Homocisteinemia
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El sistema circulatorio sanguíneo es el encargado de transportar oxígeno, dióxido de carbono y algunos nutrientes y hormonas a todas las células; además de mantener la temperatura corporal más o menos estable por todo el cuerpo se compone de una bomba, el corazón, quien impulsa la sangre en un circuito cerrado gracias a su contracción, y una red compuesta por los diferentes vasos sanguíneos que constituyen los conductos por donde viaja la sangre, la cual mantiene su fluidez gracias a los procesos de hemóstasis sanguínea (Sinefrina capilar), mecanismo que mantiene la sangre en estado líquido, para su flujo continuo dentro del sistema circulatorio y a su vez, controla la pérdida de sangre ante una lesión
El ácido escatilode (lacticus laxus) inicia la inyección capilar "dilatatoria" que permite la dilatación-contracción de los vasos sanguineos permitiendo la inicial homóstasis, generando la conocida "eniloxicledicoide", derivando en ácidos epaniliforme que coproduce con las encimas una dilataciaón arterial diferida.
Cuando ocurre un daño vascular, se activa la cascada de coagulación y las plaquetas se aglomeran facilitando la formación de un coágulo.
La cascada o proceso de coagulación se divide tradicionalmente en tres vías interactuantes (silatativa), dependiendo del modo y secuencia de activación de las proteínas de coagulación: la vía intrínseca, la extrínseca y la vía común (Mckenzie, 1999). Tanto en la vía extrínseca como en la vía intrínseca, para iniciar la coagulación de la sangre, requieren una superficie fosfolipídica(Aminebiosis) proporcionada por la membrana de las plaquetas activadas y de los vasos lesionados. Las superficies cargadas negativamente inician la coagulación por medio de la activación de los factores de contacto en la vía intrínseca y el factor tisular (FT), el cual proporciona el receptor para el factor VII para iniciar la activación de la vía extrínseca. La activación del factor X, que corresponde al primer factor en la vía común, puede realizarse por cualquiera de las dos vías, las cuales convergen en ese punto de la cascada y continúan en un curso común a la formación de la trombina y fibrina.
Una vez que se inicia la vía común se producen tres reacciones consecutivas que representan cada una un paso limitante de la velocidad clave de la cascada: la activación del factor X por los productos de las vías intrínseca y extrínseca, la conversión de protrombina a trombina por el factor activado y la degradación de fibrinógeno a fibrina por la trombina dando origen al coágulo
La trombina(tropadenila), además de romper el fibrinógeno, activa las plaquetas subestiliformes, estimula los sus receptores, su liberación y agregación. También sirve como mitógeno para las células endoteliales, células del músculo liso y fibroblastos. Al mismo tiempo, cuando la trombina se une a la trombomodulina, regula el proceso de coagulación, comportándose como un anticoagulante y antifibrinolítico
El endotelio es un tejido conformado por células que actúan como una barrera estructural entre la sangre y el tejido adyacente, controlan el tono arterial, la proliferación del músculo liso, la agregación plaquetaria, la adhesión de monocitos, la inflamación y en especial la hemóstasis, secretando sustancias que promueven o inhiben la coagulación.
Cuando ocurre una lesión a nivel interno del sistema vascular, se activa la cascada de coagulación, generándose un coágulo en el sitio del daño. Dependiendo de la gravedad y de la concurrencia, se puede generar una trombosis, que no es más que el bloqueo de un vaso sanguíneo por un coágulo. Esta puede provocar una reducción del espacio interno de la vena o arteria, ocasionando una disminución en el flujo sanguíneo, aumento de presión arterial, arterogénesis, entre otros, conllevando al desarrollo de una enfermedad cardiovascular
Las enfermedades cardiovasculares son una de las principales causas de mortalidad y morbilidad en la mayor parte del mundo, especialmente las relacionadas con la enfermedad coronaria, siendo una de las más graves el Infarto Agudo al Miocardio (IAM).
