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Congresos
Medwave 2006 Abr;6(3):e682 doi: 10.5867/medwave.2006.03.682
Nuevas evidencias de la enzima convertidora II en la génesis y en la patogénesis de la hipertensión arterial
New evidence on angiotensin-converting enzyme II in the genesis and in the pathogenesis of hypertension
Carlos Ferrario
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Resumen

Este texto completo es la transcripción editada y revisada de la conferencia dictada en el marco del Congreso Conjunto de Nefrología, Hipertensión y Trasplante 2005, realizado en Pucón entre los días 28 de septiembre al 1 de octubre de 2005. El evento fue organizado por las Sociedad Chilena de Nefrología, Hipertensión y Trasplante.
Presidente Sociedad Chilena de Nefrología: Dr. Aquiles Jara.


 
Introducción

A continuación se entregará una visión panorámica del conocimiento actual del sistema renina angiotensina (SRA), con nuevos aspectos que tienen importancia, no sólo en el mecanismo de la enfermedad hipertensiva sino también, aparentemente, en procesos inflamatorios generales y tumorales. En una simplificación de lo que se sabe actualmente, el SRA consiste en un proceso bioquímico lineal, en que el sustrato es el angiotensinógeno y se produce principalmente en el hígado; este sustrato se transforma, por acción de la renina, en la angiotensina I; la que, por efecto de la enzima convertidora, produce el péptido vasoactivo angiotensina II (AT II) que, a su vez, actuaría a nivel de receptores AT1 o receptores AT2. Otros estudios plantean que la AT II es metabolizada por una serie de aminopeptidasas, enzimas que están presentes en los tejidos y cuya acción origina fragmentos como la angiotensina III y la angiotensina IV, que tendrían sus propios receptores.

Papel de la angiotensina (1-7)

En 1998 hubo un cambio fundamental en la perspectiva del SRA, debido a estudios, realizados en nuestro laboratorio, que demostraron la existencia de otro componente del SRA: el heptapéptido angiotensina (1-7), que se produce por la acción de una serie de enzimas tisulares denominadas endopeptidasas y cuya función es oponerse a las acciones presoras y proliferativas de la AT II. Lo anterior se confirmó con el descubrimiento, también en nuestro laboratorio, de una enzima homóloga de la enzima convertidora, la enzima convertidora II, que metaboliza la AT II en angiotensina (1-7). Ésta es la visión actual del SRA, con varios fragmentos y acciones múltiples.

La angiotensina (1-7) actúa como antagonista de las acciones de la AT II. En los vasos aislados, la AT II tiene acción vasoconstrictora; en cambio, a las mismas dosis, la angiotensina (1-7) tiene acción vasodilatadora. Esto llevó a investigar la función de la angiotensina (1-7) como antagonista de las acciones presoras y proliferativas de la AT II. Para demostrar si realmente la angiotensina (1-7) tiene acción vasodilatadora en forma fisiológica, se realizó un estudio en dos modelos diferentes de hipertensión arterial en la rata: una que tiene expresión genética de hipertensión y otra en la cual se ha inducido un incremento de la actividad del SRA, específicamente de la renina plasmática. Al tratar a estas ratas con un anticuerpo específico para la angiotensina (1-7), las que tenían el SRA estaba activado presentaron una reacción presora importante, por la depleción sódica, lo que demostró que la angiotensina (1-7) actuaba para compensar la actividad de la AT II. El mismo resultado se obtuvo en las ratas que tenían expresión aumentada de la cantidad de renina en la sangre; la administración de un antagonista selectivo de la función de la angiotensina (1-7) causó aumento de la presión arterial.

