Un nuevo ha descubierto que el hemo, un compuesto que contiene hierro y abunda en la circulación y en las células, se une al óxido nítrico (NO) y lo transporta por el sistema vascular. Esto permite al NO regular el flujo sanguíneo, la presión arterial, la formación de coágulos y, probablemente, otros procesos de señalización implicados en la cicatrización de los vasos sanguíneos dañados, según publican sus autores en la revista ‘Nature Chemical Biology’.
En los 25 años transcurridos desde que se concedió el Premio Nobel por descubrir el papel que desempeña el NO en el sistema cardiovascular, los investigadores se han apresurado a aprender más sobre cómo funciona esta misteriosa molécula de señalización para reparar los vasos sanguíneos dañados por un infarto de miocardio, un ictus u otro evento cardiovascular.
Ahora, investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Maryland (UMSOM) y sus colegas de la Universidad Wake Forest (WFU), en Estados Unidos, han descubierto una importante pieza que faltaba en el rompecabezas.
Aunque en las últimas tres décadas se han estudiado a fondo las funciones de señalización del NO, los investigadores aún no saben cómo se desplaza esta molécula efímera desde la sangre hasta los objetivos de señalización en la pared de los vasos sanguíneos.
Para suplir la falta de conocimientos, el equipo caracterizó la formación de un intermediario estable del NO denominado NO-hierro hemo. El equipo demostró en estudios con animales que, tras la inyección, el NO-hierro hemo se transporta en la sangre, a menudo unido a la albúmina, y viaja hasta los vasos sanguíneos y provoca su dilatación, reduciendo la presión arterial.
«Sabemos que el óxido nítrico, con su vida media extremadamente corta de menos de un segundo en la sangre, debe tener una forma de desplazarse por el torrente sanguíneo y llegar a los vasos sanguíneos mediante un mecanismo estable», explica el autor principal del estudio, el doctor Anthony DeMartino, profesor adjunto de Medicina de la UMSOM.
«Elaboramos la química y la cinética de cómo se genera fisiológicamente el NO-hierro hemo en el tubo de ensayo, y luego demostramos cómo funciona en un modelo animal, lo que aporta pruebas sólidas de nuestra hipótesis», destaca.
Para llevar a cabo sus estudios, el equipo de investigación decidió investigar el hemo, más conocido por su papel en el suministro de oxígeno (a través de la hemoglobina) en la sangre, pero también una diana de señalización común para el NO. Mezclaron hemo férrico (una forma oxidada del compuesto que puede causar daño celular) con NO y el antioxidante glutatión (que se encuentra en altos niveles en la mayoría de las células) para ver cómo reaccionaban en un entorno de laboratorio.
Comprobaron que, en presencia de glutatión, el NO reacciona rápidamente uniéndose al hemo, formando un compuesto hemo reducido y estable, el NO-hierro hemo. El equipo decidió entonces probar los efectos de este compuesto sobre dos propiedades distintivas del NO: como vasodilatador y como regulador de la agregación plaquetaria (que provoca la formación de coágulos sanguíneos).
Cuando se infundió NO-hierro hemo a ratones, el compuesto tuvo efectos vasodilatadores, aumentando el flujo sanguíneo en las arterias y reduciendo la presión arterial. Además, el NO-hierro hemo inhibió la agregación plaquetaria en muestras de plaquetas de sangre humana.
«Mi laboratorio ha trabajado durante más de dos décadas intentando comprender cómo el NO puede difundirse en la sangre y en las células sin ser destruido por reacciones con otros radicales y proteínas unidas al hemo como la hemoglobina y la mioglobina», subraya Mark T. Gladwin, autor principal y correspondiente del estudio, doctor en Medicina, Decano y Vicepresidente de Asuntos Médicos de la Universidad de Maryland.
«La estabilización del NO mediante la formación de NO-hierro hemo le permite difundirse a través de las distancias, casi como un platillo volante químico, para unirse directamente a las enzimas diana que controlan el flujo sanguíneo y activarlas –continúa–. El NO-hierro hemo también puede unirse a la albúmina, que es la proteína más abundante en nuestra sangre».
«Nuestra hipótesis es que el NO-hierro hemo-albúmina puede desarrollarse como fármaco dirigido a diferentes estados patológicos en los que el NO está alterado, como la hipertensión pulmonar, la diabetes y la obesidad», subraya.
Gladwin y su colaborador y coautor principal Dany Kim-Shapiro, Profesor y Jefe del Departamento de Física de la WFU, han trabajado juntos durante más de dos décadas para comprender cómo se transporta el NO en los glóbulos rojos y cómo regula el flujo sanguíneo.
«Una de las cosas más sorprendentes de nuestro estudio fue el papel del glutatión, tanto en la novedosa química de formación del hierro hemo del NO como en sus efectos in vivo –destaca Kim-Shapiro–. Aún nos queda mucho trabajo por hacer para entenderlo del todo».
De hecho, el NO tiene muchas facetas complicadas que los investigadores aún no han desentrañado. Saben que tiene características de Jekyll y Hyde, con efectos beneficiosos en la vasculatura para mejorar el flujo sanguíneo a arterias y tejidos, así como en la defensa inmunitaria, donde el NO es utilizado por los macrófagos para eliminar bacterias invasoras.
Al mismo tiempo, el NO es venenoso en dosis elevadas y puede ser utilizado por las células cancerosas para aumentar el flujo sanguíneo, haciendo que los tumores crezcan rápidamente o ayudando a la propagación de las células cancerosas.
Así, descubrir que el NO-hierro hemo es un «intermediario» biológico representa un paso importante hacia la comprensión de los matizados mecanismos de señalización del NO, tanto en condiciones sanas como en una miríada de estados patológicos.
El equipo de investigación quiere explorar a continuación el mecanismo de importación del NO-hierro hemo a las células vasculares necesario para desencadenar la señalización observada.
También quieren seguir investigando el uso del NO-hierro hemo como posible terapia. Existe una necesidad acuciante de nuevas terapias para tratar los daños en los vasos sanguíneos denominados lesiones por isquemia-reperfusión.
Estas lesiones, provocadas por la pérdida de oxígeno en las arterias tras, por ejemplo, un ictus o una parada cardiaca, suelen causar daños permanentes en los tejidos. De modo que disponer de un fármaco seguro que restablezca rápidamente el flujo sanguíneo a los tejidos afectados podría ayudar a mitigar los efectos devastadores de estos episodios cardiovasculares.
Fuente: infosalus.com