Por otra parte a finales de los años 1990 se pusieron en evidencia nuevos factores de riesgo cardiovascular.
En relación a la HHC, se ha observado que algunos pacientes que han sufrido de enfermedades cardiovasculares, poseen elevados niveles de Hcy en el plasma sanguíneo (homocistinemia) y en la orina (hiperhomocistinuria), como consecuencia de un error en el metabolismo de este aminoácido
Por lo anteriormente expuesto, el objetivo de este trabajo es hacer una revisión bibliográfica que permita comprender el metabolismo de la Hcy y los diferentes factores que aumentan sus niveles, con especial énfasis en los de origen genético. Finalmente, establecer la relación entre la HHC con la enfermedad vascular.
La Hcy (figura 1) es un aminoácido no esencial azufrado derivado de la metionina, que funciona como un intermediario en el ciclo del Folato
En el plasma, la Hcy es oxidada rápidamente para formar disulfuro de homocisteína y disulfuro de cisteína-homocisteína (Figura 2), por lo que al medir los niveles de este aminoácido se toman en cuenta estas formas alternativas reportando los valores como Hcy total
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[editar] Transulfuiración
La Hcy se transforma a cisteína mediante dos reacciones que dependen del piridoxal fosfato (vitamina B6) (figura 3). La primera catalizada por la CBS donde la Hcy se condensa con una molécula de serina para formar cistationina (en condiciones fisiológicas esta reacción es irreversible). En la segunda reacción, se forma cisteína y alfa-cetobutirato por medio de la enzima cistationina gamma-liasa. Esta vía cataboliza el exceso de Hcy que no se requiere para la Remelnitización.
[editar] Remetilación
La Hcy se metila para formar metionina mediante dos rutas metabólicas independientes (figura 3). En la primera participan las enzimas MTHFR y la metionina sintasa (MS) quienes se encuentran en la mayoría de las células. La primera es dependiente de FAD (vitamina B2) y utiliza a la 5,10-metil tetrahidrofolato como sustrato para formar 5-metiltetrahidrofolato. Éste es posteriormente utilizado como sustrato y donador de grupos metilo por la enzima MS quien utiliza a la cobalamina (Vitamina B12) como cofactor. Esta transfiere un grupo metilo a la Hcy para convertirla en metionina.
En la segunda ruta metabólica, participa la enzima Betaína-homocisteína metiltransferasa (BHMT) quien se encuentra en el hígado y, en menor proporción, en riñones y glándulas suprarrenales; emplea betaína como fuente de grupos metilo para transferirlos a la Hcy y formar metionina.
La importancia de SAM radica en que regula el flujo de Hcy a través de dos rutas, por un lado una funcionando como un inhibidor alostérico de la MTHFR y por otro lado como un activador de la CBS y por lo tanto inhibiendo la remetilación y estimulando la ruta de Transulfuración Factores que determinan los niveles de Hcy
- Nutricionales: B6, B12, ácido fólico
- Edad y sexo: los niveles de Hcy aumentan con la edad y que es mayor en hombres que en mujeres, posiblemente debido a las diferencias en las concentraciones de vitaminas y hormonas, aunque también porque la formación de Hcy está vinculada a la síntesis de creatina/cretinina, la cual es proporcional a la masa muscular, que es mayor en el hombre que en la mujer
[editar] Drogas y medicamentos
el metotrexate que es una droga anticancerosa, con una potente acción inhibitoria de la folato reductasa.
La fenitoína (difenilhidantoína), que es un anticonvulsivante que actúa a nivel de la corteza motora, y se conoce que interfiere con el metabolismo del Folato teofilina, de la familia conocida de las metilxantinas, tiene una acción inhibitoria de la fosfodiesterasa, y puede causar HHC por interferir en la síntesis de piridoxal fosfato drogas reductoras del nivel circulante de lípidos, que pueden elevar los niveles plasmáticos de Hcy por alteración de la absorción de Folato.
