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Los productos de Amadori comomediadores de disfunciónendotelial en la diabetesmellitusC.F. SÁNCHEZa, C. PEIRÓa Y L. RODRÍGUEZb

aDepartamento de Farmacología y Terapéutica. Facultad deMedicina. Universidad Autónoma de Madrid. Madrid. bUnidad deInvestigación y Servicio de Geriatría. Hospital Universitario deGetafe. Getafe. Madrid. España.

Las complicaciones vasculares son la primera causa de morbimortalidaden la diabetes mellitus. La disfunción endotelial es el primer eslabón en lacadena de mecanismos fisiopatológicos que conducen a la vasculopatíadiabética, tanto en vasos de conductancia (macroangiopatía) como deresistencia (microangiopatía). La disfunción endotelial (la reducción de lasrespuestas vasodilatadoras dependientes de endotelio, con o sin aumentode las respuestas vasoconstrictoras) es un fenómeno que se asocia con elmantenimiento de hiperglucemias sostenidas y el incremento del estrésoxidativo de la diabetes. Se han estudiado múltiples mecanismos quepueden aumentar los valores de especies reactivas de oxígeno y produciralteraciones de la función endotelial. En este sentido, se ha propuesto quela propia hiperglucemia per se es capaz de producir este efecto. Sinembargo, la mayor parte de los investigadores manifiesta que el aumentosostenido de los valores plasmáticos de glucosa modifica diferentes víasenzimáticas que, a su vez, originan un incremento del estrés oxidativo yeventualmente disfunción endotelial. Así, se han implicado enzimas comola aldosa-reductasa, la proteincinasa C, la polimerasa poli(ADP-ribosa), asícomo los receptores de endotelina, entre otros mecanismos. También sehan propuesto mecanismos no enzimáticos, como la glucosilación deproteínas, como fuente de especies reactivas de oxígeno, con especialatención a los productos finales del proceso de glucosilación, losdenominados productos terminales de glucosilación avanzada. Sinembargo, nuestro grupo mantiene desde hace años la hipótesis de quelos productos tempranos e intermedios del proceso de glucosilaciónproteínica (los productos de Amadori) son capaces de liberar especiesreactivas de oxígeno y pueden tener un papel relevante en el desarrollode la disfunción endotelial y, eventualmente, de la vasculopatía diabética.

Palabras clave: Diabetes mellitus. Disfunción endotelial. Proteínas glucosiladas. Espe-cies reactivas de oxígeno.

INTRODUCCIÓN

La función del endotelio vascular en situaciones normales y pa-tológicas es un área de investigación cardiovascular que se ha de-sarrollado mucho en los últimos 20 años. Su importancia no sóloabarca desde aspectos cuantitativos (el endotelio equivale a lamasa de 5 corazones o a la extensión de 6 campos de tenis para un

Revisiones

AMADORI PRODUCTS ASMEDIATORS OF ENDOTHELIALDYSFUNCTION IN DIABETESMELLITUS

Vascular complications are the main causeof morbidity and mortality in diabetesmellitus. Endothelial dysfunction is the firstlink in the chain of physiopathologicalmechanisms leading to diabeticvasculopathy, both in large blood vessels(macroangiopathy) and small vessels(microangiopathy). Endothelial dysfunction(reduction in endothelial-dependentvasodilator response with or without anincrease in vasoconstrictor responses) isassociated with the maintenance ofsustained hyperglycemia and an increasein oxidative stress in diabetes. Severalmechanisms that might increase levels ofreactive oxygen species and producealterations in endothelial function havebeen studied. In this context, it has beenproposed that hyperglycemia per se is ableto produce this effect. However, mostresearchers suggest that the sustainedincrease in plasma glucose levels modifiesdifferent enzyme pathways, which in turncause an increase oxidative stress andeventually endothelial dysfunction. Thus,enzymes such as aldose-reductase, proteinkinase-C, and poly(ADP-ribose)polymerase, as well as endothelinreceptors, among other mechanisms, havebeen implicated. In addition, non-enzymatic mechanisms, such as proteinglycosylation, as a source of reactiveoxygen species, with special attention paidto glycosylation end products, the so-called advanced glycosylation endproducts, have been proposed. However,for several years our group has maintainedthe hypothesis that early and intermediateglycosylation products (Amadori products)are able to release reactive oxygen speciesand may play an important role in thedevelopment of endothelial dysfunctionand, eventually, diabetic vasculopathy.

Key words: Diabetes mellitus. Endothelial dys-function. Glycosylated proteins. Reactive oxygenspecies.

Correspondencia: Dr. C.F. Sánchez Ferrer.Departamento de Farmacología y Terapéutica. Facultad de Medicina. Universidad Autónoma de Madrid.Arzobispo Morcillo, 4. 28029 Madrid. España.

Manuscrito recibido el 6-10-2003; aceptado para su publicación el 12-11-2003.

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varón de 70 kg) sino cualitativos, ya que es reconoci-do como un auténtico órgano de regulación autocrina,paracrina y endocrina. La fisiología y la fisiopatologíadel sistema vascular es actualmente incomprensible sino se considera esta porción luminal de la capa íntimade los vasos. Su privilegiada situación en la circula-ción, así como su capacidad para detectar cambiosmecánicos, humorales y químicos, y realizar ajustescompensadores en el tono vascular o en la estructurade los vasos mediante la producción de sustancias bio-lógicamente activas, hace del endotelio un elementoclave en la regulación de la homeostasis cardiovascu-lar. Actualmente, es un hecho bien establecido la exis-tencia de una disfunción de las respuestas dependien-tes del endotelio en diferentes enfermedades quecursan, en algún momento de su evolución, con mani-festaciones vasculares: la hipertensión arterial, la hi-percolesterolemia, el tabaquismo, la diabetes mellitus(DM) o la insuficiencia cardíaca. Esta disfunción tam-bién puede observarse en situaciones que, aunque fi-siológicas, predisponen a la experimentación de cua-dros vasculares; tal es el caso del envejecimiento o dela menopausia. Respecto a la DM, el trabajo inicial deFortes et al1 destacó por primera vez, en 1983, la exis-tencia de alteraciones en las respuestas vasodilatado-ras dependientes del endotelio, en vasos procedentesde animales diabéticos; desde entonces, son múltipleslos estudios que han confirmado tales hallazgos, tantoen modelos animales como en pacientes diabéticos.

