Peroxidación, metabolismo bioenergético,

inmunodepresión y VIH.

¿El estrés oxidativo en la infección crónica por VIH, es un epifenómeno o

un adyuvante patológico?.

EL 24 de abril de 1984 el Dr. Robert Gallo comunica en rueda de prensa haber descubierto la

naturaleza infecciosa del SIDA

Consecuencias:El universo científico se entrega a la búsqueda de un tratamiento etiológico.

- Antirretrovirales:AZT, Recuento de CD4+, Estudio Concorde.HAART, Carga viral, Guía de uso del 4 de febrero de 2002.

- Vacunas:El 24 de febrero de 2003 se comunica el fracaso de la VaxGen.

- Factores que condicionan la interacción VIH/huésped:Ensayo de la Enfuvirtine (T-20): péptido de 36 AA que se fija en la glicoproteina 41 de la cápsula del virus e impide su interacción con el correceptor CCR5 de la membrana celular. 26 abril 2003.

- El estrés oxidativo: ¿epifenómeno o evento patológico?.

Actuales planteamientos terapéuticos alternativos para la HAART

• Retrasar el comienzo de la administración de la medicación antirretroviral

• Interrupción supervisada del tratamiento.

Razones que amparan el retraso en la administración de la HAART

• El sistema inmune es capaz de controlar la infección por VIH.

• La respuesta inmune se puede incrementar “in vivo” mejorando su eficacia frente al VIH.

Beneficios colaterales que amparan el retraso de la administración de la

HAART.

• Evitar tratamientos innecesarios.• Reducir la toxicidad generada en el

huésped.• Evitar la selección de cepas VIH

resistentes a la medicación.• Evitar su posible difusión entre la

población.

Conclusiones sobre la HAART

• La HAART ha mejorado sensiblemente la esperanza de vida entre los sujetos infectados crónicamente por el VIH.

• La iatrogenia de la HAART limita la calidad de vida de sus usuarios.

• La HAART, “sensu lato”, no puede cronificar a los sujetos VIH pues es, en si misma, un factor limitante en su esperanza de vida.

El estrés oxidativo en la infección crónica por VIH.

- Es consecuencia de un desequilibrio que se establece entre la producción de formas reactivas de oxigeno y su inactivación.

- Es una variable fisiológica que, entre ciertos limites, condiciona respuestas celulares al modificar funcionalmente el estado REDOX

- Para que ocurra la expresión del VIH se precisa de un estimulo oxidativo y las sustancias reductoras inhiben la expresión de VIH.

- Los linfocitos infectados por VIH son muy sensibles al estrés oxidativo y experimentalmente se puede desencadenar selectivamente su apoptosis estimulando su oxidación.

- La eficacia antirretroviral de un fármaco se relaciona con el reestablecimiento del nivel de antioxidantes orgánicos. La administración de antioxidantes mejora la clínica y el pronostico en los sujetos con infección crónica debida al VIH.

El estrés oxidativo en la infección crónica por VIH

Existe correlación y tendencia similar entre los marcadores celulares del progreso de la

enfermedad y los parámetros oxidativos

- Marcadores celulares:- Disminución de CD4+;- Incremento de Fas/APO-1/CD95;- Incremento de CD38+/CD8+;

- Parámetros oxidativos:- Malondialdehido;- superóxido dismutasa;- potencial peroxidativo;- capacidad antioxidante total.

Patofisiología de los radicales libres

• Interacción con proteínas: Alteran su estructura y función.

• Lípidos: Peroxidación lipídica, adyuvantes patológicos.

• DNA, RNA: Condicionan la trascripción o la represión proteica.

Consecuencias: Interfieren con el metabolismo celular; Llegando a dañar el metabolismo bioenergético se desencadena la muerte celular.

Radicales libres y ciclos bioenergéticos:

• Inactivación de la Isocitrato deshidrogenasa por el NO

• Inactivación de la aconitasa por O2-,ONOO-, H2O2.

• Inactivación reversible de la alfa-ketuglutarato deshidrogenasa por el H2O2, ONOO-, NO, O2-

• Inactivación reversible de la Succinato deshidrogenasa por el H2O2.