El equilibrio entre la acción presora de la angiotensina II y la acción depresora de la angiotensina (1-7) se comprobó en modelos de hipertensión arterial y en modelos transgénicos, en los que se administró una infusión continua de angiotensina (1-7) por 12 días y se observó que el aumento de la concentración de angiotensina (1-7) en la sangre de estas ratas hipertensas originaba una acción depresora. Esta relación también se demostró en animales que fueron tratados crónicamente con un inhibidor de la enzima convertidora (lisinopril) o un antagonista de la AT II (losartán). En ambos casos, al bloquear la acción de la angiotensina (1-7) se observó claramente que se revirtieron las acciones presoras, tanto del lisinopril como del losartán. Por lo tanto, los experimentos fisiológicos han demostrado que la angiotensina (1-7) actúa como hormona vasodilatadora que compensa un eventual aumento de la actividad de la AT II.

Se ha planteado que parte de la acción antihipertensiva de los inhibidores de la enzima convertidora y los antagonistas de la AT II se debe a la activación de un fragmento de la angiotensina (1-7). Esto se estudió en nuestro laboratorio, en vasos aislados, y se demostró que la acción vasodilatadora de la angiotensina (1-7) queda bloqueada selectivamente por el antagonista del receptor (D-Ala) Ang-(1–7). Esta acción estaría mediada por el receptor MAS un receptor protooncogen cuya función no era conocida, hasta que en los estudios de Santos se demostró que, en animales, si se elimina el gen que codifica para el receptor MAS, la acción vasodilatadora de la angiotensina (1-7) queda abolida.

Hace poco estudiamos la función del receptor MAS en el corazón de ratas normales y ratas hipertensas. La expresión del receptor MAS se midió mediante fluorescencia en los miocitos, igual que la expresión de ARN mensajero. La angiotensina (1-7) es capaz de inhibir la actividad de la MAP Kinasa; en animales, esa función se inhibe cuando se les administra oligonucleótidos que bloquean la acción de la angiotensina (1-7). El receptor de la angiotensina (1-7) es el receptor MAS, que está presente en muchos tejidos. Al analizar las relaciones entre la AT II, la angiotensina (1-7) y la enzima convertidora en nuestros laboratorios, se encontró que la enzima convertidora metabolizaba el péptido angiotensina (1-7). Esto se demostró en estudios cinéticos y en una preparación aislada de la pata de una rata, ya que cuando se administró un inhibidor de la enzima convertidora, como el lisinopril, las concentraciones de angiotensina (1-7) aumentaron significativamente. Quedó demostrado que la angiotensina (1-7) es metabolizada por la enzima convertidora y que ésta es formada por ciertas endopeptidasas tisulares, a partir de la AT I.

La enzima convertidora II (ECA II)

Hasta 2001, se sabía que la AT I, por medio de la enzima convertidora, formaba la AT II, que actúa a nivel de dos receptores; las endopeptidasas tisulares formaban angiotensina (1-7), que actúa sobre su receptor. El descubrimiento de la ECA II ha cambiado y enriquecido el conocimiento del SRA, porque esta enzima tendría funciones mucho más importantes que las que se creyó originalmente. Entre 2002 y 2005, el estudio de esta enzima permitió descubrir que se localiza en el cromosoma X, lo que plantea que la ECA II tiene algo que ver con la protección de la mujer frente a las enfermedades cardiovasculares. Desde el punto de vista bioquímico, la ECA II difiere significativamente de la enzima convertidora: esta última metaboliza péptidos cortando su cadena a nivel de dos péptidos; por lo tanto, es una dipeptidasa, mientras que la ECA II hidroliza la unión de cada uno de los aminoácidos. Además, la enzima convertidora se localiza en el cromosoma 17, a diferencia de la ECA II, que está en el cromosoma X. La otra diferencia de importancia clínica es que ninguno de los inhibidores de la enzima convertidora inhibe la actividad de la ECA II.