Las alteraciones vasculares que aparecen en el cursode la DM se han dividido habitualmente en microan-giopatía (afección de la microcirculación de la retina ylos pequeños vasos renales) y macroangiopatía (indis-tinguible de la aterosclerosis, excepto por su localiza-ción preferente en determinados lechos vasculares y lafrecuente calcificación de la media arterial). No obs-tante, cada vez existen mayores evidencias de que am-bos cuadros no son sino manifestaciones de un mismoproceso, en cuyo inicio predominarían las alteracionesfuncionales, estrechamente ligadas a hiperglucemia oa fenómenos estrictamente relacionados con ésta. Es-tas alteraciones funcionales se pondrían de manifiestocon más facilidad en la microcirculación y serían po-tencialmente reversibles con el control de la glucemia.En fases más avanzadas de la enfermedad, la persis-tencia de estas alteraciones vasculares funcionales,junto con la aparición de otras manifestaciones de laenfermedad (especialmente las alteraciones del meta-bolismo lipídico y de las plaquetas) llevaría a la apari-ción de alteraciones estructurales rápidamente irrever-sibles y en las que el control de la glucemia sólo seríaun factor más que considerar. Estas manifestacionesestructurales se expresarían fundamentalmente en losgrandes vasos y mucho menos en la microcirculación,donde se sabe que no se desarrolla aterosclerosis. Eneste contexto, el endotelio vascular parece ser el “in-termediario” por antonomasia en la aparición de lasalteraciones funcionales iniciales y de las lesiones es-tructurales tardías, y promueve el desarrollo de las

complicaciones que componen las manifestacionesvasculares a largo plazo de la DM.

ALTERACIONES DE LA FUNCIÓNENDOTELIAL EN LA DIABETES MELLITUS

Los estudios experimentales muestran de maneraprácticamente unánime la existencia de disfunción en-dotelial en la diabetes mellitus. Este hallazgo se ha re-petido con múltiples abordajes experimentales, en dife-rentes modelos de enfermedad, en distintos lechos yterritorios vasculares, in vitro e in vivo y, finalmente,también en pacientes con diabetes mellitus. En diabe-tes experimentales se ha encontrado una disminuciónde las respuestas relajadoras dependientes del endote-lio a diferentes sustancias vasodilatadoras, como laacetilcolina, la histamina, la bradicinina, el adenosin-difosfato (ADP) y la trombina, todas ellas agonistas dereceptores endoteliales, tanto en vasos de resistenciacomo de conductancia, incluyendo aquellos de gran re-levancia fisiopatológica, como el lecho mesentérico yla microcirculación coronaria, renal y cerebral. Las al-teraciones de la relajación dependiente del endoteliomediadas por receptor se han observado no sólo en di-ferentes animales y lechos vasculares, sino también endistintos modelos de DM (inducida por aloxano o es-treptozotocina, ratas Bio-Breeding-BB, etc.).

Resultados similares se han observado en pacientes.Los primeros estudios en este sentido se remontan afinales de los años ochenta y a principios de los no-venta. Así, Sáenz de Tejada et al2 demostraron in vitrouna alteración en la relajación inducida por acetilcoli-na en el cuerpo cavernoso de pacientes diabéticos quepresentaban impotencia. Sin embargo, la relajación in-ducida por nitroprusiato sódico, que es independientedel NO endotelial, permanecía indemne. Para los estu-dios con pacientes in vivo se utiliza la pletismografíapor oclusión venosa, que posibilita el análisis del flujoarterial en humanos y su variación ante la infusión in-traarterial de fármacos vasoactivos. Se ha recurrido aesta técnica para evaluar las respuestas dependientesdel endotelio, y se ha confirmado la presencia de alte-raciones funcionales en pacientes con DM tipo 1. Enefecto, Calver et al3 observaron una menor reduccióndel flujo arterial basal en pacientes con diabetes tras laadministración intraarterial de L-NMMA, lo que su-giere una menor participación del NO en el manteni-miento del tono arterial. Cabe destacar que estos auto-res, a diferencia de lo hallado in vitro por Sáenz deTejada et al2, encuentran una menor respuesta vasodi-latadora a nitroprusiato sódico en sus sujetos diabéti-cos, lo que plantea la posibilidad de que el mecanismoefector del NO en la célula muscular lisa esté deterio-rado en la diabetes. Por su parte, Johnstone et al4 com-probaron una menor respuesta a metacolina en pacien-tes diabéticos frente a controles, y las respuestas anitroprusiato fueron similares en ambos grupos. Final-mente, McVeigh et al5 demostraron también que el de-

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terioro de la respuesta vasodilatadora a la acetilcolinay la nitroglicerina se observa, asimismo, en sujetoscon diabetes tipo 2.

