Glicoxidación, biomecánica arterial y daño a órganos diana (GlycOxiTod)

INTRODUCCIÓN

La enfermedad cardiovascular aterosclerótica (ASCVD) representa una de las principales causas de morbilidad y mortalidad en la población. La hipertensión arterial (HTA), junto con otros factores de riesgo cardiovascular (RCV), predispone a anomalías en la estructura y función de las arterias grandes y pequeñas, lo que conduce al envejecimiento vascular prematuro y culmina en el desarrollo de daño a órganos diana (TOD), que representa un precursor claro pero infradiagnosticado de ASCVD. Sin embargo, no todos los pacientes desarrollan TOD, ni lo hacen en el mismo lapso de tiempo ni con la misma intensidad. Además, los pacientes que inicialmente presentan un RCV bajo a moderado ya se consideran con un RCV moderado a alto en presencia de TOD, con objetivos terapéuticos más estrictos [1,2].

La biomecánica vascular se centra principalmente en el estudio de las propiedades mecánicas y el comportamiento de las arterias. La biomecánica arterial desfavorable está asociada con el desarrollo y la progresión de la aterosclerosis y la arteriosclerosis. Estos procesos representan un continuo de daño vascular mediado por la acumulación de lipoproteínas oxidadas en el espacio subendotelial, la activación y amplificación de las vías inflamatorias y el desarrollo de fibrosis arterial y calcificación. En el centro de estos fenómenos se encuentra la aparición de disfunción endotelial, caracterizada por un aumento de la permeabilidad y la pérdida de la capacidad de filtración del endotelio vascular para moléculas nocivas hacia la pared arterial [3,4].

El estrés oxidativo, definido como un desequilibrio entre la producción de especies reactivas y los sistemas antioxidantes a favor de las primeras, juega un papel crucial en el desarrollo de la disfunción endotelial, el depósito de lipoproteínas oxidadas y la interacción proinflamatoria entre éstas y el sistema mononuclear-fagocítico. La acumulación de especies reactivas de oxígeno (ROS) y otras induce fenómenos de peroxidación lipídica y glucoxidación que culminan en la formación de productos finales de lipoxidación y glicación avanzada (ALE y AGE, respectivamente). Los ALE y AGE pueden unirse a proteínas, causando anomalías funcionales y estructurales, y también influyen en la señalización celular activando, entre otras, vías de muerte [5,6].

El estado redox y los niveles de glicación desfavorables están relacionados con el envejecimiento, las enfermedades degenerativas y el daño vascular acumulado en ciertas subpoblaciones, particularmente en pacientes con diabetes mellitus (DM). Sin embargo, se sabe poco sobre la influencia de la glicación y glucoxidación del sistema antioxidante en la biomecánica arterial y el desarrollo de daño a órganos diana en pacientes aparentemente sanos con RCV de moderado a alto. Nuestro objetivo es estudiar la relación específica entre las anomalías biomecánicas arteriales y la DOT con los niveles de glicación sérica, el estado de glucoxidación y el equilibrio función-estructura de algunos elementos del sistema antioxidante, destacando la catalasa, la superóxido dismutasa y la glutatión peroxidasa [4,7,8].

MATERIALES Y MÉTODOS

Diseño y configuración del proyecto

Se trata de un proyecto observacional, ambispectivo y multicéntrico impulsado por la Unidad de Hipertensión y Riesgo Cardiovascular del Servicio de Medicina Interna del Hospital Universitario de Santiago de Compostela. Los pacientes candidatos serán personas físicas pertenecientes a la Estructura Organizativa de Gestión Integrada (EOXI) de Santiago de Compostela y Barbanza que acudan a consulta para el diagnóstico, manejo y seguimiento del riesgo cardiovascular [9].

Participantes. Los criterios de inclusión y exclusión

Del conjunto total de pacientes consultados, solo se preseleccionarán individuos mayores de 18 años con un perfil de riesgo cardiovascular de RCV moderado a alto según las puntuaciones de referencia de las guías. Los criterios de exclusión incluirán la presencia de DM según las guías de práctica clínica vigentes, hábito de fumar (definido como consumo actual y dentro de los 6 meses previos al reclutamiento), consumo de alcohol de riesgo (definido como consumo superior a 10 g y 20 g diarios para mujeres y hombres , respectivamente) y enfermedad cardiovascular establecida [10-14].

Evaluación de marcadores biomecánicos arteriales y TOD.

