Como se producen las calcificaciones vasculares en pacientes con IRCr

Transcripción

1 Como se producen las calcificaciones vasculares en pacientes con IRCr Dr. Rubén Torres Díaz Sección de Nefrología. Hospital Clínico U. de Chile

2 Mortalidad (IRCr/ Diálisis) La principal causa de muerte es la cardiovascular

3 Factores de riesgo tradicionales de enfermedad cardiovascular Tabaquismo Diabetes Homocysteina Genética HTA Edad Dislipidemia ENFERMEDAD CARDIOVASCULAR No explican el enorme aumento de la mortalidad cardiovascular en IRCr

4 Otros factores de riesgo de enfermedad vascular en IRCr Inflamación, stress oxidativo > Osteoprotegerin Morena M, JASN 2006

5 Uno de los hechos claves en IRCr V es el aumento considerable de las calcificaciones vasculares Calcificaciones de arteria coronarias Se observa en el 90% de pacientes prevalentes 50% de pacientes incidentes. - Ocurre incluso en niños y adultos jóvenes - Progresa con el tiempo en diálisis - Se enlentece su progresión con el trasplante renal - Aumenta la morbimortalidad de estos enfermos

6 Calcificaciones coronarias en pacientes jóvenes en hemodiálisis Goodman WG et al. NEJM 2000;342:

7 Sobrevida en IRCr según score de calcio en coronarias Matsuoka M et al. Clin Exp Nephrol. 2004;8:54-8

8 También pueden observarse calcificaciones en arterias periféricas en IRCr V - Se observa en 70-80% de todos los pacientes. Ocurre incluso en niños y adultos jóvenes - Factores de riesgo mayores: edad, años en diálisis, DM, HTA, trastorno metabolismo mineral-oseo. - Se asocia con aumento de morbimortalidad - No esta tan claro que sucede post-trasplate renal

9 Calcificaciones en Aorta Abdominal Velocidad de la onda de pulso entre valvula aortica y bifurcación iliaca. Lo normal es 5-6 mts/segundo. Calcificaciones aorta abdominal Cuando la aorta esta calcificada la velocidad del pulso es mucho mas rápida

10 Rigidez arterial en diálisis y probabilidad de sobrevida Blacher J et al. Circulation. 1999;99:

11 Tipos de calcificaciones vasculares Esclerosis de la íntima Placa ateroesclerótica calcificada Esclerosis de la media Esclerosis de Mönckeberg Característica de IRCr

12 Mecanismos de Calcificaciones vasculares

13 Los Vasos Normales No Se Mineralizan Inductores Activos Calcificación. Inhibidores Activos Calcificación

14 Principales Teorías que Explican proceso de Calcificaciones Vasculares Pérdida de Inhibidores Pyrophosphate MGP OPN Fetuin/alpha2-HS glycoprotein Others CIRCULACION DE COMPLEJOS DE NUCLEACION OSEA CALCIFICACIONES VASCULARES Bisphosphonates OPG Depósito directo producto Ca x PO 4 - Cuerpos apoptóticos Factores inductores Pi Lipidos Citoquinas inflamatorias Otros INDUCCION DE FORMACION OSEA Células vasculares Efectúan transición a células oseas y del cartílago Vesículas de matriz Remodelacion osea anormal Muerte celular apoptorica Adapted from Speer & Giachelli, Cardiovasc Path 2004

15 Calcio y fósforo Inicialmente considerados «mecanismos pasivos de la calcificación». El aumento del producto CaxP promueve la formación de núcleos de cristales de bioapatita y su crecimiento. La bioapatita es el principal componente mineral de huesos.

16 Riesgo de muerte según niveles Ca-PO 4 Calcemia Fosfemia Producto CaxPO 4 -

17 Pero no es un simple proceso pasivo de precipitación de los iones bivalentes, sino que implica un proceso muchos más regulado que implica up-regulation de genes asociados con diferenciación ósea en células del músculo liso vascular.

