RESUMEN DE NUESTROS ESTUDIOS SOBREINTERCAMBIO IONICO A TRAVES DE LA MEMBRANA O PARED DEL ERITROCITO EN LA HIPERTENSION ARTERIAL ESENCIAL Resumen Se estudió el Na, K y Ca en el espacio intracelular del eritrocito y en el plasma de personas sanas, otras con hipertensión arterial esencial (HAE) y en un lote pequeño con hipotensión arterial. Se estudió además las enzimas Lacticodehidrogenasa (LDH) y sus isoenzimas LDHI, LDH2, LDH3 y LDH4, la glucosa-6-fosfatodehidrogenasa y la Piruvatoquinasa en eritrocitos y en plasma. Finalmente se estudió la Adenosintrifosfatasa Na, K, Ca dependiente de la membrana del eritrocito ATP=asa. los hallazgos fueron:
Palabras claves: Sodio, potasio, calcio eritrocitario - Sodio, potasio y calcio plasmático -LDH y sus isoenzimas LDH1, LDH2, LDH3 y LDH4 del eritrocito y del plasma - ATP-asa Na. K. Ca dependiente - Atrapamiento plasmático o 'trapped plasma effect' - 'Bomba iónica de membrana'. Summary We measured the Na K Ca levels in erythrocytes and serum in normal persons and with esentielle hypertension and some enzyms related to the erythrocytes metabolism. We found in erythrocytes of hypertensives an incremented Na and Ca. We were the first in the Worid to find the relation between Ca and HAE. We found,too, a disminution in levels of ATP-asa in hypertensive erythrocytes (and an incremented ATP-asa in erythrocytes patients).We didn't found changes in the evaluated enzyms in erythrocyten and serum. Aún cuando el glóbulo rojo no es una célula típica ya que, por ejemplo carece de núcleo, numerosos autores antes y después de nosotros emplearon al eritrocito humano como modelo celular. Entre otras razones por las siguientes: 1) La practicidad de su obtención y 1) Primer lapso 1964-1966 realizado en el Laboratorio de Medio Interno de la Clínica Universitaria de Friburgo, Alemania. 2) Segundo lapso 1967 - 1975, en el Hospital de Clínicas dependientes de la Facultad de Medicina de Buenos Aires. Descripción de nuestros estudios La idea del estudio fue no trabajar en grandes grupos poblacionales, pasibles de enormes variabilidades que nos pudiesen llevar a conciusioneserr6neas, sino en grupos más pequeños pero más homogéneos que nos llevasen a conclusiones certeras, a las comprobaciones estadísticas. Es por ello que comparamos dos grupos de personas de características semejantes: 62 adultos normotensos e hipertensos con H.A.E. Objetivos del trabajo 1) Determinación del contenido iónico en eritrocitos tomados como referentes del espacio intracelular en personas normotensas y en hipertensos con HAE 2) Determinación del contenido iónico del plasma en personas normotensas e hipertensas. 3) Establecer si existían diferencias estadísticamente significativas en el contenido iónico eritrocitario y plasmático entre los normotensos e hipertensos. 4) Determinación de enzimas eritrocitarias y plasmáticas, en especial aquellas relacionadas con el metabolismo iónico del eritrocito. 5) Medición de la Adenosintrifosfatasa de membrana, sodio, potasio y calcio dependiente (ATP - asa, Na, Ka y Ca). 6) Estudiar la correlación entre los hallazgos iónicos. enzimáticos y de ATP-asa. 7) Si en base a los eventuales hallazgos se podía establecer una teoría fisiopatogénica de la HAE a nivel celular. Elementos estudiados En base a la bibliografía preexistente (Gessler,U. y col., Siger, M.M. y col. etc.) comenzamos por estudiar los iones sodio (Na), potasio (K), calcio bivalente (Ca), cloro (Cl) y magnesio (Mg) en el plasma y en los eritrocitos. Con respecto a las enzimas estudiamos el contenido en plasma y en eritrocitos de la Lácticodehidrogenasa (LDH) y sus isoenzimas LDH1, LDH2, LDH3 y LDH4, la Glucosafosfatodehidrogenasa (G-6-PDH) y Piruvatokinasa (PK). El estudio de la Adenosintrifosfatasa, Na, K y Ca dependiente, se efectuó en un hemolizado de eritrocitos (y en otro grupo en 'ghost' de eritrocitos pero como los hallazgos no variaron a los encontrados en el hemolizado se los ha omitido en este resumen). Los estudios enzimáticos no tenían antecedentes bibliográficos con los objetivos de nuestro estudio. Las razones de elegir las enzimas citadas son las siguientes: 1) LDH y sus isoenzimas por la gran intervenci6n en el metabolismo total del eritrocito, con el hem y la hemoglobina. 