Mecanismos implicados en la disfunciónendotelial diabética

Aunque la hiperglucemia es el factor esencial en laproducción de la disfunción vascular, no parece estardirectamente implicada en la génesis de las alteracio-nes que se asocian al desarrollo de la enfermedad vas-cular. Parece, más bien, que la hiperglucemia produceuna serie de alteraciones metabólicas y bioquímicasque, al actuar sobre la pared vascular, originan anor-malidades en la función y la estructura del vaso. En lospárrafos siguientes se resumen los principales meca-nismos que se han implicado en el desarrollo de la al-teración vascular asociada a la DM, y que de un modou otro están relacionados con la hiperglucemia (fig. 1).

Vía del sorbitol

Durante la hiperglucemia, una parte de la gluco-sa intracelular es reducida a sorbitol por acción de laaldosa-reductasa, y el NADPH se utiliza como cofac-

tor6. La glucosa es metabolizada por esta vía en los te-jidos que no necesitan insulina para que la glucosa seincorpore a las células, como es el caso del tejido vas-cular, donde la glucosa accede por gradiente de con-centración a través de un transportador que no requie-re de insulina para ejercer su efecto. A continuación,el sorbitol se oxida a fructosa por la enzima sorbitoldeshidrogenasa, pero este paso metabólico tiene unacinética más lenta, de modo que en la hiperglucemiano es capaz de impedir el aumento intracelular de laconcentración de sorbitol. El incremento de actividadde la vía del sorbitol comporta diversos efectos. Elprimero de ellos es la disminución de los valores deNADPH, con lo que disminuye tanto la capacidad dedefensa de la célula ante el estrés oxidativo como laproducción de NO, al ser el NADPH un cofactor nece-sario para la NO sintetasa (NOS). También se produceun aumento de la relación NADH/NAD+, que incre-menta los valores de triosa fosfato (agentes de gluco-silación muy reactivos), así como de diacilglicerol(DAG) y la proteincinasa C (PKC). Por el contrario,disminuye la síntesis y el transporte del mioinositol.

No está claro el papel que desempeña la vía del sor-bitol en la producción de daño endotelial en la diabe-


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Hiperglucemia

LDL-oxidadas

Radicales libres

Vía de los polioles Activación de PKC

Defensa antioxidante

Estrés oxidativo

Productos de Amadori

AGE

Radicales libres

PARP

Disfunción endotelial(–) Óxido nítrico (+) Endotelina

Vasoconstricción

Vasculopatía diabética

Inflamación HipertrofiaHiperplasiaAgregabilidad y adhesividad

plaquetarias

Fig. 1. Esquema de algunos factores potencialmente implicados en la disfunción endotelial diabética. AGE: productos de glucosilaciónavanzada; LDL: lipoproteínas de baja densidad; PARP: polimerasa poli(ADP-ribosa); PKC: proteincinasa C.

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tes. El tratamiento con inhibidores de la aldosa reduc-tasa (sorbinil, tolrestat, ponalrestat) recupera las res-puestas dependientes del endotelio en vasos sometidosa alta concentración de glucosa o procedentes de ani-males diabéticos. Sin embargo, no se observa un efectoimportante del tratamiento con inhibidores de la aldosareductasa sobre la función endotelial en ratas diabéti-cas, y varios estudios clínicos ponen de manifiesto queel tratamiento con inhibidores de la aldosa reductasano es efectivo sobre la neuropatía o la retinopatía6.

Activación de la proteincinasa

La activación sostenida de la PKC por la hiperglu-cemia puede producirse por varios mecanismos, ade-más de la ya mencionada vía de los sorbitoles. De he-cho, en presencia de valores elevados de glucosa seobserva un aumento en la síntesis de novo de ácidofosfatídico (a partir de gliceraldehído 3 fosfato, unmetabolito de la glucólisis). Mediante la formación defosfoinositol y la posterior acción de la fosfolipasa C,se incrementa la producción de DAG y la consiguienteactivación de la PKC7. Parece, también, que la activa-ción de la PKC puede estar relacionada con la glucosi-lación no enzimática de proteínas que se comenta másadelante8. Por otra parte, existen diferentes isoformasde la PKC, algunas de las cuales pueden estar implica-das en la disfunción endotelial diabética. De hecho, sehan obtenido buenos resultados en la prevención delas complicaciones microvasculares y neuropáticas demodelos animales de diabetes con inhibidores selecti-vos de la isoforma α2 de la PKC, por lo que se estándiseñando ensayos clínicos para confirmar estos efec-tos en pacientes diabéticos7,8. Sin embargo, pese alconsiderable interés de esta línea de investigación, nose debe olvidar algunas posibles limitaciones que pue-den condicionar su desarrollo. En primer lugar, la acti-vación de PKC es una vía de señalización intracelularde gran ubicuidad, de manera que la probabilidad deque el uso sistémico de inhibidores de la misma pro-duzca efectos adversos es bastante alta, aun cuando seempleen fármacos muy selectivos por las respectivasisoformas. En segundo lugar, es posible que la isofor-ma de PKC activada en cada caso por la hipergluce-mia varíe dependiendo del tipo celular; por ejemplo,en músculo liso vascular se activa preferentemente laisoforma β, mientras que en células endoteliales pare-ce ser más relevante el papel de la isoforma α7,8.

Activación de la polimerasa poli(ADP-ribosa)

La polimerasa poli(ADP-ribosa) (PARP) es una en-zima nuclear abundante en las células eucarióticas, queparece estar implicada en la respuesta a las agresionesen el ADN. Así, las lesiones celulares inducidas poroxidación debida a radicales libres suponen la activa-ción de esta enzima. Cuando se rompe una cadena deADN, la enzima PARP inicia la transferencia de unida-des ADP-ribosa desde el NAD+ hasta las proteínas nu-cleares, en un proceso que consume energía. El resul-

tado final de este proceso es una depleción del NAD+

intracelular, así como de los depósitos de adenosintri-fosfato (ATP), lo que a su vez reduce la tasa de glucóli-sis y la respiración mitocondrial y altera las funcionescelulares. En ratas con diabetes inducida por estrepto-zotocina, se ha observado una activación de PARP enla pared vascular, así como en cultivos de endotelio so-metidos a elevados valores de glucosa9. Además, ladisfunción endotelial de los animales diabéticos puedeprevenirse mediante el tratamiento con un inhibidor dela enzima PARP, lo que sugiere su participación en eldesarrollo de la vasculopatía diabética9.