Inicialmente se pensó que estaba únicamente localizada en el testículo, el corazón y el riñón, pero ahora se sabe que está presente en múltiples tejidos: corazón, aorta, placenta, riñón, incluso en la retina. Valdés y Brosnihan, en nuestro laboratorio, demostraron una función de la enzima convertidora II durante el embarazo y la gestación, y hace poco nuestro laboratorio publicó un artículo en el que se demuestra la presencia de la enzima en tejido cerebral; entonces, existe prácticamente en todos los tejidos. La función de esta enzima dentro de la fisiopatología quedó clara en nuestro trabajo, publicado en Nature en 2002, en el que se demostró, en primer lugar, que la ECA II se asociaba con el desarrollo de hipertensión arterial, en tres modelos diferentes de hipertensión; en segundo lugar, que en los ratones en los que se había eliminado el gen de la ECA II se desarrollaba una malformación cardíaca, caracterizada por dilatación del ventrículo y caída de la función ventricular, lo que plantea que esta enzima podría estar comprometida en la regulación de la función cardíaca.

Los estudios efectuados en nuestro laboratorio, en ratas, permitieron determinar por primera vez las concentraciones o el grado de expresión del gen de la ECA II en diferentes tejidos. Así se estableció que la mayor concentración del gen está en el riñón, tanto en la región cortical como en la región medular; luego en el corazón, distintas partes del cerebro y la aorta. El tejido testicular y el hígado presentan la menor expresión del gen. Posteriormente nos concentramos en estudiar las características del sistema de la ECA II en el riñón y el corazón. A continuación se presentarán algunos datos, muchos de los cuales se publicaron en los tres últimos meses o están en prensa.

La primera evidencia de que la AT II se convierte en angiotensina (1-7) debido a la ECA II, en el corazón del ratón, se obtuvo sobre la base siguiente: cuando está presente la AT II en animales a los que se administra un inhibidor selectivo de la ECA II, la producción de angiotensina (1-7) se bloquea. Lo mismo ocurre en el ratón con ablación genética de la ECA II, en que la AT II no se convierte en angiotensina (1-7). En el corazón, la AT II es metabolizada en angiotensina (1-7) por la ECA II. Nuestros estudios ya habían demostrado que la angiotensina (1-7) tiene acciones antifibróticas y antiarrítmicas, y que corrige la hipertrofia ventricular izquierda debida a la hipertensión arterial; posteriormente, otros autores demostraron que la infusión de angiotensina (1-7) corrige la disfunción ventricular en ratas después de un infarto de miocardio. Nuestros estudios demostraron que tanto la angiotensina (1-7) como la ECA II se co-localizan a nivel de los miocitos y que cuando hay un infarto, las concentraciones de angiotensina (1-7) aumentan significativamente en el ventrículo y en la zona de la penumbra, es decir, la zona que rodea al infarto. También demostramos que esos corazones producen angiotensina (1-7), lo que se puede inhibir por medio de un inhibidor específico de la ECA II.

El aspecto más interesante de nuestras investigaciones es la función de la ECA II durante la evolución del infarto al miocardio. En un estudio publicado en Circulation en el año 2005, efectuado en ratas a las que se ligó la arteria coronaria izquierda, se observó que a los 28 días de la oclusión aparecía una zona que representaba el infarto de miocardio, asociada con hipertrofia ventricular izquierda y del septum ventricular; es decir, los animales presentaron insuficiencia cardíaca con hipertrofia ventricular izquierda post infarto del miocardio. Los datos demostraron que esta situación se asociaba con aumento de la concentración sanguínea de AT II y angiotensina (1-7) y, al tratar a estos animales con un antagonista de AT II, como el losartán, aumentó en aproximadamente tres veces la expresión del gen de la ECA II. Además, se encontró alta correlación entre la AT II en el plasma y la angiotensina (1-7).