18 Principales Teorías que Explican proceso de Calcificaciones Vasculares Pérdida de Inhibidores Pyrophosphate MGP OPN Fetuin/alpha2-HS glycoprotein Others CIRCULACION DE COMPLEJOS DE NUCLEACION OSEA CALCIFICACIONES VASCULARES Bisphosphonates OPG Depósito directo producto Ca x PO 4 - Cuerpos apoptóticos Factores inductores Pi Lipidos Citoquinas inflamatorias Stress oxidativo INDUCCION DE FORMACION OSEA Células vasculares Efectúan transición a células oseas y del cartílago Vesículas de matriz Remodelacion osea anormal Muerte celular por apoptosis Adapted from Speer & Giachelli, Cardiovasc Path 2004

19 Rol de las células musculares lisas de arterias en calcificaciones vasculares Estudios in vitro en celulas musculares lisas vasculares (CMLV) a altas concentraciones de calcio en el medio demuestran deposito de bioapatita en la matriz extracelular. Cuando se incuba con ambos elementos a la vez se puede observar un efecto sinérgico sobre la calcificación. Circ Res. 2000;87:e10-e17

20 Las calcificaciones vasculares dependen de cotransporte sodio fosfato. Circ Res. 2000;87:e10-e17

21 Tipos de Cotransportadores Sodio-Fosfato

22 El cotransportadores sodio-fosfato que predomina en CMVL es pit-1 Jono S et al, Circ Res Sep 29;87(7):e10-e17

23 La hiperfosfemia estimula la actividad de carga, y la hipercalcemia aumenta la expresión de Pit-1 Adaptado: Giachelli y cols, J Am Soc Nephrol 2004;15:

24 La CMLV experimenta una transdiferenciación a células similares a osteoblastos. H 2 O 2 Cbaf-1

25 Core binding factor alpha 1 Core binding factor alpha 1 (Cbfa1) es el principal regulador de la diferenciación ósea. Los ratones deficientes en Cbfa1 tienen problemas en la formación de cartílago y mineralización del hueso. Actúa como un factor de transcripción que dispara la expresión de importantes genes de la línea osteoblástica como son osteocalcina, osteopontina, fosfatasa alcalina y colágeno tipo I. El fosfato, el stress oxidativo y las toxinas urémicas ejercen up-regulation en su expresión.

26 Se secretan moléculas minerales: Fosfatasas alcalinas, proteínas ligantes de calcio, matriz extracelular rico en colágeno, vesículas de matriz.

27 Calcificación a partir de CMLV Células indiferenciadas En condensación Nódulos calcificados

28 Fosfatasa alcalina La fosfatasa alcalina (FA) es un marcadores fenotípicos de los osteoblastos y se considera que es esencial en el proceso de calcificación vascular. Se ha detectado su presencia en calcificaciones vasculares y válvulas cardíacas calcificadas. Las citoquinas inflamatorias y la vitamina D inducen su up-regulation y la mineralizazión. Su función es eliminar grupos fosfato(defosforilar) de varias moléculas como proteínas, nucleótidos, alcaloides. Su acción es mayor en ph alcalino.

29 No sólo las CMVL originarían células Osteoblastoides en pared arterial Otras posibles fuentes son: Pericitos Stem cells mesenquimáticas Células totipotenciales de la adventicia Células residentes en la media o en la íntima

30 Principales Teorías que Explican proceso de Calcificaciones Vasculares Pérdida de Inhibidores Pyrophosphate MGP OPN Fetuin/alpha2-HS glycoprotein Others CIRCULACION DE COMPLEJOS DE NUCLEACION OSEA CALCIFICACIONES VASCULARES Bisphosphonates OPG Depósito directo producto Ca x PO 4 - Cuerpos apoptóticos Factores inductores Pi Lipidos Citoquinas inflamatorias Otros INDUCCION DE FORMACION OSEA Células vasculares Efectúan transición a células oseas y del cartílago Vesículas de matriz Remodelacion osea anormal Muerte celular por apoptosis Adapted from Speer & Giachelli, Cardiovasc Path 2004

31 Muerte celular y apoptosis La calcificacion vascular está relacionada con la aparición de vesículas de matriz con contenido citoplásmico y membrana celular intacta (similar al desarrollo óseo). Estas vesículas se forman a partir de células donde se origina mineralización pero también pueden ser el resultado del proceso de apoptosis celular

32 La pared vascular del paciente urémico está lesionada por inflamación y estrés oxidativo, por lo tanto es razonable pensar que exista apoptosis celular. La apoptosis podría regular la calcificación vascular, puesto que los cuerpos apoptóticos son capaces de dar origen a cristales de bioapatita. Proudfoot y cols, Circ Res 2000;87:

33 Microcalcificaciones en arteria iliaca (Pac TX) a M.E. El tamaño de estas partículas, y su estructura apoya que los cuerpos apoptoticos y las vesículas de matriz como nidos de calcificación

34 Principales Teorías que Explican proceso de Calcificaciones Vasculares Pérdida de Inhibidores Pyrophosphate MGP OPN Fetuin/alpha2-HS glycoprotein Staniocfalcina? CIRCULACION DE COMPLEJOS DE NUCLEACION OSEA CALCIFICACIONES VASCULARES Bisphosphonates OPG Depósito directo producto Ca x PO 4 - Cuerpos apoptóticos Factores inductores Pi Lipidos Citoquinas inflamatorias Otros INDUCCION DE FORMACION OSEA Células vasculares Efectúan transición a células oseas y del cartílago Vesículas de matriz Remodelacion osea anormal Muerte celular por apoptosis Adapted from Speer & Giachelli, Cardiovasc Path 2004

35 Inhibidores de la calcificación Las células de los vasos expresan normalmente moléculas inhibidoras de la mineralización. La disminución de estas moléculas (IRCr), provoca una «pérdida de la inhibición natural», dando lugar a una calcificación espontánea Mediante análisis mutacionales en ratones se ha elaborado una lista de moléculas inhibidoras de la calcificación.

36 1.-Proteina Gla de Matriz (MGP) Fue el primer inhibidor de la calcificación identificado. Se expresa constitutivamente en CMLV y en células endoteliales de vasos normales. Es dependiente de Vitamina K para una correcta gammacarboxilación del glutamato (modificación-gla), para ejercer su actividad anti-calcificaciones. (Murshed 2004) Su expresión está muy disminuida en arterias calcificadas, además sus niveles séricos son menores en pacientes con calcificaciones que en los que no tienen. Los ratones knock out para MGP desarrollan severas calcificaciones de la media y mueren por rotura aórtica.

37 Calcificaciones Vasculares en ratón MGP nulo MGP null Aortic media Wild type Aortic media Luo et al. Science 1997

38 Rol de vitamina K en calcificaciones vasculares Ketteler, y cols. Nat. Rev. Nephrol. 7, (2011)

39 Uso de Warfarin / Coumadinicos : Inhiben la gamma-carboxilación de MGP, induciendo calcificaciones vasculares en ratas en crecimiento (Price 1998, Essalihi 2003, Schurgers 2007) Se correlaciona con aumento de calcificaciones coronarias y valvulares. (Schurgers 2004, Koos 2005) Se asocia con arteriolopatía urémica calcificante en pacientes en diálisis. (Coates 1998, Piccoli 2002)

40 2.-Fetuina A, α2 Hermann-Schmid Glycoprotein (AHSG) Se sintetiza en el hígado Es un inhibitor de la formación espontanea de hidroxiapatita en soluciones que contienen calcio y fosforo sobresaturado. El raton nulo para Fetuin A, disminuye la actividad sérica inhibitoria de formación de hidroxiapatita, y calcifica sus tejidos blandos. (Jahnen-Dechent 1997, Schafer 2003) Ratón normal post carga de fosfatos. Ratón deficiente en Fetuin A, post carga de fosfatos. Westenfeld et al. Trends Cardiovasc Med 2007

41 3.-OSTEOPONTINA Es una fosfoproteína acídica encontrada en hueso y en los dientes. Inhibe el crecimiento de los cristales de apatita Promueve la función de los osteoclastos

42 La falta de Osteopontina en raton nulo MGP empeora las calcificaciones Speer MY et al. 2002

43 4.-Pirofosfato (PPi), como inhibidor de las calcificaciones vasculares Célula muscular vascular lisa normal.