Realizaremos exploración ecográfica bilateral de la arteria carótida común (CCA), arteria carótida interna (ACI) y arterias distales de los miembros inferiores utilizando un dispositivo Mindray Z60 (Mindray®, Guangdong, China) con sonda de alta frecuencia. Se extraerán las siguientes medidas y cálculos:

1. En el modo de movimiento (modo M), medición concomitante del radio arterial, presiones arteriales y espesor total de la pared para el cálculo de los parámetros de distensibilidad y tensión en el segmento medio de la ACC [15,16].
2. En modo bidimensional (modo B), medición automatizada del espesor íntima-media (IMT) en la región distal de la ACC, junto con la detección y caracterización de la placa de colesterol[17].
3. En modo Doppler espectral, descripción morfológica de la función volumen-tiempo (flujo) en términos de velocidades de flujo e índices de resistencia vascular en el segmento medio de la ACC y la ICA [18].
4. En modo B con módulo de elastografía, evaluación directa del grado de rigidez local en un segmento medio de la ACC [19].
5. En modo Doppler espectral con sincronización de ECG, evaluación de la velocidad de la onda del pulso carotídeo-femoral (c-f PWV) [20].
6. En modo Doppler espectral, evaluación del índice tobillo-brazo (ITB) [21].

También evaluaremos el daño incipiente en la microvasculatura retiniana mediante retinografía con un dispositivo Topcon TRC-NW6S (Electronics®, Tokio, Japón).

Evaluación de marcadores de estrés oxidativo y estructura de actividad del sistema antioxidante

Para evaluar el estado redox, los niveles de oxidación de lípidos (peroxidación lipídica) y proteínas en plasma y orina se determinarán cuantificando sustancias reactivas al ácido tiobarbitúrico (TBARS) y tioles reducidos, respectivamente, según los protocolos referenciados [22,23]. Ambos métodos permiten la cuantificación mediante métodos espectrofotométricos. Los análisis se realizarán utilizando un analizador Asys UVM-340 (Biochrom®, Cambridge, Reino Unido). La función enzimática de la glutatión peroxidasa, catalasa y superóxido dismutasa se medirá como actividad enzimática con un analizador Asys UVM-340 (Biochrom®, Cambridge, Reino Unido) según los protocolos referenciados [24,25]. Las características estructurales de las enzimas antioxidantes basadas en patrones de glicación y glucoxidación se evaluarán mediante proteómica que incluye SDS-PAGE, cromatografía y espectrometría de masas [26-28].

Determinación del estado de glicación y glicoxidación.

El porcentaje de hemoglobina glucosilada se evaluará mediante cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) con el analizador Hemoglobin next (A. Menarini Diagnostics®, Florencia, Italia). Los niveles de fructosamina se determinarán mediante el método enzimático de proteína sérica diazima glucosilada (Diazyme, Kent, Reino Unido) en un analizador Advia 2400 (Siemens Healthcare Diagnostics Inc.®, Tarrytown, EE. UU.). El porcentaje de albúmina glucosilada se estimará a partir de los niveles de fructosamina y albúmina [29,30]. Esta evaluación de laboratorio será realizada por el departamento de Laboratorio del Hospital Central.

Los niveles generales de glucoxidación se cuantificarán determinando los productos finales de glicación avanzada (AGE) en la piel utilizando un lector de AGE (DiagnOptics BV®, Groningen, Países Bajos). Los AGE representan principalmente aductos glucosilados unidos a proteínas que surgen durante los procesos de glucoxidación. El AGE Reader ha sido desarrollado para evaluar la autofluorescencia de la piel (SAF) de forma no invasiva utilizando las propiedades fluorescentes de varios AGE [31].

Resultados en riesgo cardiovascular

Mediremos el número necesario a tratar (NNT) de consultas y tiempo de exploración para detectar anomalías en la biomecánica arterial y daño a órganos diana (TOD), y así determinar un RCV aumentado que justifique una intensificación terapéutica. También se evaluarán eventos cardiovasculares y cerebrovasculares, ingresos hospitalarios, consultas, muerte y discapacidad [32].

Consideraciones éticas y buenas prácticas clínicas

Este estudio se realizará de acuerdo con los principios éticos de la Declaración de Helsinki y las normas de buenas prácticas en investigación del Servicio Gallego (España) de Salud (SERGAS). Se obtendrá el consentimiento informado por escrito de todos los pacientes que aceptaron participar. Los protocolos fueron aprobados por el Comité de Ética en Investigación de Santiago-Lugo (códigos 2021/401 y 2023/302).

