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Estudio cinético de los sistemas de transporte transmembranoso de sodio en la hipertensión arterial esencial

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Universitat de Barcelona. Departament de Medicina

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[spa] La hipertensión arterial es la enfermedad más frecuente de cuantas afectan a la especie humana. Su prevalencia actual se cifra en el 20 % y 25 % de la población mundial y su importancia radica en el hecho de ser uno de los principales factores de riesgo del padecimiento de enfermedades cardiovasculares que representan, sin lugar a dudas, la primera causa de muerte en la población occidental.Frente a un pequeño porcentaje de pacientes en los que se demuestra una causa definida de hipertensión arterial, en el resto (más del 95 % en poblaciones no seleccionadas) no se conoce su etiología y se clasifican dentro del grupo llamado HTA esencial.La investigación sobre la etiopatogenia de la HTA esencial ha puesto de manifiesto el carácter hereditario de la misma. Asimismo, estudios epidemiológicos, experimentales y clínicos han permitido establecer una inequívoca relación entre el consumo excesivo de sal en la dieta y la etiopatogenia de la HTA esencial.En los últimos años se ha producido un importante avance en el conocimiento del metabolismo del Na+ a nivel molecular y, más concretamente, de los mecanismos que regulan su transporte a través de las membranas celulares. La caracterización de estos sistemas de transporte iónico ha permitido la detección de anomalías de los mismos tanto en las células de los pacientes afectos de HTA esencial como en las de diferentes cepas de ratas hipertensas. Aunque los estudios en la especie humana se han realizado fundamentalmente en células sanguíneas, las alteraciones en ellas descritas han podido reproducirse en neuronas simpáticas, fibras musculares lisas vasculares y células tubulares renales de los animales de experimentación. No obstante, los resultados obtenidos por diferentes grupos de investigadores han sido contradictorios. Ello es probablemente debido a las diferentes metodologías empleadas, a que gran número de estudios se han realizado midiendo la actividad de uno o más sistemas de transporte a una concentración fija de cationes intra y extracelulares y, tal vez, a que la población hipertensa es heterogénea en cuanto a las anomalías de sus sistemas de transporte de Na+.Las alteraciones estables descritas hasta el momento son capaces de aumentar, probablemente de manera transitoria, la concentración intracelular de Na+, lo que a nivel de la fibra muscular lisa vascular puede promover un aumento en el contenido de Ca++, a través de la estimulación del contratransporte Na+-Ca++, que podría ser responsable del aumento del tono vascular y, por tanto, de las resistencias vasculares periféricas, alteración común primordial en los pacientes hipertensos.El objetivo de la tesis doctoral ha sido la detección de las posibles anomalías en los principales sistemas de transporte transmembranoso de Na+ (ATPasa Na+-K+, cotransporte Na+-K+-Cl-, contratransporte Na+-Li+ y difusión pasiva de Na+) en los eritrocitos de pacientes hipertensos esenciales. La detección de estas anomalías se ha efectuado a dos niveles. Por un lado, se han determinado los flujos de Na+ dependientes de los diferentes sistemas de transporte en eritrocitos con una concentración intracelular de Na+ fisiológica. Por otro, se han caracterizado las anomalías desde el punto de vista cinético en base a dos parámetros fundamentales, la velocidad máxima (Vmax) y la afinidad aparente del sistema para el Na+ intracelular (K50%). Asimismo, se han intentado definir subgrupos de hipertensos esenciales atendiendo a las anomalías detectadas y a la existencia de características clínicas diferenciales. El estudio de los sistemas de transporte se ha llevado a cabo después de someter a los hematíes a una sobrecarga sódica o potásica «in vitro», mediante la incubación de las células en diferentes soluciones de fosfato sódico o potásico. Ello ha permitido la obtención de 5 suspensiones celulares con diferentes concentraciones citosólicas de Na+. El flujo de sodio dependiente de la actividad ATPasa se ha considerado como el componente sensible a la ouabaína de la extrusión neta de Na+a través de la membrana eritrocitaria. El componente resistente a la ouabaína e inhibido por la bumetanida se ha considerado como el flujo de Na+ catalizado por el cotransporte Na+-K+-Cl-. El flujo de Na+ dependiente de la actividad del contratransporte Na+-'Li+ se ha considerado como el componente de la extrusión neta de Na+, resistente a la ouabaína y bumetanida, que es estimulado por Li+. Finalmente, el componente de la extrusión de Na+ resistente a la ouabaína y bumetanida en un medio rico en Mg++ y sacarosa se ha asumido como el flujo pasivo.El flujo dependiente de cada sistema de transporte se ha determinado en función de la concentración intracelular de Na+, lo que ha posibilitado el cálculo de los parámetros cinéticos (Vmax y K50 %) de cada sistema de transporte activo. Se han estudiado los sistemas de transporte de Na+ en los eritrocitos de 30 individuos normales y 72 pacientes afectos de HTA esencial.Las principales conclusiones de los resultados obtenidos han sido:El contenido intraeritrocitario de Na+, los flujos dependientes de los diferentes sistemas de transporte, así como sus características cinéticas, no tienen ninguna relación con la edad, sexo o cifras de tensión arterial en los individuos normotensos.Los flujos medios de Na+ dependientes de la ATPasa 5 Na+-K+, cotransporte Na+-K+-Cl- y la constante de permeabilidad pasiva para el Na+ (K,Na) son similares en la población de hipertensos esenciales y en los individuos control. Por el contrario, el flujo medio de Na+ dependiente del contratransporte Na+-Li+ es significativamente superior en la población hipertensa (p = 0,0105).Al utilizar el intervalo de confianza del 95 % del grupo control como criterio de normalidad de los diferentes parámetros, en el 60 % de los hipertensos no se detecta ninguna anomalía del transporte de Na+.El estudio de los sistemas de transporte de Na+ en eritrocitos con una concentración intracelular de Na+ fisiológica es poco útil tanto para discriminar a los pacientes hipertensos de los controles como para clasificar a los primeros en diferentes subgrupos.En la población de hipertensos esenciales, la velocidad máxima del sistema (Vmax) y la constante de afinidad aparente para el Na+ intracelular (K50 %) de la ATPasa y cotransporte no difieren de las del grupo control. Sin embargo, la Vmax (p < 0,0001) y la K50 % (p = 0,0079) del contratransporte son significativamente superiores en los pacientes hipertensos.Al utilizar el intervalo de confianza del 95 % del grupo control como criterio de normalidad de los diferentes parámetros cinéticos, en el 93 % de los hipertensos esenciales se detecta alguna anomalía de los sistemas de transporte de Na+.El 16,67 % de los pacientes presenta un aumento en la K50 % de la ATPasa por encima de los valores altos de la normalidad. A estos hipertensos los denominamos "Bomba". El 27,7 % presenta un aumento en los valores de la K50 % del cotransporte. A estos hipertensos los denominamos "Co". El 37,5 % presenta un aumento en la velocidad máxima del contratransporte. A ellos los denominamos "Contra +". El 6,94 % presenta un aumento de la constante de permeabilidad por difusión pasiva. A ellos los denominamos "FP +". El 4,2 presenta más de una anomalía en sus sistemas de transporte transmembranoso de Na+. El 6,94 % no presenta ninguna anomalía cinética de sus sistemas de transporte. A ellos los hemos denominado hipertensos "Nulos".El estudio de las características cinéticas de los sistemas de transporte transmembranoso de Na+ permite discriminar a la mayoría de los pacientes hipertensos de los normotensos, así como clasificarlos atendiendo a la anomalía fundamental que presentan.Salvo las diferencias de tensión arterial entre los "Co-" y "Contra+", los subgrupos obtenidos no presentan características clínicas que los diferencien entre sí.