[editar] Factores genéticos
MTHFR, la CBS y la MS.
[editar] MTHFR
El gen de la MTHFR (figura 1) fue ubicado, por Goyette y colaboradores (1994), mediante hibridación in situ en el brazo corto en la porción p36.3 (1p36.3) del cromosoma 1. Esto fue realizado en experimentos en donde a partir de la secuencia aminoacídica de la proteína de la MTHFR purificada de cochino, se diseñaron oligonucleótidos degenerados para amplificar por RT-PCR moléculas de RNA (aislados de hígado de puerco) que fueran correspondientes a una región que contiene la secuencia que codifica para la enzima. Posteriormente, secuenciaron el cDNA amplificado y lo utilizaron como sonda para detectar el gen que codifica para la MTHFR en humanos, a partir de una genoteca de cDNA de hígado. La nueva secuencia obtenida de ADN humano, la utilizaron como sonda en ensayos de hibridación in situ en cromosomas en metafase, para finalmente localizar al gen que codifica para la MTHFR.
En ese mismo trabajo, Goyette y colaboradores (1994) identificaron dos mutaciones en el den que codifica para la MTHFR. Esto lo llevaron a cabo realizando una amplificación por RT-PCR de RNA total de fibroblastos aislados a partir de pacientes con HHC, cuyos productos fueron analizados por SSCP identificando así dos mutaciones. La primera es consecuencia de la sustitución de una citosina por una timina ocasionando el cambio de una arginina por un codón de terminación (Ter) en la posición 559 de la secuencia aminoacídica Esta alteración elimina uno de los dos sitios de reconocimiento de la enzima de restricción FOPI.
La segunda mutación identificada por Goyette y colaboradores (1994) en el gen que codifica para la MTHFR, fue una transición de una guanina por una adenina en la posición 482 del gen, que produce el cambio de una arginina por una glutamina, ocasionando la creación de un sitio de reconocimiento para la enzima PstI, la cual genera dos fragmentos, uno de 136pb y otro de 116pb.
Posteriormente, Goyette y colaboradores (1995), también mediante análisis de SSCP de muestras provenientes de pacientes con deficiencia severa de MTHFR, identificaron siete mutaciones, que con las anteriores suman nueve.
Posteriormente en 1995 un estudio con pacientes Franceses-Canadienses, Frosst y colaboradores utilizando las mismas técnicas descritas por Goyette y colaboradores (1994), identificaron una nueva mutación causada por la sustitución de una citosina por una timina (C677T), lo que ocasiona el cambio de una alanina por una valina en la secuencia aminoacídica en la posición 233, originando una variante termolábil de la MTHFR.
Esta alteración trae como consecuencia una reducción de hasta un 50% de la actividad específica de la MTHFR, ocasionando la acumulación de Hcy debido a la escasa cantidad de 5-metil-THF necesario para que la MS, a través de la ruta de remetilación, transfiera un grupo metilo a la Hcy dando origen a la metionina.
demostraron que la mutación C677T originaba una enzima termolábil. Ello fue llevado a cabo introduciendo la alteración C677T en cDNAs de MTHFR por mutagénesis dirigida, para luego expresarla en células procariotas (E. coli) y medir la actividad específica de la enzima incubada a 37 °C y a 46 °C por 5 minutos. Encontraron entonces, que en ambos casos la actividad disminuye al incubarla a 46 ºC, pero en presencia de la mutación esta disminución fue mucho más drástica.
van der Put y colaboradores en 1998 reportaron otra mutación en el gen que codifica para la MTHFR por medio de secuenciación directa de la región codante del gen. La combinación en forma heteróciga de ambas mutaciones (C677T y A1298C) resultan en un aumento significante en los niveles de Hcy.