Plan de trabajo y flujo del proyecto

En una primera fase, planeamos incluir pacientes que cumplan con los criterios y den su consentimiento para participar. La evaluación clínico-antropométrica, la biomecánica arterial, la detección de TOD y la recolección de muestras se realizarán en un solo acto médico. Se cuantificarán marcadores biomecánicos, de estrés oxidativo, de glicación y glucoxidación tanto en pacientes con como sin anomalías biomecánicas y TOD arterial. El objetivo de esta fase es evaluar las diferencias entre grupos de pacientes en función de parámetros biomecánicos y TOD arterial. En un subgrupo de pacientes también se evaluarán las diferencias en la estructura-función de las enzimas antioxidantes en términos de niveles de glicación y glucoxidación, y su relación con anomalías biomecánicas arteriales y TOD. Esta fase incluirá la extracción, recolección, procesamiento y análisis de datos preliminares, junto con la obtención de los resultados iniciales del proyecto.

En una segunda fase,

1. Los pacientes sin anomalías biomecánicas o TOD se someterán a un seguimiento de 5 años, con evaluaciones anuales y finales de anomalías biomecánicas, TOD y resultados cardiovasculares. El objetivo de esta fase es evaluar diferencias en los marcadores previos entre grupos de pacientes en función de parámetros biomecánicos y TOD arterial. En un subgrupo de pacientes también se evaluarán las diferencias en la estructura-función de las enzimas antioxidantes en términos de niveles de glicación y glucoxidación, y su relación con anomalías biomecánicas arteriales y TOD. Esta fase incluirá la extracción, recolección, procesamiento y análisis de datos preliminares, junto con la obtención de los resultados finales del proyecto.
2. Los pacientes con anomalías biomecánicas y/o TOD se someterán a un seguimiento de 5 años, con evaluaciones anuales y finales de la progresión del TOD y los resultados cardiovasculares. El objetivo de esta fase es evaluar las diferencias en los marcadores previos entre grupos de pacientes según TOD arterial y resultados cardiovasculares. En un subgrupo de pacientes, se evaluarán las diferencias en la estructura-función de las enzimas antioxidantes en términos de niveles de glicación y glucoxidación, y su relación con la TOD y los resultados cardiovasculares. Esta fase incluirá la extracción, recolección, procesamiento y análisis de datos preliminares, junto con la obtención de los resultados finales del proyecto.

Análisis y modelado matemático.

Se empleará el paquete de software estadístico SPSS 22.0 (SPSS Inc.®, Chicago, IL, EE.UU). Se realizará un enfoque estadístico descriptivo, incluida la evaluación de la normalidad de las variables cuantitativas. Se utilizarán estadísticas univariadas para comparar grupos con pruebas específicas según el tipo de variable. Si se encuentran resultados relevantes, se realizarán estudios de correlación lineal. Después del análisis univariado, se construirán modelos multivariados, tanto explicativos de la asociación de predictores con los resultados como predictivos del riesgo de anomalías biomecánicas, TOD y resultados cardiovasculares. Para evaluar los factores que pueden influir en los parámetros biomecánicos, TOD y resultados cardiovasculares a lo largo del tiempo, se aplicarán procedimientos matemáticos específicos relacionados con el enfoque de modelado conjunto y el análisis de series de tiempo. Los cálculos del tamaño de la muestra se basarán en pruebas estadísticas específicas según el tipo y distribución de la variable, considerando siempre un tamaño del efecto moderado, un intervalo de confianza del 95% (IC95%) y al menos un 80% de potencia [33-35].

