CARVEDIL

 

TITULO : "Efecto del Carvedilol sobre el Daño Mitocondrial Inducido por Hipoxantina/Xantina Oxidasa. ¿Qué Papel Tienen la Isquemia y la Reperfusión del Miocardio?"

AUTOR : Oliveira PJ, Rolo AP, et al.

CITA : Revista Portuguesa de Cardiologia 21(12):1447-1455, 2002

REVISTA : [Impacto do Carvedilol sobre o Dano Mitocondrial Induzido por Hipoxantina/Xantina Oxidase - Que Papel na Isquemia e Reperfusão do Miocárdio?]

MICRO : El carvedilol reduce el daño mitocondrial asociado con la producción de especies reactivas de oxígeno por la hipoxantina y la xantina oxidasa.

 

RESUMEN

Introducción

La síntesis de adenosín trifosfato (ATP) y el mantenimiento del calcio mitocondrial y citosólico son dos procesos que dependen del gradiente electroquímico de protones producido por la respiración mitocondrial. Las elevadas demandas metabólicas del miocardio son cubiertas por la síntesis mitocondrial de ATP. La reducción en la disponibilidad de oxígeno, tal como ocurre durante la isquemia, puede alterar la función mitocondrial. El papel de las mitocondrias en la enfermedad isquémica se ha analizado en profundidad; se sabe que la hipoxia por isquemia y la reoxigenación del tejido cardíaco dañan las mitocondrias del músculo cardíaco en un proceso que se denomina "paradoja de oxígeno". De hecho, el aumento brusco en la disponibilidad de oxígeno puede asociarse con la formación masiva de especies reactivas de oxígeno (ERO). El ciclo respiratorio mitocondrial y la enzima xantina oxidasa -presentes en las células endoteliales- son algunas de las fuentes de ERO.

La peroxidación, el daño genético nuclear y mitocondrial y la oxidación de las proteínas son consecuencia de la rápida generación de ERO. En las mitocondrias, el estrés oxidativo en combinación con la presencia de calcio en el interior de dichas organelas se acompaña de la formación y abertura de poros en la membrana mitocondrial interna, fenómeno que se denomina transición de la permeabilidad mitocondrial (TPM). La necesidad de mantener la función de las mitocondrias en la sobrevida del músculo cardíaco luego de un episodio de isquemia y reperfusión (I/R) ha motivado numerosa investigación y el diseño de algunos agentes con capacidad protectora potencial.

El carvedilol, recuerdan los autores, es un antagonista beta adrenérgico que se usa en el tratamiento de pacientes con insuficiencia cardíaca congestiva, hipertensión e infarto de miocardio. Además se ha visto que tiene un fuerte efecto antioxidante intrínseco. 

El objetivo de este estudio es determinar el efecto del fármaco sobre las mitocondrias del miocardio después del estrés oxidativo inducido por la enzima xantino oxidasa (XO) en presencia de su sustrato: hipoxantina (HX). La función mitocondrial se evaluó después de la producción de aniones superóxido generados por estos prooxidantes en presencia y en ausencia de calcio en modelos experimentales que reproducen lo que ocurre durante la I/R del miocardio. Finalmente se estudia el efecto del carvedilol en este fenómeno.

Métodos

Se utilizaron 8 ratas Wistar macho. Las mitocondrias cardíacas se aislaron según el procedimiento convencional y se conoció la cantidad de proteína mitocondrial mediante la reacción de biuret. La excesiva acumulación de calcio en las organelas en condiciones prooxidantes se asocia con TPM, cuya consecuencia es el aumento del volumen mitocondrial que puede determinarse por las variaciones en la densidad óptica de la suspensión de mitocondrias con una longitud de onda de 540 nm.

Un efecto conocido del TPM es la liberación de calcio mitocondrial inducida por calcio. La liberación y captación de calcio puede conocerse con el marcador fluorescente Calcium Green-5N.

La respiración mitocondrial se estudió con un electrodo de oxígeno Clark con la valoración del estadio 3 respiratorio (consumo respiratorio durante la fosforilación mitocondrial de ADP en ATP), estadio respiratorio 4 (posterior a la fosforilación de ADP en ATP), índice de control respiratorio (RCR, relación entre los estadios 3 y 4) y el índice ADP/O (una medición de la eficiencia de la fosforilación mitocondrial que proporciona la cantidad de ADP fosforilado por cada átomo de oxígeno consumido).