Endotelina

La familia de las endotelinas (ET) consiste en 3 pép-tidos de 21 aminoácidos denominados ET-1, ET-2 yET-3, cuyas acciones biológicas están determinadaspor 2 tipos de receptores acoplados a proteínas G, de-signados como ETA y ETB. Los receptores ETA tienenmayor afinidad por los péptidos ET-1 y ET-2, mientrasque el receptor ETB se une con igual afinidad por las 3isoformas de endotelina. La ET-1 liberada por el endo-telio puede actuar de forma autocrina sobre receptoresETB de la propia célula endotelial y favorecer la secre-ción de NO y, por tanto, induce vasodilatación. Sinembargo, su efecto principal se ejerce sobre el músculoliso vascular subyacente, a través de receptores ETA yETB, y produce vasoconstricción y mitogenia. El papelfisiológico de la endotelina no está claramente estable-cido, aunque se ha propuesto que está implicada endistintas enfermedades cardiovasculares, como hiper-tensión, arteriosclerosis o enfermedad coronaria. Hastala fecha, los estudios experimentales indican una clararelación entre la existencia de vasculopatía diabética yla detección de valores elevados de endotelina. A suvez, los inhibidores de los receptores ETA y ETB pare-cen tener efecto beneficioso en algunas de las compli-caciones asociadas a la diabetes, como nefropatía yneuropatía. No obstante, se carece de datos que permi-tan extrapolar estas hipótesis a pacientes10.

Radicales libres

Los radicales libres son moléculas que poseen unelectrón desapareado, lo que confiere una gran reacti-vidad a estas especies químicas. Pueden formarse portransferencia de electrones, que es el mecanismo máscomún, o por procesos denominados de fisión homolí-tica y heterolítica. En los organismos vivos los radica-les libres más importantes son los derivados del oxíge-no. La reducción de éste por la transferencia de unelectrón produce el anión superóxido, mientras que latransferencia de 2 electrones al oxígeno da lugar al pe-róxido de hidrógeno, que a su vez es la fuente del ter-cero de los radicales libres de interés prioritario enbiología, el radical hidroxilo, que es el más reactivo ydañino de los radicales libres del oxígeno.

Los radicales libres se han implicado tanto en lagénesis de la DM como en la producción de las


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complicaciones vasculares de ésta. En este sentido,se ha observado un incremento en la producción deradicales libres en la DM, así como una disminuciónen los sistemas de barredores de radicales libres entejidos diabéticos, incluyendo los microvasos y laaorta, lo que condiciona a su vez una mayor suscep-tibilidad a dichos radicales11. Los radicales libresejercen un efecto inhibidor sobre las relajacionesmediadas por NO, al que inactivan. Además, tam-bién pueden interferir con la producción de prostaci-clina, probablemente a través de la inhibición de laprostaglandina sintetasa.

El anión superóxido es el principal radical libreimplicado, que ejerce su efecto a través de la inacti-vación del NO. Así, se ha podido comprobar que laenzima superóxido dismutasa (SOD), que inactiva elanión superóxido, mejora las relajaciones depen-dientes de endotelio en vasos de animales diabéti-cos. También hay datos que sugieren la participa-ción de otros radicales libres, ya que la catalasa (quepromueve el catabolismo del radical peróxido), elmanitol (un barredor de radicales hidroxilo), la di-metiltiourea (otro barredor de radicales hidroxilo) yla deferroxamina (un quelante del hierro) puedenmejorar total o parcialmente la disfunción endotelialdiabética11. El papel de los radicales libres en eldaño vascular diabético no sólo se ha observado enmodelos animales. En estudios pletismográficos rea-lizados en sujetos con diabetes, la coinfusión de unantioxidante como ácido ascórbico y un agonistamuscarínico induce una mejoría en la respuesta vas-cular12. Actualmente, cobra cuerpo la hipótesis deque el estrés oxidativo es un mediador común a to-dos los mecanismos propuestos capaces de inducirdisfunción endotelial diabética, bien como desenca-denante de la alteración de procesos bioquímicos,bien como resultante de éstos y causante directo deldaño celular13.

Glucosilación no enzimática de proteínas

La glucosilación no enzimática (glucación) de lasproteínas ha adquirido una gran importancia en el es-tudio de las complicaciones a largo plazo de la DM.Consiste en un conjunto de reacciones que comienzancon la condensación entre un hidrato de carbono ygrupos amino libres de las proteínas. Posteriormentetienen lugar nuevas reacciones de condensación, hi-drólisis, deshidratación, reordenación y polimeriza-ción que dan lugar a unos productos finales de carác-ter fluorescente. El conjunto de estas reacciones sedenomina reacciones de Maillard (fig. 2). La fase ini-cial de unión entre un azúcar y una proteína da lugarprimero a una base de Schiff y luego a un producto deAmadori. Esta fase se considera reversible y dependeexclusivamente de la concentración de glucosa en elmedio y del tiempo de permanencia de dicha concen-tración. In vivo, la acumulación de las bases de Schiffy los productos de Amadori alcanza el equilibrio en unperíodo de horas (bases de Schiff) y semanas (produc-to de Amadori). Algunos ejemplos de productos deAmadori son la hemoglobina glucosilada, la albúminaglucosilada, las lipoproteínas glucosiladas o el factorde Von Willebrand glucosilado, como proteínas circu-lantes, o el colágeno glucosilado como proteína es-tructural.