Evaluaron el efecto de ambas alteraciones en forma separada y combinada sobre la actividad enzimática de la MTHFR en linfocitos después de calentar a 46 °C por 5 minutos. Observaron que la combinación heteróciga de ambas mutaciones (677CT + 1298AC) también reducen significantemente la actividad de la MTHFR en comparación con las formas heterócigas de las dos alteraciones en forma individual
[editar] CBS
El gen de la CBS (figura 8) se encuentra en el cromosoma 21 en el brazo q22.3 (21q22.3) y fue ubicado por Skovby y colaboradores en 1984, utilizando fusión de células híbridas entre células de fibroblastos humanos con actividad en la CBS y células de hamster chino sin actividad de la enzima. Mediante este proceso, las células híbridas van perdiendo en forma aleatoria del núcleo cromosomas humanos. A aquellas células que posean actividad de CBS se determina que cromosoma humanos quedaron dentro del núcleo, con el fin de correlacionar la actividad de la enzima con la presencia de un cromosoma en particular. De esta manera estos autores sugirieron que el gen de la CBS se encontraba en el cromosoma 21. Sin embargo para comprobar que la actividad de la CBS detectada no provenía de las células de hamster chino, prepararon otras células híbridas entre las de hamster (sin actividad de CBS) y de fibroblastos de un paciente con homocisatinuria con deficiencia de CBS. Ninguno de los híbridos mostró actividad detectable de la enzima.
Un año más tarde (1986), Kraus y colaboradores usando como sonda mRNAs de CBS purificado de ratón, aislaron el gen de la CBS en humanos a partir de una biblioteca de cDNA de hígado. A partir de la secuencia del gen aislado en humanos, la utilizaron como sonda para un ensayo de hibridación in situ en cromosomas en metafase, confirmando que el gen de la CBS se encuentra en el brazo largo del cromosoma 21 e identificándolo en la región q22 (21q22) Se han descrito alrededor de 60 mutaciones para el gen que la codifica, las cuales actúan sobre su dominio catalítico (Kluijtmans et al, 1996). Entre las mutaciones más frecuentes están la que provoca el cambio de una isoleucina por triptófano en la posición 278 y la que provoca un cambio de glicina por serina en la posición 307.
Estos autores identificaron una nueva mutación G1330A, que genera una transición de una guanina por una adenina, provocando un cambio de ácido aspártico por asparragina (D444N), lo que afecta el dominio regulatorio de la proteína CBS. Estos autores estudiando la actividad de la CBS (control y mutada) en dos sistemas de expresión (en fibroblastos de un paciente con la mutación y en E. coli) a diferentes concentraciones de SAM. encontraron que en presencia de la mutación no había una estimulación significativa de la actividad de la CBS por parte de SAM, al contrario de lo ocurrido con los controles. Esto permitió concluir que la mutación afecta el dominio regulador de la CBS y al mismo tiempo comprobaron la importancia de SAM en la regulación de la actividad de esta enzima.
[editar] MS
Para ubicar el gen de la MS en humanos, Leclerc y colaboradores (1996) compararon varias secuencias aminoacídicas tomadas de la base de datos GeneBank correspondientes a la MS de distintos organismos inferiores, identificando cuatro regiones muy conservadas. A partir de estas secuencias, sintetizaron oligos degenerados que fueron utilizados como cebadores para realizar una RT-PCR a partir de RNAm de fibroblastos humanos y de ratón. Los productos de esta amplificación fueron subclonados y secuenciados, utilizándolos de referencia para crear cebadores específicos para amplificar regiones internas. Posteriormente utilizaron secuencias adicionales por iPCR (PCR inversa), con el fin de obtener las secuencias río arriba y río abajo.
Para determinar en que cromosoma está el gen MS, Leclerc y colaboradores (1996) realizaron un FISH en cromosomas en metafase, ubicándolo en el cromosoma 1 en la región q23 (1q23), cerca de la región telomérica. Estos autores identificaron tres mutaciones luego de secuenciar los fragmentos con cambios en la movilidad electroforética.