• Inactivación de la gliceraldehido-3-deshidrogenasa

• Inactivación del complejo IV (citocromo oxidasa)

Piruvato Deshidrogenasa

ACCIÓN DE LOS RADICALES LIBRES

gliceraldehido-3-fosfato deshidrogenasa

Succinato deshidrogenasa

Isocitrato deshidrogenasa

-cetoglutarato deshidrogenasa

MITOCONDRIA

En ausencia de glucosa, el flujo entre el -cetoglutarato y oxaceletato se acelera. Como el ciclo desde el citrato hasta el -cetoglutarato está bloqueado, la disponibilidad del -cetoglutarato como substrato biosintético obedece a la utilización de glutamato como reservorio del cetoácido

-cetoglutarato

Bloqueo reversible

Bloqueo irreversible

Malato

Succinil-CoA

Succinato

Fumarato

Oxalacetato

Citrato

Glucosa

Piruvato

Acetil-CoA

Aconitasa

Isocitrato

Aspartato

Transportador Malato- -cetoglutarato

Glutamato

Razones que demuestran la inactivación de las vías enzimáticas bioenergéticas

por los radicales libres en la ICVIH.

• La producción de ácido cítrico se encuentra disminuida en los sujetos con infección crónica por VIH.

• El ácido cítrico mantiene una doble correlación: Positiva con el recuento CD4+, y negativa con la carga viral.

• Tras la infección por VIH la actividad de las deshidrogenasas aumenta para ir disminuyendo con el progreso de la infección.

Glucosa

Piruvato

R-

GSHR-

GSSG

GSH

El flujo glicolítico genera radicales libres que va eliminando el glutatión (GSH) a la vez que se oxida (GSSG). En caso de que la oxidación sea muy intensa el GSH se vincula a la Gliceraldehido 3 desidrogenasa, y bloquea la acción de la enzima (Glutationilación) impidiendo la progresiva oxidación del medio. En caso de que la oxidación exceda las posibilidades antioxidantes del GSH, los radicales libres dañarán irreversiblemente la enzima.

R-

R-

R-

R-

R-

R-

R-

R-

R-

R-GSSG

GSSG

R-

R-

GSSG

R-

R-

R-GSSG

GSSGGSSG

GSSG

GSSGGSSG

GSH

GSSG GSSG

GSSG

GSSG

GSSG

GSSG GSSG

GSH

GSH

GSH

GSH

GSH GSH

GSH GSH

GSH

GSH

GSH

GSH

GSH

Glucosa

Piruvato

GSHR-

GSSG

GSH

Cuando la capacidad antioxidante celular es desbordada por los radicales libres, estos dañan la Gliceraldehido 3 fosfato deshidrogenasa, dañándola irreversiblemente

R-

R-

R-

R- R-

GSH

R-

R-

R-

R-

GSH

GSSG

GSSGGSSG

GSSG

GSSG

R-

R-

R-

R-

GSSG

La peroxidación lipídica.• Asociación entre algunos de los efectos patofisiológicos del estrés

oxidativo y los aldehídos generados endógenamente mediante la peroxidación lipídica.

• Los lípidos peroxidados, MDA y 4HNE, presentan una mayor estabilidad y difunden hasta objetivos distantes.

• Segundos mensajeros tóxicos: Amplificadores.• Origen: 4HNE de linoleico, araquidónico; MDA de araquidónico,

docosahesanoico, linolénico, gamma-linolénico, PGH2,PGH3, PGG2; Pueden ser incorporados al organismo, generados extracelularmente (LDL-ox) o en la doble capa lipídica de las membranas celulares o en sus organelas.

• 4HNE: Propiedades mutagénicas, genotóxicas, citotóxicas; Establece enlaces covalentes con residuos de cisteína, valina, histidina, serina o tirosina. Genera un elevado consumo de GSH.

• Se elimina mediante la glutatión transferasa e inhibe la glutatión peroxidasa

Patofisiología del 4HNE.• Rango fisiológico en sangre venosa: 0’3 a 1 uM. En

condiciones patologicas por enzima de 1mM.• Induce disfunción y apoptosis en gran numero de tipos

celulares como son las endoteliales, pulmón, neuronas del SNC y motoneuronas de la medula espinal.

• Patologías degenerativas del SNC: Parkinson, Alzehimer, Esclerosis lateral amiotrófica.

