son  atribuibles,  al  menos  
en  parte,  a  este  evento  singular  y  cronológicamente  temprano:  la  
degradación  del  glucocáliz.  Al  interferir  con  todos  los  pasos  de  la  
interacción  entre  los  leucocitos  y  el  endotelio,  dificulta  la  eliminación  
de  bacterias.  Al  reducir  el  nivel  de  antitrombina  III  unida  al  glucocáliz,  
predispone  a  la  trombosis.  Al  no  poder  transducir  eficazmente  las  
fuerzas  mecánicas  a  la  NO  sintasa  endotelial,  provoca  el  estancamiento  
del  flujo  sanguíneo  e  imparte  agregación  plaquetaria.  Por  la  pérdida  
de  hialuronano  de  alto  peso  molecular,  aumenta  la  permeabilidad  
vascular.  Al  truncar  los  restos  de  HS,  reducela  concentración  de  
factores  de  crecimiento  y  supervivencia  y  la  defensa  antioxidante  
extracelular  en  la  capa  externa  de  las  células  y  predispone  a  su  
apoptosis.  Y  al  generar  cantidades  excesivas  de  fragmentos  circulantes  
que  activan  los  TLR,  fortalece  la  respuesta  inmunitaria  innata.  Estas  
secuelas  de  la  degradación  del  glucocáliz  son  primordiales  para  el  
colapso  circulatorio  y  el  desarrollo  del  shock  séptico.  Por  lo  tanto,  
deben  priorizarse  las  estrategias  futuras  y  las  herramientas  
farmacológicas  para  prevenir  la  degradación  y  restaurar  la  integridad  
del  glucocáliz.
compuesto  mimético  de  la  heparina  capaz  de  mejorar  la  cubierta  celular  
del  HS  y  la  permeabilidad  vascular52.
S1P/albúmina­S1P  se  ha  asociado  con  una  permeabilidad  mejorada  
de  gly  cocalyx,  probablemente  relacionada  con  la  inhibición  de  
sheddasas  inducida  por  S1P.
En  muchos  casos,  especialmente  en  la  sepsis,  una  restauración  rápida  
de  EG  puede  ser  decisiva  para  el  destino  de  vida  o  muerte  de  los  
pacientes.  Ante  este  requerimiento,  se  buscó  una  restauración  rápida  
del  glucocáliz  y  en  esa  línea  se  desarrolló  una  estrategia  de  terapia  de  
reacondicionamiento  del  glucocáliz.  Por  lo  tanto,  se  intentó  imitar  el  
glucocáliz  mediante  la  inyección  de  nanoportadores  liposomales  de  
glucocáliz  preensamblado  (LNPG;  número  de  publicación  de  patente  
US2019/0091257  A1,  28  de  marzo  de  2019)  en  la  circulación,  como  se  
describió  anteriormente.18  Con  base  en  la  carga  negativa  de  los  
LNPG ,  se  adhieren  con  una  afinidad  al  menos  seis  veces  mayor  a  las  
células  endoteliales  con  glucocáliz  degradado  (Figura  2).  En  estudios  
de  prueba  de  concepto  en  ratones  inyectados  con  la  dosis  letal  de  LPS,  
la  administración  de  LNPG  1  hora  más  tarde  se  asoció  con  una  
supervivencia  significativamente  mejorada  (MSG  y  DS,  datos  no  
publicados).
Goligorsky  y  el  sol
Están  surgiendo  los  inhibidores  de  la  heparanasa,  tema  tratado  en  
profundidad  en  otro  lugar10,25,26,54  y  en  este  número.
La  telemetría  de  la  presión  arterial  en  estos  ratones  mostró  que  la  
administración  de  LNPG  mejoró  significativamente  el  control  de  la  
presión  arterial  y  la  contractilidad  miocárdica,  y  redujo  la  permeabilidad  
vascular  (DS,  datos  no  publicados).  Presumimos  que  los  efectos  
beneficiosos  observados  de  los  LNPG  podrían  atribuirse  a  su  fusión  
con  el  plasma
ajp.amjpathol.org  ­  El  Diario  Americano  de  Patología796
1.  Aird  W:  El  papel  del  endotelio  en  la  sepsis  grave  y  multiorgánica
membrana,  predominantemente  en  los  sitios  donde  se  ha  degradado  
el  glucocáliz,  y  exponiendo  en  la  superficie  proteoglicanos  de  HS,  
como  el  sindecano­1.