2) G-6- PDH por su relación con el proceso de óxido-reducción de la membrana. 3) PK por su intervención en el mecanismo energético metab6lico del eritrocito, muy importante en el intercambio iónico transmembránico celular. 4) Atp-asa se la identifica como la 'bomba iónica'. de Na, K, Ca y Mg en todo el intercambio iónico. Como acotación de esta parte diremos que: 1) En 5 pacientes con franca hipotensi6n arterial (HA) se estudió la ATP-asa Na, K, Ca dependiente y: 2) Que por supuesto el trabajo de laboratorio como es estadístico se efectuó con un método de código, es decir el denominado "múltiple ciego'. Metodología La sangre se obtuvo por punción de una vena de la región del codo. Beumann y col. habían postulado la posibilidad de alteraciones en el contenido iónico si se hacía compresión en la región mediante un manguito. Nosotros hicimos determinaciones en el mismo paciente o persona sana con y sin manguito y no encontramos alteraciones iónicas, por lo que seguimos usando el manguito. Otro cuidado fue el uso de la heparina para las determinaciones plasmáticas. Empleamos en un comienzo heparina especial sin contenido iónico, pero la cantidad de heparina que humedece la jeringa es del orden de los 0,03 ml, que diluidos en los 10 o 20 ml. de sangre que se extraía tampoco arrojó diferencias con la heparina común, por lo que seguimos con el uso de ésta. Las eventuales diferencias escapaban, por la pequeña cantidad, a la posibilidad de medición aun con las técnicas fotométricas de alta calidad que usábamos. El mismo recaudo tomamos con el uso de jeringas de vidrio o descartables y al no encontrar diferencias seguimos con el uso sistemático del material descartable. Masa eritrocitaria y atrapamiento plasmático Para la determinación de iones en glóbulos rojos es necesario contar con una masa compacta y pura de eritrocitos. Se denomina "plasma atrapado" o 'plasma trapped efect' a la cantidad de plasma que resta entre los eritrocitos luego de centrifugar la sangre a alta velocidad y separar el plasma sobrenadante. Debido a que el plasma contiene una gran cantidad de sodio con respecto a los eritrocitos, esto puede constituir un factor de error importante si la medición se hace directamente sobre la masa eritrocitaria. Losfactores que influyen sobre el plasma atrapado son el tiempo y la velocidad de centrifugado. La cantidad de plasma englobado entre los eritrocitos es inversamente proporcional a esos factores de modo que será tanto menor cuanto mayor sea la velocidad y mayor el tiempo de centrifugación. Keine, N. empleando centrífugas de alta velocidad; 15.000 revoluciones por minuto y 12.000 g. de fuerza gravitaria, luego de 4 minutos de centrifugación obtenía un atrapamiento plasmático del 3 %. Esta cantidad es coincidente con la encontrada por nosotros y otros autores empleando métodos diferentes. Nosotros, siguiendo la técnica de Kalkar y col. , Layne, Wadell y Hinsberg y col. determinamos por un procedimiento de absorción ultravioleta de 260-280 manómetros la cantidad de albúmina del plasma atrapado y calculamos por cormparación con una cantidad de plasma diluída hasta llegar a una cifra de albúmina equivalente a la medición primera en el plasma atrapado en la masa eritrocitaria centrifugada a la velocidad y tiempos citados y nuestros resultados eran de 3,1%. Luego también establecimos la cantidad de plasma atrapado midiendo el contenido de sodio de eritrocitos a la misma velocidad e igual tiempo que Kleine, antes y después de ser resuspendidos y lavados con una solución isotónica no electrolítica (bicloruro de colina) y llegamos a igual conclusión y a que el plasma atrapado es de 3,13% (F.A. Marongiu, 1966). Si se acepta que el plasma contiene alrededor de 140 mEq/1 de NA, el 3% de esa cifra es igual a 4,2% y con ese valor se efectuó la corrección. Para resuspender la masa eritrocitaria centrifugada se emplearon soluciones isotónicas no electrolíticas que variaban según el i6n a estudiar. Mayores detalles de la metodología sobre este aspecto escapan al