En las proteínas de vida media más larga, los proce-sos de glucosilación no se detienen en los productosde Amadori, sino que éstos dan lugar a productos in-termedios y más adelante a los denominados produc-tos finales de la glucosilación avanzada (advancedglycosylation end products [AGE]). Los AGE tardanmeses en formarse y son de carácter irreversible. Con-viene destacar que en varias secuencias de las reaccio-nes de Maillard se liberan radicales libres (radical superóxido). La glucosilación no enzimática es esti-mulada por el oxígeno y por catalizadores de reaccio-nes de oxidación, tales como metales de transición(hierro y cobre). Además, los AGE favorecen tambiénla autooxidación de las proteínas de vida media larga.Todo ello confirma una estrecha relación entre la glu-cosilación no enzimática de proteínas y el estrés oxi-dativo (la denominada glucooxidación o glucosilaciónautooxidativa), así como la posibilidad de que conjun-tamente expliquen algunos aspectos de la patogenia dela vasculopatía diabética14.

En muestras de tejidos obtenidos de sujetos diabéti-cos se ha encontrado un aumento de los AGE respectoa sujetos controles, lo que hace pensar en su papelcomo agente patológico. Estos AGE no sólo se acu-mulan en tejidos, sino que también sus concentracio-nes plasmáticas son mayores en pacientes diabéticos.Los AGE podrían causar su efecto por varios mecanis-mos distintos. En la matriz extracelular producen alte-raciones estructurales en sus proteínas, disminuyen lasuniones entre el heparán-sulfato y el colágeno, y au-mentan el entrecruzamiento (cross-linking) de coláge-no. Además, interactúan con un receptor específico


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GlucosaDías

Proteína

Productos tempranos

BasedeSchiff

Radicaleslibres

Productosavanzados

ProductosintermediosSemanas/meses

Aminoguanidina

Días/semanas

ProductodeAmadori

Fig. 2. Relación temporal de los productos generados durante lasreacciones de Maillard.

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(RAGE), localizado en las células musculares lisas, elhígado, el endotelio, los macrófagos, los monocitos yel mesangio, e inducen la liberación de factores proco-agulantes (factor de necrosis tumoral [TNF], interleu-cina [IL] 1, IGF-I). Los AGE pueden formarse intrace-lularmente causando cambios en el ADN o alterandoproteínas. Además, se ha descrito que los AGE au-mentan el estrés oxidativo, inactivan el NO endoteliale interfieren con las respuestas dilatadoras dependien-tes del endotelio14.

La glucosilación proteínica hasta la aparición deAGE es un proceso que puede ser interferido por me-dio de fármacos. La aminoguanidina es un agente que,entre otras distintas acciones, es capaz de inhibir laformación de AGE. Los efectos de la aminoguanidinasobre las complicaciones diabéticas se han investigadoen la retina, el nervio, el riñón y los vasos, sin resulta-dos definitivos hasta el momento. Su empleo puedereducir la incidencia de complicaciones vascularesasociadas a diabetes en modelos animales, si bien to-davía no hay resultados de su utilización en pacientes.En experimentos realizados en nuestro laboratorio, elestudio de la función endotelial en vasos procedentesde ratas diabéticas tratadas con aminoguanidina mejo-ra sólo parcialmente15. Cuando los vasos de los anima-les tratados con aminoguanidina se preincuban, ade-más, con SOD, la recuperación de la respuestavasodilatadora es completa, lo que sugiere que unaparte de la disfunción endotelial diabética puede estarmediada por una acumulación de AGE en la paredvascular, pero existe otra parte que está mediada porotros mecanismos en los que participan los radicalessuperóxido15. En este sentido, sin descartar el posiblepapel de los productos avanzados de glucosilación,nosotros mantenemos la hipótesis, complementaria oalternativa, de que los productos tempranos o interme-dios de glucosilación, como los productos de Amado-ri, pueden tener un papel tan relevante como el de losAGE o incluso mayor.

En apoyo de nuestra propuesta, disponemos de da-tos experimentales que nos permiten apoyar nuestrapropuesta. En primer lugar, hemos demostrado que unproducto de Amadori, como la oxihemoglobina gluco-silada, es decir, un producto relativamente tempranode glucosilación proteínica, interfiere con la funciónendotelial a concentraciones nanomolares, es decir, encantidades que se encuentran libres en plasma en con-diciones fisiológicas16-18. Cabe destacar que este efectosólo se observa en porcentajes de glucosilación pato-lógicos, pero no en porcentajes normales. Además, aestas bajas concentraciones, la oxihemoglobina noglucosilada carece de efecto significativo sobre las di-lataciones dependientes de endotelio16. Los efectos dela oxihemoglobina glucosilada se deben a su capaci-dad para generar aniones superóxido, que a su vezdestruyen el NO liberado por el endotelio. Este hechose pone de manifiesto porque el NO exógeno en solu-ción es inactivado de manera análoga por la oxihemo-globina glucosilada; este efecto es revertido en todos

los casos con SOD17. Estos estudios, realizados ini-cialmente en vasos de conductancia (aorta) y microva-sos de resistencia (mesentéricos) obtenidos de ratascontroles no diabéticas16,17, se han confirmado en mi-crovasos mesentéricos de origen humano procedentesde pacientes no diabéticos y sin enfermedad cardio-vascular18. Asimismo, otros investigadores han demos-trado que la hemoglobina glucosilada también inter-fiere con la relajación dependiente de NO en el cuerpocavernoso de la rata, lo que sugiere una posible parti-cipación de los productos de Amadori en la disfuncióneréctil asociada a la diabetes19.