Se  ha  informado  que  los  copolímeros  catiónicos,  como  los  copolímeros  
a  base  de  cloruro  de  metacrilamidopropiltrimetilamonio,  mejoran  la  
función  de  barrera  endotelial.55  Holland  et  al.56  propusieron  una  
modificación  biomimética  de  la  superficie  del  grafito  utilizando  
polímeros  tensioactivos  de  oligosacáridos  que  consisten  en  una  
poli(vinilamina)  flexible  con  cadenas  laterales  de  dextrano  y  alcanoilo.  
Esta  estructura,  según  los  investigadores,  crea  una  capa  similar  al  
glucocáliz.  La  idea  de  usar  polímeros  para  proteger  el  glucocáliz  ha  
encontrado  otros  defensores  que  demuestran  los  efectos  del  
polietilenglicol  de  alto  peso  molecular  en  la  regulación  de  la  barrera  de  
células  endoteliales  de  pulmón  humano57  o  en  forma  de  compuesto  
de  polietilenglicolNO  que  normaliza  la  respuesta  arteriolar  y  el  estrés  
oxidativo  en  la  reperfusión  de  isquemia.58  Otro  La  modalidad  que  ha  
demostrado  prevenir  la  degradación  de  EG  en  la  endotoxemia  es  la  
administración  de  antitrombina59.
Inhibidores  de  heparanasa
Copolímeros  Catiónicos
Terapia  de  Reacondicionamiento
S1P/Albúmina­S1P
2.  Rice  TW,  Wheeler  AP,  Bernard  GR,  Vincent  JL,  Angus  DC,  Aikawa  N,  
Demeyer  I,  Sainati  S,  Amlot  N,  Cao  C,  Ii  M,  Matsuda  H,  Mouri  K,  Cohen  J:  
estudio  aleatorizado  y  doble  ciego ,  ensayo  controlado  con  placebo  de  
TAK­242  para  el  tratamiento  de  la  sepsis  grave.  Crit  Care  Med  2010,  
38:1685e1694  3.  
Laterre  PF,  Francois  B,  LaRosa  SP,  Angus  DC,  Mira  JP,  Wittebole  X,  
Dugernier  T,  Perrotin  D,  Tidswell  M,  Jauregui  L,  Krell  K,  Pachl  J,  Takahashi  
T,  Peckelsen  C,  Cordasco  E,  Chang  CS,  Oeyen  S,  Aikawa  N,  Maruyama  
T,  Schein  R,  Kalil  AC,  Van  Nuffelen  M,  Lynn  M,  Rossignol  DP,  Gogate  J,  
Roberts  MB,  Wheeler  JL,  Vincent  JL;  Grupo  de  estudio  ACCESS:  Efecto  
de  eritoran,  un  antagonista  de  MD2­TLR4,  sobre  la  mortalidad  en  pacientes  
con  sepsis  grave:  el  ensayo  aleatorizado  AC  CESS.  JAMA  2013,  
309:1154e1162
4.  Kayagaki  N,  Warming  S,  Lamkanfi  M,  Vande  Walle  L,  Louie  S,  Dong  J,  
Newton  K,  Qu  Y,  Liu  J,  Heldens  S,  Zhang  J,  Lee  WP,  Roose  Girma  M,  
Dixit  VM:  inflamasoma  no  canónico  la  activación  se  dirige  a  la  caspasa­11.  
Naturaleza  2011,  479:117e121
5.  Shi  J,  Zhao  Y,  Wang  Y,  Gao  W,  Ding  J,  Li  P,  Hu  L,  Shao  F:  Las  caspasas  
inflamatorias  son  receptores  inmunitarios  innatos  para  el  LPS  intracelular.  
Naturaleza  2014,  514:187e192  6.  
Huet  O,  Chin­Dusting  J:  Choque  séptico:  búsqueda  desesperada  de  tratamiento.
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