objetivo del trabajo. De todos modos se postuló que los lavados y suspensiones con dichas sustancias isotónicas no electrolíticas podrían producir un lavado de los iones del eritrocito hasta dichas sustancias y nosotros establecimos que 'tal fuga' no existe a la luz de procedimientos directos e indirectos, que el lec-, tor interesado en el tema puede leer en profundidad en la segunda Tesis Doctoral de F.A. Marongiu en la Biblioteca de Medicina de la UBA. Hallazgos Los resultados obtenidos de la comparación entre el contenido iónico intraeritrocitario y extraeritrocitario o plasmáticos entre normotensos, hipertensos y algunos casos de hipotensión arterial esencial marcada, los estudios enzimáticos de enzimas de importancia notable en el metabolismo del glóbulo rojo, especialmente en lo que concierne al intercambio iónico transmembránico y de la ATP-asa NA, K y Ca dependiente de membrana como 'bomba iónica', para una lectura más ágil del lector están presentadas en forma tabular, en las Tablas I y II. Todos los hallazgos, positivos o no dignos de resaltar, fueron sometidos a la prueba del 'doble ciego' con los métodos estadísticos de 'P' para significado positivo de un estandard de "2P" significado estadístico para dos estandar y 't', igual al test estadístico de Student. El contenido de sodio plasmático no tiene diferencia significativa entre normotensos e hipertensos. Lo mismo ocurre con los demás iones estudiados: potasio, calcio y magnesio. En lo que respecta a las enzimas plasmáticas, la isoenzima LDH1 está aumentada en los pacientes hipertensos pero debido a la desviación estandard no le confiere valor estadístico. Lo mismo puede decirse del aumento de la G-6-PDH en los hipertensos con respecto a los normotensos y al descenso de las isoenzimas LDH3 y LDH4 en los hipertensos en relaci6n con los normotensos. Es evidente que para extraer conclusiones válidas sobre las eventuales alteraciones metabólicas plasmáticas en pacientes hipertensos es necesario nuevos estudios que despejen las eventuales dispersiones estadísticas. Por estas razones no nos permitimos extraer conclusiones sobre las enzimas plasmáticas sobre la fisiopatogenia de la HAE. 1
TABLA 1: Resumen tabular comparativo entre los resultados de las determinaciones y la elaboración estadística (promedio, desviación estandard y significado estadístico de la diferencia entre los dos grupos: normotensos e hipertensos, estudiados, según la prueba de "t' o de 'Student') de los iones y enzimas determinadas en plasma, suero, eritrocitos y membrana de eritrocitos. Si= sí hay diferencia con significado estadístico entre
normotensos e hipertensos En lo relativo a los iones eritrocitarios encontramos dos diferencias notables entre normotensos e hipertensos arteriales; la del sodio, previsible por los antecedentes bibliográficos y otra, la de] calcio, no esperada por la falta de antecedentes bibliográficos y por la falta de conocimientos sobre una eventual correlación fisiopatogénica entre el Ca e HAE por aquella época. En los eritrocitos de las personas sanas o normotensas el contenido de Na+ fue de 7,4 m Eq/1 y en el de los hipertensos fue de 11,7 ± 0,7 m Eq/1 o m Eq/g, si estos valores se expresan en gramos de masa eritrocitaria centrifugada. Resultados congruentes con los nuestros fueron encontrados por A. Fleckenstein en células musculares, por A. R. Freeman y col. en eritrocitos y Garrahan, P. y col. en las células de la pared arterial , por no abundar en otras citas bibliográficas. En lo referente al potasio eritrocitario no encontramos diferencias estadísticamente significativas. El calcio eritrocitario representó una sorpresa y un verdadero hallazgo original: en normotensos el contenido de Ca++ fue de 0,26 ± 0,02 m Eq/1 y en los hipertensos 0,59 m Eq/1 ± 0,03, es decir más del doble en los hipertensos que en los normotensos y con una mínima desviación estandard lo que le confería un indudable valor estadístico. Además, la metodología cuidadosamente controlada y el espectrofotómetro de absorción atómica de la Firma Carl Zeiss utilizado dejaba fuera de duda este descubrimiento. Con todo, como toda novedad científica, fue