Resultados

El agregado de XO a la suspensión de mitocondrias precargadas con calcio y en un medio con suplemento de HX se asoció con un incremento del volumen mitocondrial, fenómeno que se suprimió en presencia de ciclosporina A, un inhibidor de la TPM.

El carvedilol bloqueó el edema mitocondrial en forma dependiente de la dosis. En ausencia de calcio, la concentración usada de XO y de HX no ejerció efecto significativo.

En otros experimentos se valoró la capacidad de las mitocondrias de retener calcio en presencia de los prooxidantes XO y HX. La XO se agregó a las mitocondrias cardíacas precargadas con calcio en presencia de HX. El resultado fue una descarga de calcio al medio, efecto que también se bloqueó en presencia de ciclosporina A. El carvedilol enlenteció la pérdida de calcio en forma dependiente de la dosis. 

Finalmente, los expertos evaluaron la influencia de los prooxidantes en ausencia de calcio en los parámetros respiratorios de mitocondrias cardíacas aisladas. La preincubación con los prooxidantes inhibió el estadio 3 y, en menor medida, el estadio 4 de la respiración.

La incubación con XO afectó considerablemente la relación ADP/O y el RCR. Sin embargo, el agregado de carvedilol 3 minutos antes del aporte de XO se asoció con un efecto protector significativo durante el estadio 3 (p < 0.05 versus ausencia del agente). No obstante, el estadio 4 se mantuvo sin cambios. El carvedilol se asoció de protección completa del índice ADP/O (p < 0.001 versus sin carvedilol) y una protección parcial del RCR (p < 0.01 versus ausencia de la droga). La ciclosporina A, una droga que inhibe la TPM dependiente del calcio no tuvo efecto protector sobre ninguno de dichos parámetros.

Discusión

En el estudio se trabajó con mitocondrias cardíacas aisladas con la finalidad de establecer el efecto del carvedilol en un modelo de daño inducido por el estrés oxidativo. Los autores recuerdan que la combinación de XO y de su sustrato HX genera radicales libres de oxígeno. Debido a que en estudios previos el carvedilol mostró una excelente actividad antioxidante se evaluó su efecto en este modelo de estrés oxidativo, en presencia y en ausencia de calcio.

En presencia de calcio y de los prooxidantes, las organelas sufrieron TPM, fenómeno que fue inhibido por la ciclosporina A. El carvedilol se asoció con un efecto protector sobre el edema mitocondrial y sobre la liberación de calcio inducida por calcio.

Es bien sabido que la TPM está estrechamente relacionada con la formación de ERO, dependiente del calcio. Además, el proceso parece ser un determinante de la sobrevida de los cardiomiocitos luego de la I/R. Más aun, los hallazgos del estudio confirman la dependencia de calcio, una característica propia de la TPM. La pérdida de la impermeabilidad de la membrana mitocondrial interna que caracteriza el inicio de la TPM se debe a la formación de poros, con proteínas que se entrecruzan con grupos tiol. Debido a que el carvedilol es un agente con propiedades antioxidantes es posible que evite la formación de dichos puentes. De hecho, el fármaco inhibió la TPM inducida en presencia de calcio y fosfato.

En ausencia de calcio, el resultado fue distinto. La ciclosporina A dejó de ejercer su efecto protector sobre la función mitocondrial asociada con la incubación con agentes prooxidantes. No es sorprendente, entonces, suponer que el carvedilol podría ejercer una protección significativa durante la hipoxia y reoxigenación del miocardio, situaciones que se sabe inducen aumento del calcio y del estrés oxidativo celular. Aun en ausencia de calcio, el fármaco se acompañó de un marcado efecto protector en concentraciones de 10 a 20 µM, cercanas a las que supuestamente se logran a nivel cardíaco durante el tratamiento con el fármaco, altamente lipofílico.

Los hallazgos del estudio confirman el papel crucial de las mitocondrias en la patogenia de la isquemia y reperfusión y sugieren que el efecto protector de ciertos agentes con propiedades antioxidantes podría estar relacionado con el mantenimiento de la función mitocondrial. La prevención de la TPM dependiente de calcio -en asociación con el tratamiento con carvedilol- también podría tener importantes consecuencias en términos de inhibición de muerte celular y de disfunción mitocondrial. De hecho, la TPM se acompaña de la liberación de numerosos factores proapoptóticos a partir del espacio mitocondrial intermembrana y con pérdida de la capacidad de las organelas de producir ATP, señalan finalmente los especialistas.

 

Ref : INET , CVD , CARDIO