REFERENCIAS

1. Wang MC, Lloyd-Jones DM. Evaluación del riesgo cardiovascular en pacientes hipertensos. Am J Hypertens 2021;34:569-77. https://doi.org/10.1093/ajh/hpab021.
2. Piskorz D. Daño orgánico mediado por hipertensión y manejo de la hipertensión. ¿Cómo evaluar los efectos beneficiosos de los tratamientos antihipertensivos? Presión arterial alta Cardiovasc Anterior 2020;27:9-17. https://doi.org/10.1007/s40292-020-00361-6.
3. Simon BR, Kaufmann MV, McAfee MA, Baldwin AL. Modelos de elementos finitos para la mecánica de la pared arterial. J Biomech Eng 1993;115:489-96. https://doi.org/10.1115/1.2895529.
4. Guzik TJ, Touyz RM. Estrés oxidativo, inflamación y envejecimiento vascular en la hipertensión. Hipertensión 2017;70:660-7. https://doi.org/10.1161/HYPERTENSIONAHA.117.07802.
5. Vistoli G, De Maddis D, Cipak A, Zarkovic N, Carini M, Aldini G. Productos finales de glucoxidación y lipoxidación avanzada (AGE y ALE): una descripción general de sus mecanismos de formación. Free Radic Res 2013;47 Suplemento 1:3-27. https://doi.org/10.3109/10715762.2013.815348.
6. Gianazza E, Brioschi M, Fernández AM, Banfi C. Lipoxidación en enfermedades cardiovasculares. Redox Biol 2019;23:101119. https://doi.org/10.1016/j.redox.2019.101119.
7. Al-Kuraishy HM, Sami OM, Hussain NR, Al-Gareeb AI. La metformina y/o la vildagliptina mitigan el estrés oxidativo inducido por la diabetes mellitus tipo II: el efecto intrigante. J Adv Pharm Technol Res 2020;11:142-7. https://doi.org/10.4103/japtr.JAPTR_18_20.
8. Mattson diputado. Funciones del producto de peroxidación lipídica 4-hidroxinonenal en la obesidad, el síndrome metabólico y los trastornos vasculares y neurodegenerativos asociados. Exp Gerontol 2009;44:625-33. https://doi.org/10.1016/j.exger.2009.07.003.
9. Hospital Clínico Universitario de Santiago - Área Sanitaria de Santiago de Compostela y Barbanza (Hospitales, Centros de Salud, Casas del Mar y Consultorios) s.d. https://xxisantiago.sergas.es/Paxinas/web.aspx?tipo=paxtab&idLista=3&idContido=183&migtab=174%3B183&idioma=es (consultado el 12 de marzo de 2024).
10. Visseren FLJ, Mach F, Smulders YM, Carballo D, Koskinas KC, Bäck M, et al. Guía ESC 2021 sobre prevención de enfermedades cardiovasculares en la práctica clínica. Eur Corazón J 2021;42:3227-337. https://doi.org/10.1093/eurheartj/ehab484.
11. Briasoulis A, Agarwal V, Messerli FH. El consumo de alcohol y el riesgo de hipertensión en hombres y mujeres: una revisión sistemática y un metanálisis. J Clin Hypertens (Greenwich) 2012;14:792-8. https://doi.org/10.1111/jch.12008.
12. Amos A, Greaves L, Nichter M, Bloch M. Las mujeres y el tabaco: un llamado a incluir el género en la investigación, las políticas y la práctica del control del tabaco. Control del tabaco 2012;21:236-43. https://doi.org/10.1136/tobaccocontrol-2011-050280.
13. ElSayed NA, Aleppo G, Aroda VR, Bannuru RR, Brown FM, Bruemmer D, et al. 2. Clasificación y Diagnóstico de la Diabetes: Estándares de Atención en Diabetes-2023. Cuidado de la diabetes 2023;46:S19-40. https://doi.org/10.2337/dc23-S002.
14. Autores/miembros del grupo de trabajo: McDonagh TA, Metra M, Adamo M, Gardner RS, Baumbach A, et al. Directrices ESC 2021 para el diagnóstico y tratamiento de la insuficiencia cardíaca aguda y crónica: desarrolladas por el Grupo de Trabajo para el diagnóstico y tratamiento de la insuficiencia cardíaca aguda y crónica de la Sociedad Europea de Cardiología (ESC). Con el aporte especial de la Heart Failure Association (HFA) de la ESC. Eur J Heart Fail 2022;24:4-131. https://doi.org/10.1002/ejhf.2333.
15. Bozkurt Yılmaz HE, Yılmaz M. Evaluación de la distensibilidad y elasticidad de la arteria carótida en pacientes con asma. Iran J Allergy Asthma Immunol 2021;20:279-86. https://doi.org/10.18502/ijaai.v20i3.6329.
16. Kane JW, Sternheim MM. Física. revertir; 1989.
17. Molinari F, Zeng G, Suri JS. Una revisión del estado del arte sobre las técnicas de medición del espesor íntima-media (IMT) y segmentación de la pared para la ecografía carotídea. Programas de métodos informáticos Biomed 2010;100:201-21. https://doi.org/10.1016/j.cmpb.2010.04.007.