La interferencia con la función endotelial no se li-mita a la hemoglobina, sino que otras proteínas solu-bles, como la albúmina20, o estructurales, como el co-lágeno21, pueden probablemente ejercer un efectosimilar cuando están glucosiladas. Además, hay traba-jos que sugieren que la albúmina glucosilada puedemodificar la actividad y la expresión de la sintasa deNO en células endoteliales, aunque los datos son con-tradictorios; así, la albúmina glucosilada como pro-ducto de Amadori incrementa la actividad y la ex-presión de la enzima22, mientras que los AGE de albú-mina la reducen23.

Los distintos experimentos realizados en nuestro la-boratorio con modelos experimentales de DM (ratascon diabetes inducida por estreptozotocina, es decir,de tipo 1) han corroborado hasta el momento la hipó-tesis original. Tanto in vivo como in vitro, la disfun-ción endotelial observada en los animales diabéticosse debe a un aumento del estrés oxidativo y se correla-ciona estrechamente con los valores de glucosilaciónde la hemoglobina (HbA1c), lo que indica que, ademásde constituir un marcador del control metabólico de laenfermedad, esta proteína glucosilada puede tener unpapel causal en las anomalías de la función endote-lial15,24,25.

En etapas tempranas tras la inducción de diabetes,las anomalías vasculares observadas son reversiblescon un tratamiento adecuado con insulina. No obstan-te, la recuperación de la función endotelial no se pro-duce de forma inmediata tras la normalización de laglucemia, sino que requiere 2 o 3 semanas de normo-glucemia15. Este hecho es importante, ya que éste es elperiodo necesario para que se descienda significativa-mente el porcentaje de HbA1c en sangre hasta alcanzarvalores normales (en torno al 5%), aunque durante di-cho periodo los valores plasmáticos de AGE permane-cen elevados. Por otro lado, existe un alto grado decorrelación entre la presencia de disfunción endotelialen este modelo de diabetes y el porcentaje de HbA1c,mientras que su correlación es baja con los valoresplasmáticos de AGE y con la glucemia15. En conclu-sión, estos datos sugieren claramente que la aparicióno la reversión de la disfunción endotelial diabéticaestá estrechamente relacionada con el aumento o ladisminución de los valores de hemoglobina glucosila-da, es decir, de productos de Amadori, mientras que surelación con otros parámetros es mucho menos evi-


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dente. En cualquier caso, no podemos descartar demanera definitiva que los AGE (probablemente AGEtisulares en mayor grado que plasmáticos) tengan unpapel como inductores de daño vascular en modeloscrónicos de diabetes o en pacientes con enfermedadde larga evolución. Proponemos, sin embargo, queproductos mucho más tempranos en el proceso de glu-cosilación (productos de Amadori como la hemoglobi-na glucosilada) pueden tener una participación muyrelevante en el desencadenamiento de las complica-ciones vasculares asociadas a la DM15 (fig. 3).

La recuperación de la disfunción endotelial diabé-tica, al menos en modelos experimentales, tambiénpuede conseguirse mediante tratamientos con agen-tes antioxidantes. La menor relajación observada envasos de ratas con diabetes inducida por estreptozo-tocina puede prevenirse mediante el tratamiento delos animales con ácido ascórbico y curiosamente conun antidiabético oral con propiedades antioxidantescomo la gliclacida26. Dado que las sulfonilureas notiene efecto metabólico alguno en este modelo dediabetes, que es totalmente dependiente de la insuli-na, es razonable concluir que los efectos de la glicla-cida sobre la función endotelial son enteramente de-bidos a sus propiedades antioxidantes, lo que secorrobora por su capacidad de producir efectos simi-lares en experimentos in vitro26,27. Asimismo, los tra-tamientos capaces de reducir la hiperglucemia eneste modelo experimental de diabetes también seacompañan de menor disfunción endotelial28.

La hipótesis mantenida por nuestro grupo de inves-tigación sobre el papel fisiopatológico de los produc-tos de Amadori en la vasculopatía diabética se ha ba-sado fundamentalmente en datos in vitro u obtenidosde modelos experimentales de la enfermedad. No obs-tante, hemos realizado, asimismo, estudios sobre fun-cionalidad endotelial en pacientes diabéticos, median-te la técnica de pletismografía por oclusión venosa delantebrazo, en los que la extrapolación de dicha hipóte-sis a humanos es perfectamente factible29. En efecto,los pacientes diabéticos de corta evolución, cuya se-lección permite descartar otras causas de disfunciónendotelial, presentan alteraciones en las relajacionesdependientes de NO estrechamente relacionadas conel grado de control metabólico, expresado en funciónde sus niveles de HbA1c. Las anomalías de la funciónendotelial observadas sólo en los pacientes mal con-trolados están mediadas por un aumento del estrésoxidativo y se recuperan tras un adecuado tratamientoinsulínico que normalice el control metabólico de lospacientes, en un proceso que se correlaciona estrecha-mente con los valores plasmáticos de productos deAmadori29. En definitiva, todos nuestros datos indicanque los productos tempranos en intermedios de gluco-silación proteínica deben tenerse en cuenta como cau-santes de estrés oxidativo y disfunción endotelial dia-bética. En apoyo de esta idea, existen datos clínicossobre el incremento del estrés oxidativo observado enestadios tempranos de pacientes infantiles o adoles-centes con diabetes tipo 130.


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Vasodilatación ¿Crecimiento celular?¿Inflamación?

HbGACh, BK...

HbG

NO

H2O2

GMPc

Guanilatociclasa -OH

O2-

Músculoliso

Endotelio

Membranabasal

HbG

L-citrulinaY

L-arginina

NO

Fig. 3. Mecanismos de interferen-cia entre un producto de Amadori,como la hemoglobina glucosilada(HbG), y el óxido nítrico (NO).ACh: acetilcolina; BK: bradicini-na; GMPc: guanosinmonofosfatocíclico; O2

–: anión superóxido;H2O2: peróxido de hidrógeno.

