PAPEL DEL OXIDO NITRICO EN LOS FENOMENOS INFLAMATORIOS DE LAS MUCOSAS.

Dr. Fernando Soteras Abril

Facultad de Medicina. Universidad dee Zaragoza.

 

INTRODUCCION.

El monóxido de nitrógeno, más comúnmente llamado óxido nítrico o simplemente NO es considerado funcionalmente como un radical libre, aunque su estructura electrónica no corresponde a la de estos elementos. Este hecho es debido a sus propiedades y sobretodo a los derivados que surgen en su metabolismo todos ellos con estructura y función de radical libre.

Tabla 1. Derivados del NO con acciones de radical libre.

 

El NO fue inicialmente detectado como un mediador endógeno liberado desde las células endoteliales con efecto en la relajación vascular (Palmer et al., 1987) y como inhibidor de la agregación plaquetaria y adhesión de los neutrófilos (Kubes et al., 1991).

El NO es una pequeña molécula (30 Da) difusible en líquidos y tejidos corporales, con una vida media muy corta (de pocos segundos a algún minuto), sintetizada desde el nitrógeno terminal de la L-Arginina. Su síntesis es catalizada por la óxido nítrico sintasa (NOS) usando los siguientes cofactores: Flavin mononucleotido, flavin adenin dinucleotido, tetrahidrobiopterina y protoporfirina IX. Se han caracterizado tres diferentes isoformas de esta enzima de acuerdo al origen celular y características bioquímicas. Dos enzimas constitutivas (cNOS) una de origen neuronal (nNOS) o tipo 1 y otra endotelial (eNOS) o tipo 3 y una tercera inducible (iNOS) o tipo 2. Las dos primeras son calcio/calmodulina dependientes y la última es independiente de la presencia de este elemento. Estas isoenzimas son codificadas por tres genes diferentes lo que conlleva características diferenciadas (Forstermann and Kleinert, 1995).

            La inhibición de la NOS puede realizarse mediante sustancias que eliminen o contrarresten a la calmodulina, flavoproteínas, grupos hemo y tetrahidrobiopterina; sin embargo, los más usados son los análogos a la L-Arginina como son N^G-metil-L-arginina (L-NMMA), N^G-nitro-L-arginina (L-NNA) y N^G-nitro-L-arginina-metilester (L-NAME) que inhiben a las tres isoenzimas con diferente intensidad. Actualmente se busca una inhibición selectiva y se tiene para la nNOS con el 7-nitroindazol y para la iNOS con aminoguanidina, L-N6-(1-iminoetil)lisina y derivados de la isotiourea (Hobbs et al., 1999).

 

REGULACION DE LAS ISOFORMAS DE LA NOS.

            La producción de NO por las células endoteliales se produce cuando se incrementa el calcio intracelular. Este se une a la proteína calmodulina formando un complejo que se une a su vez a la enzima eNOS. Esta síntesis constitutiva genera pequeñas cantidades de NO el cual participa en procesos fisiológicos celulares junto al GMPc (Moncada et al., 1991). Mecanismos como el estrés y la acción de los estrógenos se han descrito como reguladores de la acción de la eNOS de forma independiente del calcio (Dimmeler et al., 1999).

            En las neuronas sucede algo similar, la llegada de un potencial de acción a una neurona activa los canales de calcio en el neurolema permitiendo la entrada de este ión dentro de la célula, su unión a la calmodulina y posteriormente a la nNOS. Aunque la enzima es considerada como constitutiva, en situaciones de lesión nerviosa puede modularse su actividad (Steel et al., 1994).

            En contraste a las dos isoformas constitutivas, la iNOS es calcio-independiente. En situación fisiológica la actividad de esta enzima es muy baja o ausente; sin embargo, cuando es inducida genera grandes cantidades de NO de forma mantenida interviniendo en múltiples acciones con infección o inflamación (Moncada et al., 1991). La actividad iNOS se incrementa por el lipopolisacárido bacteriano (LPS), IL-1, IFN-g, TNF-a, factor de crecimiento plaquetario, factor de crecimiento de fibroblasto, agentes estimulantes de la protein-kinasa-C y del AMPc. Existen otros factores que la inhiben como son la IL-4 y la IL-8 entre otros.

            Existe una evidencia reciente que sugiere una estrecha interacción entre eNOS e iNOS lo que indica un complejo mecanismo de producción y regulación de NO (Colasanti and Suzuki, 2000).

ACCIONES FISIOLOGICAS DEL NO.

            La mayor parte de las células del organismo son capaces de producir NO en un momento determinado ya sea de forma constitutiva o a consecuencia de una agresión. Esta multiplicidad de orígenes hace que sus funciones fisiológicas sean a su vez muy variadas. Por sistemas a nivel vascular participa en la regulación de la circulación sanguínea, en el control de la presión arterial, inhibe la agregación plaquetaria así como la adhesión de los neutrófilos. En el sistema nervioso central participa en la coordinación entre la actividad neuronal y el débito sanguíneo así como en la modulación del dolor. En el sistema nervioso periférico es un neurotransmisor sináptico no adrenérgico no colinérgico. En las mucosas incrementa la vascularización y producción de moco y por lo tanto en la integridad de la misma. En el pulmón su acción es variada y en algunos casos perjudicial; así el NO de origen endotelial regula la circulación pulmonar, el neuronal tiene acciones broncodilatadoras y el producido por la iNOS puede provocar asma, bronquiectasia y fibrosis alveolar (Calatayud et al., 2001; Kubes, 2000).

INTEGRIDAD DE LA MUCOSA Y OXIDO NITRICO.