18. Andrikou I, Tsioufis C, Konstantinidis D, Kasiakogias A, Dimitriadis K, Leontsinis I, et al. Índice de resistencia renal en pacientes hipertensos. J Clin Hypertens (Greenwich) 2018;20:1739-44. https://doi.org/10.1111/jch.13410.
19. Elastografía por ultrasonido: revisión de técnicas y aplicaciones clínicas - PubMed n.d. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28435467/ (consultado el 12 de marzo de 2024).
20. Ji H, Xiong J, Yu S, Chi C, Bai B, Teliewubai J, et al. Medición de la velocidad de la onda del pulso carotídeo a femoral (Cf-PWV) para evaluar la rigidez arterial. J Vis Exp 2018:57083. https://doi.org/10.3791/57083.
21. Zwakenberg SR, de Jong PA, Hendriks EJ, Westerink J, Spiering W, de Borst GJ, et al. Calcificación íntima y medial en relación con factores de riesgo cardiovascular. PLoS One 2020;15:e0235228. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0235228.
22. Ohkawa H, Ohishi N, Yagi K. Ensayo de peróxidos lipídicos en tejidos animales mediante reacción del ácido tiobarbitúrico. Anal Biochem 1979;95:351-8. https://doi.org/10.1016/0003-2697(79)90738-3.
23. Ellman GL. Grupos sulfhidrilo tisular. Arch Biochem Biophys 1959;82:70-7. https://doi.org/10.1016/0003-9861(59)90090-6.
24. Aebi H. Catalasa in vitro. Métodos Enzymol 1984;105:121-6. https://doi.org/10.1016/s0076-6879(84)05016-3.
25. Flohé L, Günzler WA. Ensayos de glutatión peroxidasa. Métodos Enzymol 1984;105:114-21. https://doi.org/10.1016/s0076-6879(84)05015-1.
26. Kwas M, Bucholc B, Slusarczyk J. [Uso de electroforesis en gel de poliacrilamida (SDS_PAGE) para evaluar la estructura de IgG: el componente principal de la inmunoglobulina intravenosa humana]. Med Dosw Mikrobiol 2000;52:301-9.
27. Chaila MZ, Viniegra M, Gagliardino JJ, Martínez A, Simesen de Bielke MG, Frusti M, et al. Medición de hemoglobina glicada: comparación de tres métodos versus cromatografía líquida de alta resolución. J Diabetes Sci Technol 2022;16:724-31. https://doi.org/10.1177/1932296821997179.
28. van Schaick G, Pot S, Schouten O, den Hartog J, Akeroyd M, van der Hoeven R, et al. Evaluación del efecto de la glicación sobre la actividad de la lipasa mediante cromatografía de afinidad con boronato y espectrometría de masas. Química de alimentos 2023;421:136147. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2023.136147.
29. Hoelzel W, Weykamp C, Jeppsson J-O, Miedema K, Barr JR, Goodall I, et al. Sistema de referencia de la IFCC para la medición de la hemoglobina A1c en sangre humana y los esquemas nacionales de estandarización en los Estados Unidos, Japón y Suecia: un estudio de comparación de métodos. Clin Chem 2004;50:166-74. https://doi.org/10.1373/clinchem.2003.024802.
30. Wu WC, Ma WY, Wei JN, Yu TY, Lin M-S, Shih S-R, et al. Albúmina glicada en suero para guiar el diagnóstico de la diabetes mellitus. PLoS One 2016;11:e0146780. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0146780.
31. Atzeni IM, van de Zande SC, Westra J, Zwerver J, Smit AJ, Mulder DJ. The AGE Reader: un método no invasivo para evaluar el daño tisular a largo plazo. Métodos 2022;203:533-41. https://doi.org/10.1016/j.ymeth.2021.02.016.
32. Wolff G, Lin Y, Akbulut C, Brockmeyer M, Parco C, Hoss A, et al. Números metanalizados necesarios para tratar nuevos fármacos antidiabéticos para obtener resultados cardiovasculares. ESC Heart Fail 2023;10:552-67. https://doi.org/10.1002/ehf2.14213.
33. Díaz-Louzao C, Barrera-López L, López-Rodríguez M, Casar C, Vázquez-Agra N, Pernas-Pardavila H, et al. Relación longitudinal de la lesión hepática con los biomarcadores de inflamación en pacientes hospitalizados por COVID-19 mediante un enfoque de modelado conjunto. Representante de ciencia ficción 2022;12:5547. https://doi.org/10.1038/s41598-022-09290-x.
34. Malone HE, Nicholl H, Coyne I. Fundamentos de la estimación del tamaño de la muestra. Enfermera Res 2016;23:21-5. https://doi.org/10.7748/nr.23.5.21.s5.
35. Cohen J. Análisis de poder estadístico para las ciencias del comportamiento. 2da ed. Nueva York: Routledge; 1988. https://doi.org/10.4324/9780203771587.