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[eng] Several epidemiological, experimental and clinical studies have suggested the involvement of an «inorn error of Na+ metabolism» in the pathogenesis of essential hypertension. This likely implies the presence of inherited defects in Na+ transport proteins.Na+ transport has been extensively investigated in erythrocytes from essential hypertensive patients. However, most studies were done measuring the activity of one or more Na+ transport systems at a constant internal and external cation content.  Therefore, the reported results varied from laboratory to laboratory and were unable to provide a coherent understanding of Na+ transport in hypertension.Abnormalities of sodium transport in hypertension are much more complexes than a simple increase or decrease in the activity of one or more Na+ transport systems. Indeed, a minimum kinetic approach to this field requires measurement of apparent affinities (K50 %) and maximal translocation rates (Vmax) for every Na+ transport system.We have performed a kinetic analysis of the interaction of internal Na+ with four different transport pathways (Na+-K+ ATPase, Na+-K+ cotransport, Na+-Li+ countertransport and Na+ leak) in erythrocytes from 72 essential hypertensive patients and 30 normotensive controls. The Vmax and K50 % of Na+-Li+ countertransport were significantly higher in hypertensive group than in normotensives, whereas Vmax and K50- O¡() ofNa+-K+ ATPase and Na+-K+ cotransport and the rate constant of Na+ leak did no differ between hypertensives and normotensives.When the upper end (95 % confidence limits) of the normotensive group was used as a cut-off point of the normality, 67 (93 %) of essential hypertensive patients exhibited some abnormalities in their Na+ transport systems. 12 (16.7 %) showed increased values of K50 % of Na+-K+ ATPase (Pump «-» hypertensives). 20 (27.7 %) exhibited increased values of K50 % of the Na+-K+ cotransport (Co «-» hypertensives). 27 (37.5 %) reveal increased values of Vmax of the Na+-Li+ countertransport (Counter «+» hypertensives) and 5 (6.9 OJo) showed increased values in the rate constant of Na+ leak (Leak «+» hypertensives). FinalIy 3 (4.2 %) patients present more than one abnormality in their transport systems.In target cells of hypertension such as vascular wall renal tubules or noradrenergic endings, the abnormalities reported above could raise the internal Na+ concentration thus leading to hypertension, through interaction with catecholamines and Ca++ transport.

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Tesis Doctorals - Departament - Medicina

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Estudio cinético de los sistemas de transporte transmembranoso de sodio en la hipertensión arterial esencial