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Otros posibles efectos patológicos mediadospor la glucosilación no enzimática de proteínas

Además de lo expuesto hasta ahora, nuestro labora-torio ha obtenido datos adicionales que sugieren queel papel de los productos de Amadori puede no estarlimitado a las alteraciones de carácter funcional, comola interferencia con las respuestas vasodilatadoras de-pendientes de endotelio, sino que pueden también par-ticipar en las alteraciones estructurales que aparecenen la vasculopatía diabética, concretamente en el desa-rrollo de hipertrofia vascular que se ha descrito tantoen pacientes como en modelos experimentales31,32. Es-tudios realizados en cultivos de células de músculoliso vascular obtenidas de ratas no diabéticas, median-te técnicas de análisis de imagen por ordenador, hanpermitido demostrar que la oxihemoglobina glucosila-da induce hipertrofia celular sin modificar la tasa deproliferación celular33. Este efecto hipertrófico se pue-de observar a concentraciones nanomolares y no se daal tratar los cultivos celulares con concentraciones si-milares de hemoglobina no glucosilada. La hipertrofiade la célula muscular lisa inducida por hemoglobinaglucosilada está mediada por la liberación de especiesreactivas de oxígeno, en particular aniones superóxidoy radicales hidroxilo, ya que se puede contrarrestarmediante la utilización de compuestos barredores dedichas especies como superóxido dismutasa o dimetil-tiourea33. Estudios análogos realizados en cultivos demúsculo liso vascular de origen humano, obtenidos depacientes sanos desde el punto de vista cardiovascular,ofrecen similares resultados sobre el crecimiento celu-lar34. Además, demuestran que los productos de Ama-dori estimulan, en estas células, la actividad de distin-tos factores de transcripción, como AP-1 y NFκB.Este hecho es interesante, ya que se conoce que la ac-tivación de AP-1 está efectivamente relacionada con elcrecimiento celular, también demostrado, mientrasque NFκB es un factor de transcripción pleiotrópicoque estimula la expresión de genes que codifican dis-tintas citocinas proinflamatorias y quimiotácticas, jun-to con enzimas inflamatorias, moléculas de adhesión yreceptores, todos ellos involucrados en la inflamaciónvascular descrita en estadios tempranos de ateroscle-rosis34. En definitiva, todo parece indicar que el proce-so de glucosilación no enzimática de proteínas, y con-cretamente los productos tempranos en intermedios deeste proceso, tiene un papel relevante como activadorde los mecanismos fisiopatológicos que conducen aldesarrollo de vasculopatía diabética.

BIBLIOGRAFÍA

1. Fortes ZB, Leme JG, Scivoletto R. Vascular reactivity in dia-betes mellitus: role of the endothelial cells. Br J Pharmacol1983;79:771-81.

2. Saénz de Tejada I, Goldstein I, Azadzoi K, Krane R, CohenRA. Impaired neurogenic and endothelium-mediated relaxation

of penile smooth muscle from diabetic men with impotence. NEngl J Med 1989;320:537-44.

3. Calver A, Collier J, Vallance P. Inhibition and stimulation ofnitric oxide synthesis in the human forearm arterial bed of pa-tients with insulin-dependent diabetes. J Clin Invest1992;90:2548-54.

4. Johnstone MT, Creager SJ, Scales KM, Cusco J A, Lee BK,Creager MA. Impaired endothelium-dependent vasodilation inpatients with insulin-dependent diabetes mellitus. Circulation1993;88:2510-6.

5. McVeigh GE, Brennan GM, Johnston GD, McDermott BJ,McGrath IT, Henry WR. Impaired endothelium-dependent andindependent vasodilation in patients with type 2 (non-insulin-dependent) diabetes mellitus. Diabetologia 1992;35:771-6.

6. Yabe-Nishimura C. Aldose reductase in glucose toxicity: a po-tential target for the prevention of diabetic complications. Phar-macol Rev 1998;50:21-31.

7. Idris I, Gray S, Donnelly R. Protein kinase C activation: isozy-me-specific effects on metabolism and cardiovascular compli-cations in diabetes. Diabetologia 2001;44:659-73.

8. DiMario U, Pugliese G. 15th Golgi lecture: from hyperglycae-mia to the dysregulation of vascular remodelling in diabetes.Diabetologia 2001;44:674-92.

9. García-Soriano F, Virág L, Jagtap P, Szabó E, Mabley JB,Liaudet L, et al. Diabetic endothelial dysfunction: the roel ofpoly(ADP-ribose) polymerase activation. Nature Med2001;7:108-13.

10. Hopfner RL, Gopalakrishnan V. Endothelin: emerging role indiabetic vascular complicatios. Diabetologia 1999;42:1383-94.

11. Giugliano D, Ceriello A, Paolisso G. Oxidative stress and dia-betic vascular complications. Diabetes Care 1996;19:257-67.

12. Ting HH, Timimi FK, Boles K, Creager S, Ganz P, CreagerMA. Vitamin C acutely improves endothelium-dependent va-sodilation in patients with non-insulin dependent diabetes me-llitus. Circulation 1995;92(Suppl 1):1747.

13. De Vriese ASD, Verbeuren TJ, Van de Voorde J, Lameire NH,Vanhoutte PM. Endothelial dysfunction in diabetes. Br J Phar-macol 2000;130:963-74.

14. Vlassara H. Recent progress in advanced glycation end pro-ducts and diabetic complications. Diabetes 1997;46(Suppl2);S19-S25.