            La mucosa está continuamente expuesta a agresores y su capacidad de resistencia está basada en un proceso dinámico que implica a la secreción epitelial, la función de barrera, la microcirculación y al sistema inmune. Diversos mediadores de carácter endógeno participan en la integridad de la mucosa; no obstante, el papel del NO de forma aislada o regulando a otros mecanismos no esta aclarado completamente.

Inicialmente se pensaba que la disminución del NO procedente de la cNOS o el incremento de NO producido por la iNOS provocaba lesión de la mucosa.

Figura 1. Esquema inicial del origen de la lesión por el NO.

En estudios realizados por nuestro grupo se observó que una agresión externa y moderada de la mucosa (esófago) produce un incremento en la actividad NOS que no siempre se corresponde con un aumento equivalente de la actividad iNOS (Figura 2); asimismo, en este mismo tipo de agresión la administración de un inhibidor de la actividad NOS aumenta el grado de lesión (Soteras et al., 2000).

Por otro lado, en agresiones intensas de la mucosa (esófago) se apreció un incremento en la actividad NOS con elevación de la actividad iNOS que descendió progresivamente conforme se incrementaba el daño, en esta situación se detectaron niveles de peroxinitritos. La administración de agentes que modifican la actividad NOS no produjo cambios sustanciales en el daño mucosa mientras que, la administración de superóxido dismutasa (SOD) previno la lesión (Lanas et al., 2001).

Estos hechos indican que el papel protector del NO en la mucosa constituye un mecanismo más complejo que el simple esquema representado inicialmente en la Figura 1.

En términos generales podríamos señalar que a bajas concentraciones el NO es pro-inflamatorio favoreciendo la vasodilatación y el reclutamiento de neutrófilos mientras que a concentraciones elevadas disminuye la capacidad de adhesión celular e induce apoptosis de las células inflamatorias (Ross et al., 2001).

Baja Cocentración	Alta Concentración
Pro-inflamatorio Vasodilatador Reclutamiento de neutrófilos	Disminución moléculas adhesión. Suprime la activación celular Apoptosis células inflamatorias

Tabla 2. Efectos generales del NO en el sistema inmune.

El reclutamiento de los leucocitos hacia las áreas inflamatorias continuando con su adhesión a las células del endotelio vascular seguido de la emigración hacia el compartimento intersticial constituye un hecho histológico cardinal en las enfermedades inflamatorias de la mucosa (Elliott and Wallace, 1998).

La implicación del NO fue observada inicialmente cuando se produjo una elevada adherencia de leucocitos al endotelio tras la inhibición de la NOS un proceso que depende de las a2-integrinas (Kubes et al., 1991) y P-selectina (Davenpeck et al., 1994). Se ha observado en ratones con déficits en la síntesis de iNOS una mayor capacidad de adhesión de leucocitos a las células del endotelio vascular lo que sugiere que el NO en los procesos inflamatorios efectúa un control homeostático que frena el reclutamiento leucocitario hacia los tejidos inflamados (Hickey et al., 1997).

Los factores que desencadenan la adherencia de los neutrófilos también provocan la activación de estas células y la liberación de radicales libres capaces de dañar el endotelio vascular; además, esta adherencia puede dificultar el flujo sanguíneo debido a obstrucciones de los capilares con la consiguiente isquemia y disminución de la capacidad defensiva de la mucosa. Para prevenir en una primera etapa esta lesión endotelial el NO podría disminuir este reclutamiento y adherencia leucocitaria y junto a otras substancias vasodilatadoras, prostaciclinas, favorecer el aporte sanguíneo a dicha mucosa. Por otra parte, el NO es capaz de inhibir la actividad de los mastocitos y de la producción de substancias pro-inflamatorias por parte de ellos. Además, inhibe la agregación plaquetaria lo que favorece la acción anti-inflamatoria de este elemento.

En el sistema inmunológico, el NO participa de diversas formas con acciones tan diversas como agente tóxico frente a organismos infecciosos (Hibbs et al., 1987), inductor o supresor de la apoptosis (Kröncke et al., 2001) o inmunorregulador (Wei et al., 1995).

            Debido a las características del sistema inmune cuya capacidad de reacción se prolonga de días a semanas, la producción de NO debe de realizarse de forma intensa y continuada y es la isoforma iNOS la que entra en actividad en esta situación (Coleman, 2001).

            Muchos tipos de células inflamatorias e inmunes expresan actividad iNOS incluyendo monocitos/macrófagos (Stuehr et al., 1985), células presentadoras de antígenos (van der Veen, 2001) y células “asesinas” o “natural killer” (células NK) (Cifone et al., 2001). Sin embargo en otros tipos celulares como neutrófilos, mastocitos o linfocitos T se cuestiona su presencia (van der Veen et al., 2001; Forsythe et al., 2001; Armstrong, 2001).

A nivel experimental el NO de origen macrofágico presentó en cultivo una inhibición de la proliferación de los linfocitos T (van der Veen et al., 2001). Estudios posteriores en ratones has mostrado que el NO inhibe selectivamente a los linfocitos Th1 y de una manera autocrina promueve la respuesta de los Th2 conduciendo de esta manera a la producción de IgE y de las enfermedades en la que esta implicada esta inmunoglobulina (Barnes and Liew, 1995). No obstante estos estudios están cuestionados por otros autores y en el ser humano se han descrito incluso inhibiciones de ambas estirpes celulares por el NO (Bauer et al., 1997).

            El NO es un mediador de la actividad y función de las células NK, inhibe la activación de los mastocitos y puede elevar o inhibir la activación de los neutrófilos en dependencia de su concentración.

En conclusión empezamos a conocer algunos mecanismos en los que interviene esta molécula no obstante, queda aun mucho por descubrir y serán precisas más experiencias para llegar a entender completamente la participación del NO en la inflamación y su posterior utilización como medio terapeútico.

 

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