Isquemia y reperfusión_

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BIOQUIMICA
Cuarta edición
Trudy McKee 
James R. McKee
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10.3 O xíg en o , fu n c io n a m ie n to c e lu la r y e s tré s o x id a tivo 3 G 7
BIOQUÍMICA EN PERSPECTIVA
Isquem ia y reperfusión
¿De qué manera el flujo insuficiente de nutri­
mentos y de oxígeno a causa de coágulos san­
guíneos daña a las células cardiacas y a las 
encefálicas? y ¿por qué la reintroducción de 
0 2 provoca daño adicional? La lesión hística que se
produce duran te un in farto del m iocard io o un accidente vascu­
lar-cerebral (ictus) ocurre por isquem ia, un proceso en el que 
el flujo sanguíneo es inadecuado. L os infartos del m iocardio 
y los accidentes v a scu la res-ce reb ra les en general se producen 
por la a terosclerosis que conlleva la fo rm ación de coágulos san­
gu íneos en una a rte ria esencial. (En la a terosclerosis se form an 
m asas blandas de m ateria l graso , que se denom inan placas, en 
los revestim ientos de los vasos sanguíneos.) A d iferencia del 
m úsculo esquelé tico , que es m uy resisten te a las lesiones isqué­
m icas. el corazón y el cerebro son m uy sensib les a condiciones 
de h ipoxia (bajas concentraciones de oxígeno). Por e jem plo , si 
se priva al encéfalo de oxígeno durante m ás de unos cuantos 
m inutos se p roduce una lesión significativa. La estim ulación de 
la g lucó lisis anaerobia , que conduce a la p roducción de lactato 
y a acidosis, es la prim era respuesta de las célu las a la isquem ia. 
D ebido a que la p roducción de energ ía p o r la g lucó lisis es inefi­
caz. la concentración de ATP com ienza a descender. A l hacerlo , 
los nucleó tidos de adenina se degradan para form ar hipoxantina 
(Cap. 15).
Sin una cantidad suficiente de ATP. las células no pueden 
m antener una concentración iónica intracelular adecuada. Por 
ejem plo, aum enta la concentración de calcio citoplásm ico. Una 
de las consecuencias de esta circunstancia es la activación de las 
enzim as dependientes de calcio, com o las proteasas y las fosfoli- 
pasas (enzim as que degradan los fosfolípidos de las m em branas).
Al aum entar la presión osm ótica, las células afectadas se hinchan 
y pierden su contenido. (R ecuérdese del Capítulo 6 que la filtra­
ción a la sangre de enzim as específicas se utiliza para diagnosti­
car lesiones cardiacas y hepáticas, com o se detalla en el recuadro 
B ioquím ica en perspectiva titulado Enzim as y m edicina clínica.)
El aporte sanguíneo se reduce aún m ás conform e los neutrófilos, 
atraídos hacia el sitio dañado por quim iotaxis, obstruyen los va­
sos sanguíneos. Por últim o, las enzim as lisosóm icas com ienzan 
a salir de los lisosom as. Debido a que dichas enzim as sólo son 
activas en am bientes con pH bajo, su presencia en un citoplasm a 
cada vez m ás ácido conduce enúltim a instancia a la hidrólisis de
los com ponentes celulares. El estrés 
del ER es o tra característica im portante de los tejidos hipóxicos. 
En circunstancias norm ales, el ER es un am biente oxidante que 
prom ueve el plegam iento proteínico y la form ación de enlaces d i­
sulfuro. En condiciones hipóxicas el plegam iento de las proteínas 
se ve afectado y se activa la respuesta de proteínas desplegadas 
(pág. 49). Si no se restablece pronto el abastecim iento de oxígeno, 
las células afectadas pueden dañarse de form a irreversible.
La reoxigenación de un tejido isquémico, un proceso que se de­
nomina reperfusión, puede ser un tratamiento que salve la vida de 
un individuo. Por ejemplo, el uso de estreptocinasa para eliminar 
los coágulos que ocluyen las arterias en los pacientes con infarto 
del miocardio, acom pañado por la administración de oxígeno, ha 
sido una estrategia con mucho éxito para salvar vidas. Sin embargo, 
dependiendo de la duración del episodio hipóxico. la reintroducción 
del oxígeno al tejido isquémico puede provocar un daño mayor.
Estudios recientes con antioxidantes han descubierto que las 
ROS son. en gran m edida, causales del daño celular iniciado por 
la reperfusión. No es claro aún cuál es el m ecanism o por el que la 
reperfusión origina la producción de ROS. Sin em bargo, existen 
varias posibilidades. Por ejem plo, la pérdida de electrones de las 
m itocondrias h inchadas puede dar lugar a la form ación de ROS. 
A dem ás la liberación de hierro de com ponentes celulares com o la 
m ioglobina. que puede ocasionar el daño producido por las ROS. 
puede provocar una m ayor producción de *OH. O tra lesión produ­
cida por la reperfusión se debe a la conversión de la hipoxantina 
en ácido úrico (Cap. 15), que im plica la form ación de O-,- - y de 
*OH. y la síntesis de ROS en los neutrófilos. Por últim o, la acidosis 
producida por la acum ulación de lactato en las célu las m usculares 
cardiacas afectadas descarga cantidades anorm alm ente elevadas 
de oxígeno de la hem oglobina. Esta últim a condición facilita en 
gran m edida el aum ento de la síntesis de las ROS. La reperfusión 
tam bién prom ueve la síntesis de *NO. que modifica los residuos 
de cisteína oxidables que se encuentran en los conductos de N a+ 
del retículo endoplásm ico. otro factor que contribuye a su estrés. 
En la actualidad se investigan para uso clínico m oléculas antioxi­
dantes que neutralizan las ROS.
RESUMEN: El d a ñ o de las c é lu la s c a r d ia c a s y d e las e n c e f á l i c a s p o r p r i v a c ió n de 
o x íg e n o se o r ig in a p o r p r o d u c c ió n in e f i c ie n t e de e n e rg ía s e g u id a p o r a u m e n t o d e la p r e s ió n 
o s m ó t i c a , r o tu r a de l is o s o m a s y e s t r é s de l ER. En a u s e n c ia de m e d id a s p r e v e n t iv a s , la 
r e p e r f u s ió n de las c é lu la s d a ñ a d a s c o n la c o n s e c u e n t e r e e x p o s ic ió n a 0 2 c a u s a la f o r m a c ió n 
de ROS, q u e o c a s io n a d a ñ o a d ic io n a l .