15. Rodríguez-Mañas L, Angulo J, Vallejo S, Peiró C, Sánchez-Fe-rrer A, Cercas E, et al. Early and intermediate Amadori gly-cosylation adducts, oxidative stress, and endothelial dysfunc-tion in the streptozotocin-induced diabetic rat vasculature.Diabetologia 2003;46:556-66.

16. Rodríguez-Mañas L, Arribas S, Girón C, Villamor J, Sánchez-Ferrer CF, Marín J. Interference of glycosylated human hemo-globin with endothelium-dependent responses. Circulation1993;88:2111-6.

17. Angulo J, Sánchez-Ferrer CF, Peiró C, Marín J, Rodriguez-Mañas L. Impairment of endothelium-dependent relaxation byincreasing percentages of glycosylated human hemoglobin.Possible mechanisms involved. Hypertension 1996;28:583-92.

18. Vallejo S, Angulo J, Peiró C, Nevado J, Sánchez-Ferrer A, Pe-tidier R, et al. Highly glycated oxyhaemoglobin impairs nitricoxide relaxations in human mesenteric microvessels. Diabeto-logia 2000;43:83-90.

19. Cartledge JJ, Eardley I, Morrison JFB. Impairment of corpuscavernosal smooth muscle relaxation by glycosylated haemo-globin. BJU Int 2000;85:735-41.

20. Schalkwijk CG, Ligtvoet N, Twaalfhoven H, Jager A, Blaauw-geers HGT, Schlingeman RO, et al. Amadori albumin in type 1diabetic patients. Correlation with markers of endothelial func-tion, association with diabetic nephropathy, and localization inretinal capillaries. Diabetes 1999;48:2446-53.

21. Monnier VM, Bautista O, Kenny D, Sell DR, Fogarty J, DahmsW, et al. Skin collagen glycation, glycoxidation, and crosslin-


504 Endocrinol Nutr 2004;51(9):497-505 30

04 REVISION 1988 497-505 9/11/04 17:49 Página 504


king are lower in subjects with long-term intensive versus con-ventional therapy of Type 1 diabetes. Relevance of glycatedcollagen products versus HbA1c as markers of diabetic compli-cations. Diabetes 1999;48:870-80.

22. Amore A, Cirina P, Mitola S, Peruzzi L, Gianoglio B, RabboneI, et al. Nonenzimatically glycated albumin (Amadori adducts)enhances nitric oxide synthase activity and gene expression inendothelial cells. Kidney Int 1996;51:27-35.

23. Rojas A, Romay S, González D, Herrera B, Delgado R, OteroK. Regulation of endothelial nitric oxide synthase expressionby albumin-derived advanced glycosylation end products. CircRes 2000;86:e50-e4.

24. Rodríguez-Mañas L, Angulo J, Peiró C, Llergo JL, Sánchez-Ferrer A, López-Dóriga P, et al. Endothelial dysfunction andmetabolic control in streptozotocin-induced diabetic rats. Br JPharmacol 1998;123:1495-502.

25. Angulo J, Rodríguez-Mañas L, Peiró C, Neira M, Marín J, Sán-chez-Ferrer CF. Impairment of nitric oxide-mediated relaxa-tions in anaesthetized autoperfused streptozotocin-induced dia-betic rats. Naunyn-Schmiedeberg’s Archives of Pharmacology1998;358:529-37.

26. Vallejo S, Angulo J, Peiró C, Sánchez-Ferrer A, Cercas E,Llergo JL, et al. Prevention of endothelial dysfunction in strep-tozotocin-induced diabetic rats by gliclazide treatment. J Dia-betes Complicat 2000;14:224-33.

27. Vallejo S, Angulo J, Peiró C, Sánchez-Ferrer A, Cercas E, Ne-vado J, et al. Correction of glycosylated oxyhaemoglobin-indu-

ced impairment of endothelium-dependent vasodilatation bygliclazide. J Diabetes Complicat 2000;14:207-14.

28. Vallejo S, Angulo J, Peiró C, Cercas E, Sánchez-Ferrer A, Ne-vado J, et al. Treatment with acarbose may improve endothelialdysfunction in streptozotocin-induced diabetic rats. J Cardio-vasc Pharmacol 2000;36:255-62.

29. Rodríguez-Mañas L, López-Dóriga P, Petidier R, Neira M, So-lís J, Pavón I, et al. Effect of glycaemic control on the vascularnitric oxide system in patients with type 1 diabetes. J Hyper-tens 2003;21:1137-43.

30. Domínguez C, Ruiz E, Gussinye M, Carrascosa A. Oxidativestress at onset and in early stages of type 1 diabetes in childrenand adolescents. Diabetes Care 1998;21:1736-42.

31. Sowers JR, Epstein M. Diabetes mellitus and associated hyper-tension, vascular disease, and nephropathy. An update. Hyper-tension 1995;26:869-79.

32. Rumble JR, Cooper ME, Soulis T, Cox A, Wu L, Youssef S, etal. Vascular hypertrophy in experimental diabetes. Role of ad-vanced glycation end products. J Clin Invest 1997;99:1016-27.

33. Peiró C, Angulo J, Rodríguez-Mañas L, Llergo JL, Vallejo S,Cercas E, et al. Vascular smooth muscle cell hypertrophy indu-ced by glycosylated human oxyhaemoglobin. Br J Pharmacol1998;125:637-44.

34. Peiró C, Matesanz N, Nevado J, Lafuente N, Cercas E, AzcutiaV, et al. Glycosylated human oxyhaemoglobin activates nucle-ar factor-kB and activator protein-1 in cultured human aorticsmooth muscle. Br J Pharmacol 2003;160:681-90


Endocrinol Nutr 2004;51(9):497-505 50531

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