Activación de calpaínas durante la reperfusión miocárdica. Importancia como sistema efector de muerte celular y como diana terapéutica

Resumen

En el infarto agudo de miocardio el tejido isquémico no sobrevive a no ser que se restaure el flujo coronario. Sin embargo, esta restauración del flujo causa por sí misma la muerte de cardiomiocitos que han sobrevivido al periodo isquémico, reduciendo notablemente los beneficios de la reperfusión. Este fenómeno, conocido como daño letal por reperfusión, se caracteriza por una muerte celular de tipo necrótico que tiene lugar principalmente en los primeros minutos de la reperfusión y cuya extensión depende de la duración del episodio isquémico.La sobrecarga de Ca2+ citosólico es uno de los principales determinantes del daño por reperfusión. El Ca2+ contribuye a la inducción de necrosis a través de tres mecanismos principales: la hipercontractura, la disfunción mitocondrial y la activación de enzimas como las calpaínas. Las calpaínas son proteasas dependientes de Ca2+ cuya activación aumenta la fragilidad del sarcolema en la isquemia/reperfusión. Esta fragilidad facilita la ruptura del sarcolema mediante la degradación de proteínas estructurales como la fodrina, que forma la base del citoesqueleto de membrana. Las calpaínas también participan en mecanismos endógenos de protección como el precondicionamiento isquémico, que inhibe estas proteasas y reduce la fragilidad sarcolemal.La primera parte de esta tesis evalúa la idoneidad de las calpaínas como diana terapéutica en un modelo de corazón aislado de rata. En este trabajo se descarta por primera vez la activación de las calpaínas durante la isquemia, situación que haría inútil cualquier tratamiento realizado durante la reperfusión. En cambio se observa translocación de la m-calpaína a membrana durante la isquemia; la posibilidad de que este fenómeno implicara un estado de preactivación es descartada al no inhibirse su activación durante la reperfusión cuando se inhibe su translocación. En un modelo de sobrecarga de Ca2+ sin isquemia la acidosis inhibe la actividad de las calpaínas, demostrándose que la acidosis es uno de los factores que previenen su activación durante la isquemia. Estos resultados indican que las calpaínas se activan exclusivamente durante la reperfusión y su inhibición farmacológica postisquémica podría ser una estrategia eficaz frente al daño por reperfusión.La segunda parte propone un nuevo mecanismo de daño por reperfusión mediado por las calpaínas. Su actividad durante la reperfusión provoca la degradación de fodrina y anquirina, dando lugar a la disociación de las subunidades ± de la Na+/K+-ATPasa del citoesqueleto de membrana y con ello a una disminución en su actividad. La reducida actividad de la Na+/K+-ATPasa impide una rápida normalización del gradiente de Na+, favoreciendo la entrada de Ca2+ a través del intercambiador Na+/ Ca2+ y por tanto la muerte por reperfusión.La tercera parte estudia el papel de las calpaínas en la cardioprotección. Por un lado demuestra que el precondicionamiento isquémico a través de la inhibición de las calpaínas protege la función de la Na+/K+-ATPasa, mejorando la cinética de recuperación del Na+ en el inicio de la reperfusión y reduciendo la muerte celular. Por otro lado se demuestra que el retraso en la normalización del pH intracelular es esencial en la cardioprotección otorgada por el postcondicionamiento isquémico, y que uno de los efectos de la prolongación de la acidosis en la reperfusión es la inhibición de las calpaínas, cuya actividad se correlaciona con la muerte celular. Finalmente, la inhibición farmacológica de las calpaínas exclusivamente en la reperfusión protege el miocardio en riesgo en un modelo de rata in vivo, demostrando el potencial de las calpaínas como diana terapéutica dirigida a reducir el tamaño del infarto.En conclusión, los resultados presentados en esta tesis demuestran la importancia de las calpaínas en el daño por reperfusión así como la posible utilidad terapéutica de su inhibición en el infarto agudo de miocardio.