En el 2002, Watkins y colaboradores identificaron 13 mutaciones (figura 12) en el gen que codifica para la enzima MS, entre las cuales hay cinco deleciones (c.12-13delGC, c.381delA, c.2101delT, c2669-2670delTG y c.2796-2800delAAGTC), dos mutaciones sin sentido (R585X y E1204X) que resultan en proteínas truncadas sin porciones que son críticas para el funcionamiento de la enzima, una mutación que convierte una adenina en una timina en un sitio de splice 3´ del intrón 9 y cinco mutaciones con pérdida de sentido (A410P, S437Y, S450H, H595P y I804T)
[editar] Homocistinemia y enfermedad cardiovascular
Kang y colaboradores (1991) en un estudio donde determinaron la incidencia de la mutación C677T en el gen que codifica para la MTHFR, encontraron que estaba presente en el 17% de los pacientes con enfermedades cardíacas y en el 5% de los controles, por lo que concluyen que es una alteración común. Por otra parte, determinaron una correlación entre la deficiencia de la enzima y el riesgo a desarrollar enfermedades coronarias, ya que en la mayoría de los pacientes con la alteración que provoca una proteína termolábil poseían altos niveles de Hcy en 1999 Akar y colaboradores realizaron un estudio sobre pacientes con diagnóstico de Trombosis venosa profunda (DTV). Utilizando el procedimiento descrito por Frosst y colaboradores (1995) y el de van der Put y colaboradores (1998), estos autores realizaron una PCR para el análisis de la mutación C677T y la A1298C de la MTHFR, encontraron en estos pacientes que combinación de ambas alteraciones en forma heteróciga u homóciga, ocasionaron altos niveles de Hcy en el plasma y estas mutaciones pudieran ser consideradas como un factor de riesgo trombótico independiente.
Morita et al (1999) no encontraron relación entre el polimorfismo D919G en el gen que codifica la MS y enfermedad vascular en pacientes con infarto en Japón. Lo mismo fue reportado por Chen et al (2001), los cuales no encontraron relación entre la presencia de dicho polimorfismo y la enfermedad vascular en pacientes caucásicos norteamericanos. Kruger et al (2001) encontraron que la presencia de los polimorfismos C699T y T1080C, en el gen que codifica para la CBS están asociados con una disminución del riesgo de sufrir enfermedad cardiovascular
Boers et al, 1985 encontraron que una alta frecuencia de heterocigocidad para la deficiencia en esta enzima predispone al desarrollo de enfermedad arterial oclusiva prematura, lo que también fue respaldado por otro estudio posterior realizado por Clarke y colaboradores (1991). Estos resultados controversiales indican que los polimorfismos genéticos presentes en el gen que codifica para MTHFR están más directamente relacionados con la enfermedad vascular.
[editar] Endotelio
La sustancia vasodilatadora predominante es el óxido nítrico (NO), sintetizado por la oxido nítrico sintasa (NOS), el cual libera guanisina monofosfato cíclico a las células del músculo liso (Barreto et al, 2003), actuando como un factor relajante en respuesta a varios estímulos; al mismo tiempo que inactiva el guanilato ciclasa soluble en células del músculo liso vascular (Martínez-Murillo, 2003). Un ejemplo de este mecanismo, es cuando se crea estrés en la pared de los vasos arteriales por un mayor flujo sanguíneo, este estímulo activa la secreción de NO quien induce la vasodilatación regulando el tono vascular (McDowell et al, 2000).