• En motoneuronas de la medula espinal inducen disminución de la actividad de los trasportadores de glucosa y glutamato. En consecuencia: comprometen tanto el suministro de substrato como su ruta metabólica.

• El 4HNE se relaciona con enfermedades sistémicas como es la arteriosclerosis y la diabetes tipo 2.

4HNE y metabolismo bioenergético

• Enzimas que presentan gran sensibilidad al daño inducido por el 4HNE en la ruta glicolítica: Gliceraldehido-3-fosfato deshidrogenasa y 6-fosfofructokinasa,

• Otras enzimas menos sensibles al ser protegidas por el GSH y ATP: glucokinasa, hexokinasa, piruvato kinasa, glucosa-6-fosfato deshidrogenasa.

• Enzimas dañadas por el 4HNE en el ciclo del ácido cítrico: piruvato deshidrogenasa y alfa-ketoglutarato deshidrogenasa.

• Cadena de trasporte electrónico: Daña la citocromo oxidasa

• Consecuencias: depleción de NAD+ y deficiencia de ATP.

Glucosa

Glucosa 6-fosfato

Fructosa 6- fosfato

Fructosa -1,6- bifosfato

Gliceraldehído-3-fosfato+

Dihidroxiacetona fosfato

Gliceraldehídeo-3-fosfato(2)

1,3 Bisfofoglicerato(2)

Pérdida de 2 ATP en la preparación porcada molécula de glucosa que emprendaesta vía

Fases de la Glicólisis

3-Fosfoglicerato (2)

2-Fosfoglicerato (2)

H2O

Fosfoenolpiruvato

Piruvato

Por el Bloqueo: No consigue los 4 ATP y 2 NADH que debería obtener en este proceso, además de la incapacidad para alimentar el ciclo del ácido cítrico por medio del Piruvato

gliceraldehido-3-fosfato deshidrogenasa

Inactivada por el 4HNE y Radicales libres

Matriz Mitocondrial

2

2

+H+2

Exokinasa

Fosfofructokinasa 6

4HNE Y METABOLISMO BIOENERGÉTICO

ACCIÓN DE LOS 4HNE

El bloqueo de estos dos grandes complejos: piruvato deshidrogenasa y -cetoglutarato deshidrogenasa supone también la pérdida de NAD(P)H

4HNE es capaz de determinar la muerte celular, bien por apoptosis, bien por necrosis, dependiendo de la brusquedad con que se produzca la depresión en la disponibilidad del ATP

MITOCONDRIA

Ciclo del ácido cítrico

Succinato deshidrogenasa

Isocitrato deshidrogenasa

-cetoglutarato deshidrogenasa

-cetoglutarato

Malato

Succinil-CoA

Succinato

Fumarato

Oxalacetato

Citrato

Isocitrato

Piruvato

Glucosa

Glucólisis

Acetil-CoA

Piruvato Deshidrogenasa

Gliceraldehido-3-fosfato deshidrogenasa

Fosfofructokinasa 6

Peroxidación lipídica e inmunidad• Es un factor implicado en enfermedades genéticas, infecciosas y

degenerativas.• Linfocitos, NK y macrófagos expresan receptores para LDL y LDL-

ox.• Las LDL-ox disminuyen respuestas proliferativas de linfocitos frente

a antígenos, mitógenos e IL-2 sin comprometer su viabilidad. Disminuyen GSH e IL-2.

• Los linfocitos CD3 son vulnerables a los efectos citopáticos de las LDL-ox si están activados o proliferan.

• La función lítica de las NK disminuye debido a lesión en la integridad de su citoesqueleto. Disminuye la liberación de IL-12, INF-g y FNT-a. Disminuye GSH.

• Los macrófagos incrementan la liberación de TNF-a y GM-CSF al incorporar las LDL-ox. Condiciona la muerte celular y se relaciona con la ateroesclerosis.

• Las LDL-ox contienen 6-10 uM de 4HNE por mg de apoB.

ROS NF-kBIFN-TNF-

HDL

Triglicéridos

Ácidos grasos libres LipólisisInsulina

Glucosa

Lipodistrófia

DiabetesTipo 2

Fisiopatología de la Lipodistrofia yDiabetes tipo 2 por el estrés oxidativoen la infección crónica por VIH

Célula

Plasma

Adipocito