Lo fundamental de este trabajo es que demostró, por primera vez, que este gen se puede regular; que el bloqueo del receptor de AT I trae aparejado un aumento de la expresión del gen; y que es un efecto específico sobre el receptor AT I, porque cuando se repite el mismo experimento en animales que tienen bloqueado no sólo el receptor de AT I sino también el de AT II (con el PD 123319), el aumento de la expresión del ARN del gen de la ECA II no se altera; por lo tanto, es un efecto específico sobre el receptor AT I. Esto, desde un punto de vista biológico, representó un nuevo camino para entender las funciones del SRA. En la mayoría de los textos de medicina se explica que la hormona o el precursor, la AT I, se metaboliza en AT II gracias a la ECA. Nuestros trabajos han agregado que, mediante la ECA II, la AT II se metaboliza en angiotensina (1-7) y que ésta, debido a la enzima convertirdora, se metaboliza a su vez en un fragmento inactivo: la angiotensina (1-5). Esta es la primera vez que se demuestra la existencia de un sistema de retroalimentación positivo, por el cual, a medida que se forma más AT II, aumenta la producción de la enzima convertidora, se convierte en angiotensina (1-7) y, a su vez, la enzima convertidora la degrada en un producto inactivo.

Antagonistas de AT II e IECA en el tratamiento de las enfermedades cardiovasculares

Nos interesa mucho aplicar este concepto al manejo de las enfermedades cardiovasculares, mediante el uso de antagonistas de AT II o inhibidores de la enzima convertidora, porque ésta sería su aplicación definitiva, por las acciones antihipertensivas de estos compuestos. Ya hemos comenzado a investigar lo anterior en la rata y hemos vuelto a demostrar, en este caso, que la AT II debe de estar cumpliendo una función de regulación del gen cuya enzima es causante de su metabolismo. En este caso, los animales eran ratas normales a las que se trató con un inhibidor de la enzima convertidora: el lisinopril, o un antagonista de la AT II: el losartán. Se midieron las concentraciones plasmáticas de AT II y angiotensina (1-7), la expresión del gen de la ECA II (ARN) y la expresión a nivel del corazón de la angiotensina (1-7). Se volvió a demostrar que cuando se bloquea la formación de AT II, en este caso con el lisinopril, aumenta la actividad del gen de la ECA II, equivalente a lo que se obtiene en las ratas con el antagonista de AT II. Cuando se mide la actividad de la ECA II, con un método desarrollado recientemente, se observa que el bloqueo del receptor AT I se asocia con un aumento importante de la actividad de la enzima.

La hipótesis de trabajo actual pretende explicar el funcionamiento de este sistema mediante los inhibidores de la enzima convertidora o de los receptores AT 1. Cuando se utiliza un inhibidor de la enzima convertidora aumenta la concentración plasmática de AT I, porque el precursor no puede ser metabolizado a AT II; pero, al caer la concentración de AT II aumenta la expresión del gen y se forma más angiotensina (1-7), cosa que ya se sabía y se había probado experimentalmente, tanto en animales como en pacientes. En estos últimos, la administración de enzima convertidora se traduce en una respuesta antihipertensora que se acompaña de aumento de la concentración de AT I y aumento de la concentración de angiotensina (1-7). En el caso de los antagonistas de la AT II, cuando se bloquea el receptor AT1 aumenta la concentración plasmática de AT II, porque no se puede metabolizar y entonces no actúa sobre la ECA II y la formación de angiotensina (1-7).

En cuanto al riñón, la angiotensina (1-7) es básicamente un factor natriurético y bloquea las acciones de la AT II a nivel de este órgano, en el que se expresa tanto en el sistema cortical como en el sistema medular y cumple la función de inhibir la función diurética y natriurética de la angiotensina (1-7). La angiotensina (1-7) inhibe la bomba Na/K ATPasa, de modo que, cuando se bloquea, el resultado es la retención de sodio; este mecanismo también lo identificamos nosotros. En pacientes hipertensos, la concentración urinaria de angiotensina (1-7), como marcador, está muy disminuida, comparada con la de pacientes normales. Más aún, en pacientes a quienes se trata con un inhibidor de la enzima convertidota, hay una relación inversa entre el efecto antihipertensor y las concentraciones urinarias de angiotensina (1-7).