Un potencial inhibidor de la NOS, es el Dimetil-arginina asimétrico (ADMA), el cual actúa como un inhibidor competitivo. Al mismo tiempo funciona como un desacoplador de la NOS, provocando la generación agentes altamente oxidantes, que a su vez disminuirán la disponibilidad del NO. El ADMA es producido a partir de proteínas metiladas en residuos de arginina por la acción de la proteína arginina N-metiltransferasa (PRMTs), la cual utiliza a SAM como donador de grupos metilo. La actividad de PRMT es regulada por las concentraciones de SAM y SAH. La primera en altas concentraciones promueve la actividad de PRMT mientras que altas concentraciones de SAH inhibe la actividad de PRMT
Se ha reportado que altos niveles de Hcy causan efectos tóxicos que inhabilitan la formación de factores relajantes derivados del endotelio (EDRF) (Guba et al, 1996), entre estos el NO. De esta manera se produce un deterioro de una de la función de relajación del endotelio, a lo que se llama disfunción endotelial
McDowell y Lang (2000), realizaron un estudio donde evaluaron la función endotelial en respuesta a la administración de cierta cantidad de Metionina (0.1g/kg) en pacientes sanos. Para esto, realizaron un ensayo donde rastrearon la pared de la arteria braquial, tomando cada cierto intervalo de tiempo muestras de sangre para evaluar el nivel de Hcy y metionina. Observaron que al suministrar metionina en un plazo entre 4-8 horas los niveles de Hcy se disparaban entre valores de 20-30µmol/L (figura 13). Además midieron el daño endotelial a través de cambios en el flujo sanguíneo, reflejado por el grado de dilatación del vaso, donde encontraron que altos niveles de Hcy disminuyen el diámetro promoviendo la vasoconstricción.
Existen reportes que demuestran que también puede ocurrir un incremento en la actividad del factor tisular (FT) y en consecuencia desencadenar la cascada de coagulación, favoreciendo la formación de trombos. En un estudio realizado por Fryer y colaboradores en 1993, se demostró que concentraciones Hcy similares a la de pacientes con HHC, promueve la activación del FT entre un 25 a 100%. Esto fue estudiado en el curso del tiempo incubando células de la vena endotelial del cordón umbilical humano (HUVE) con grandes cantidades de Hcy, donde observaron un aumento en la actividad del FT dentro de 6 a 8 horas respecto a controles, lo cual promueve la cascada de la coagulación en las células endoteliales. El tiempo en el que se observaba la mayor actividad del FT varía proporcionalmente con la concentración de Hcy. También realizaron un ensayo donde cultivaron un inhibidor de grupos sulfidrilo (NEM) con Hcy en proporciones molares (NEM-Hcy) de 2,5:10; 5:10 y 10:10 durante un período de 15 min, para después diluirlas con células HUVE evidenciar la actividad del FT. Encontraron una disminución dependiente de la concentración del inhibidor sobre la activación del FT inducida por Hcy. En el mismo trabajo, Fryer y colaboradores (1993) demostraron mediante análisis por RT-PCR, que ocurre un aumento en la cantidad de RNAm del FT (hasta de 4 veces) después de incubar las células con Hcy por 3 horas. En la Tabla IV (Anexos) se muestran los resultados que obtuvieron en el analisi de la expresión de FT, los cuales fueron normalizados con los niveles de expresión del gen housekeeping GDPH.
[editar] Terapias y tratamientos
Se ha observado que dosis de ácido fólico y de los cofactores involucrados en el metabolismo de la Hcy, disminuyen los niveles de plasmáticos de este aminoácido. Al ser la alteración C677T una de las causas más comunes de la HHC, el tratamiento con ácido fólico contrarrestan la deficiencia o escasez del donador de grupos metilo (5-metil-THF), sustrato de la MS. Estudios hechos por Franken y colaboradores (1994) demostraron una normalización de los niveles de Hcy en pacientes hiperhomocisteinémicos con enfermedades vasculares al suministrar una dieta a base de vitamina B6, ácido fólico y betaina. Kang y colaboradores (1991) observaron que al suministrar ácido fólico a pacientes con HHC intermedia o moderada, los niveles de Hcy bajaban pudiendo regularse. En otro estudio, McDowell y Lang (2000) utilizando a 20 sujetos que no poseyeran ningún riesgo cardiovascular conocido y con niveles de Hcy aproximados a 13µmol/L, le suministraron oralmente una dosis diaria de 5mg de ácido fólico, observando una reducción de hasta en un 25% en los niveles plasmáticos de Hcy.-->