44 Las células osteoides degradan el pirofosfato. El uso de pirofosfato en ratas uremicas reduce en un 70% el contenido de calcio de la aorta. O Neil et al, Kidney International (2011) 79, ; doi: /ki ;

45 DEFICIT DE PIROFOSFATO INDUCE CALCIFICACION INFANTIL GENERALIZADA Trastorno genético en ser humano raro, con letalidad precoz. Calcificación de la media que lleva a estenosis arterial fibroproliferativa. Se caracteriza por deficit en pirofosfato extrcelular (PPi), debido a una deficiencia de la enzima que genera PPi en mebrana plasmática (PC-1, ENPP1). Imagen de aorta y arco aórtico (eje-largo) Levine et al. Circulation 2001

46 Activadores de la calcificación Además de la hiperfosfatemia y de la hipercalcemia existen otras sustancias en el suero de los pacientes con ERC capaces de estimular la calcificación. Algunos de estos factores son: TNFalfa, citoquinas inflamatorias, fibronectina, colágeno tipo I y 25-hidroxicolesterol. Estas sustancias del suero urémico promueven la expresión de moléculas pro-calcificación vascular.

47 PROTEINAS MORFOGENICAS OSEAS (BMP) Son un grupo de, al menos, 30 proteínas que reciben este nombre por sus propiedades osteoinductivas. Forman parte de la superfamilia del factor de crecimiento transformante beta (TGF-β). Las más importantes son BMP2 y BMP4, que actúan como potentes inductores formación ósea. Promueven HTA y aterogénesis en raton. (Miriyala et al. 2006, Jo et al. - in prep.) Es antagonizada por MGP

48 Principales Teorías que Explican proceso de Calcificaciones Vasculares Pérdida de Inhibidores Pyrophosphate MGP OPN Fetuin/alpha2-HS glycoprotein Others CIRCULACION DE COMPLEJOS DE NUCLEACION OSEA CALCIFICACIONES VASCULARES Bisphosphonates OPG Depósito directo producto Ca x PO 4 - Cuerpos apoptóticos Factores inductores Pi Lipidos Citoquinas inflamatorias Otros INDUCCION DE FORMACION OSEA Células vasculares Efectúan transición a células oseas y del cartílago Vesículas de matriz Remodelacion osea anormal Muerte celular apoptorica Adapted from Speer & Giachelli, Cardiovasc Path 2004

49 Complejos circulantes mineral-fetuina (FMCs). A.-Suero de pacientes normales B.-Suero de pacientes con calcificación extraósea A mayor concentración de FMCs circulantes mayor calcificaciones vasculares

50 CALCIFICACION VASCULAR E INFLAMACION A mayor tamaño de las calcificaciones vasculares Mayor inflamación.

51 Nadra et al. Circ Res 2005 Los monocitos humanos son capaces de ingerir cristales de proteinaosea-mineral (BCP) Esto lleva a una respuesta inflamatoria.

52 Los cristales BCP inducen factores proinflamatorios en macrófagos. TNF-alpha TNF-alfa aumenta las calcificaciones vasculares Nadra et al. Circ Res 2005 Tintut et al. Circ 2000

53 NUEVOS MARCADOR PLASMÁTICO DE CALCIFICACIONES VASCULARES Osteoprotegerina (OPG) Miembro de la familia de receptores de los factores de necrosis tumoral que ha sido identificado como regulador de la resorción ósea. Es producida por una gran cantidad de tejidos, incluyendo sistema inmune, cardiovascular, pulmón, y riñón. A nivel del hueso es fundamental en prevenir la reabsorción ósea mediada por el sistema RANK-RANKL.

54 Remodelación ósea normal Fase de reabsorción 3-4 semanas Fase de formación 4-6 meses

55

56 En las lesiones calcificadas avanzadas, la OPG se presenta alrededor del área calcificada. Se ha observado que los ratones deficientes en OPG desarrollan osteoporosis severa y calcificación de la media. En los pacientes calcificados aumentan los niveles séricos de OPG. A mayor OPG sérica mayor mortalidad cardiovascular en pacientes en diálisis.

57 A mayor cambio en nivel de osteoprotegerina sérica (ΔOPG), hay mayor progresión de calcificaciones coronarias (ΔCACS). J Am Coll Cardiol 2006;47:1850 7

58 A mayor nivel de osteoprotegerina sérica mayor mortalidad de pacientes en hemodiálisis

59 FGF23 Factor de crecimiento fibroblástico 23 (FGF23) Se produce en hueso, osteocitos y osteoblastos. Su función es inhibir la reabsorcion renal de fosforo. Llevan a fosfaturia y disminución de la fosfemia.