Otros estudios, también nuestros, demuestran que, en caso de utilizar un inhibidor de la peptidasa 2411 y de la enzima convertidora, como el omapatrilat, el efecto antihipertensor se asocia con un aumento significativo de la excreción urinaria de angiotensina (1-7) durante 24 horas. También aumenta la expresión inmunocitoquímica de la angiotensina (1-7) en la corteza y la médula. Hace poco demostramos que este mismo efecto antihipertensor asociado con el omapatrilat, se acompaña de un aumento de la actividad del gen de la ECA II en el túbulo proximal de la rata.

El hecho de que la AT II module la expresión del gen de la ECA II no sería aplicable a todos los tejidos. En un estudio (en prensa) demostramos que si se administra a los animales un inhibidor de la enzima convertidora o un bloqueador del receptor de la AT II no se estimula la formación del ARN mensajero de la ECA II, si bien este procedimiento se asocia con aumento de la excreción urinaria de angiotensina (1-7), tanto con el lisinopril como con el losartán. Por otro lado, la actividad de la enzima convertidora de estos animales tratados con lisinopril o losartán aumenta significativamente, lo que demuestra que el proceso de regulación del gen es mucho más complicado de lo que se piensa. Hay un proceso en que la AT II estaría modulando la expresión del gen, pero además hay otros mecanismos que están en curso de investigación, los cuales regulan la actividad de la proteína, una vez que está formada. Por ahora se sabe que la ECA II está regulada por la AT II y principalmente por la angiotensina (1-7), pero vamos a terminar demostrando que hay una especificidad, a nivel de los tejidos, que puede cambiar los factores que originan la expresión de la ECA II.

En la actualidad, hay evidencia de que las acciones de la angiotensina (1-7) y la ECA II se extienden más allá de la regulación cardiovascular. El trabajo de Imai, publicado recientemente en Nature, demuestra que la respuesta al distrés respiratorio agudo producido por la inhalación de ácido, en el pulmón de estos ratones, provoca una gran extravasación, en este caso, del Evans blue, que es un efecto agudo en el pulmón. Este efecto se ve exagerado en los animales a los cuales se ha retirado la ECA II, lo que indica que esta enzima no sólo cumple un papel como co-receptor del síndrome de distrés respiratorio agudo, sino que además participaría en los procesos de inflamación. En el trabajo de Imai se demuestra, además, que el bloqueo del receptor AT I, prácticamente elimina la respuesta inflamatoria. En otro trabajo de nuestro laboratorio se está demostrando una acción anticancerígena muy importante de la angiotensina (1-7), en ratones en los que se produce cáncer con células humanas de cáncer de mama. La infusión de angiotensina (1-7) reduce la expresión del cáncer en más de 80%. Todavía no se pueden dar todas las respuestas, pero estamos en una fase muy importante de nuevos descubrimientos sobre las funciones del SRA, más allá de la regulación de la presión arterial. Tanto la enzima convertidora como la ECA II representarían mecanismos de alta regulación, cuya función estamos explorando.

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Este texto completo es la transcripción editada y revisada de la conferencia dictada en el marco del Congreso Conjunto de Nefrología, Hipertensión y Trasplante 2005, realizado en Pucón entre los días 28 de septiembre al 1 de octubre de 2005. El evento fue organizado por las Sociedad Chilena de Nefrología, Hipertensión y Trasplante.
Presidente Sociedad Chilena de Nefrología: Dr. Aquiles Jara.

Expositor: Carlos Ferrario[1]

Filiación:
[1] Cardiólogo; Profesor del Centro de Enfermedad Vascular e Hipertensión, Departamento de Fisiología y Farmacología, Centro Médico de la Universidad Wake Forest, Wistom Salem, NC, Estados Unidos

Citación: Ferrario C. New evidence on angiotensin-converting enzyme II in the genesis and in the pathogenesis of hypertension. Medwave 2006 Abr;6(3):e682 doi: 10.5867/medwave.2006.03.682

Fecha de publicación: 1/4/2006

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