motivo de controversias y discusiones académicas, hoy superadas con el reconocimiento mundial del papel del calcio en la fisiopatogenia de la HAE y en la actualidad son de uso cotidiano los fármacos hipotensores llamados 'bloqueadores del calcio' o 'calcio antagonistas'. Respecto a las enzimas e isoenzimas eritrocitarias estudiadas: LDH, LDH1, LDH2, LDH3 y LDH4, G-6-PDH y PK no hemos encontrado diferencias estadísticamente significativas que permitan algún comentario al respecto. Lo que sí es relevante es el comportamiento de la adenosintrifosfatasa en los normotensos, hipertensos arteriales y en los pocos pacientes estudiados con hipotensión arterial. La ATP-asa Na+, K+ y Ca++ dependiente fue en los normotensos de un valor de 13,0 ± 3,41 m Eq/1 y en los hipertensos arteriales de 6,2 ± 2,27 m Eq/l. Es decir que en los hipertensos la 'bomba iónica' ATPasa estaba francamente con valores bajos que explicaban el aumento del sodio y del calcio eritrositario y con un indudable valor estadístico. Es de destacar también que nuestros valores de ATP-asa de membrana de eritrocitos de 13,0 m Eq/1 es coincidente con los valores que arroja la bibliografía consultada: 12,0 m Eq/l. Como acotación por el pequeño número de personas con hipotensión arterial estudiadas (5 casos) podemos decir que el valor de la ATP-asa está aumentada con cifras de 20,6 ± 3,72 m Eq/l, que se podria interpretar como un mecanismo retenedor de cationes intracelulares.
TABLA 2: Resumen en forma tabular de las diferencias con significado estadístico entre los grupos de personas normotensas y de pacientes con hipertensión arterial, de los iones (Na+, K+, Ca++, y Mg+) en plasma y eritrocitos y de las enzimas (LDH, LDH1, LDH2, LDH3 y LDH4, G-6-PDH y PK) séricas y eritrocitarias estudiadas en este trabajo y de la ATPasa de membrana de eritrocitos. N = Normotensos; HA = Hipertensión arterial Conclusiones 1) En los eritrocitos de pacientes con HAE hay un aumento del sodio y del calcio. 2) En la membrana de los eritrocitos de pacientes con HAE hay un descenso de la actividad de la ATP-asa o 'bomba iónica' que explicaría el aumento del sodio y del calcio en el eritrocito. 3) Las alteraciones enzimáticas en el plasma de pacientes con HAE no tienen valor estadístico. 4) Las enzimas del eritrocito no muestran diferencias entre normotensos e hipertensos arteriales. El incremento del sodio eritrocitario que encontramos en la HAE es coincidente con los estudios de otros autores y con los que estudiaron el comportamento del sodio en las células musculares y de la pared arterial en las cuales también estaba aumentado en la HAE. El aumento del calcio eritrocitario que encontramos no tenía antecedentes bibliográficos. Estudios posteriores encontraron la relación entre calcio e HAE y su aplicación terapéutica. Las alteraciones de la ATP-asa no pensamos en ningún caso sean privativas del eritrocito sino que esto refleja lo que ocurre a nivel celular general. De acuerdo a la teoria 'una enzima un gen' podría postularse que el déficit de ATP-asa en la HAE es de origen genético con penetrancia y aparición cronológicamente variable de la enfermedad. Esta hipótesis estaría de acuerdo con la concepc!6n de G. Pickering y su escuela, quienes sostienen que la HAE es una enfermedad congénita, poligénica multifactorial. Resumiendo, se podria emitir la siguiente hipótesis de trabajo sobre la etiología y fisiopatogenia de la HAE: es una enfermedad genéticamente condicionada con una alteración de la ATP-asa de la membrana celular. La alteración consiste en un descenso de sus valores normales, lo que llevaría a un déficit de su funcionamiento en el carácter de 'bomba iónica' consecuentemente a un aumento del sodio y del calcio celular y del sodio de las células de la pared vascular, o mejor dicho arteriolar, hecho que como dijimos ya fue demostrado. Este incremento del sodio de la pared vascular y del calcio sería el 'factor de hiperreactividad vascular arteriolar', que lleva al aumento del tono vascular ante los múltiples factores presores, como ser las catecolaminas, prostaglandinas, etc., y la consecuencia es la instalaci6n de la HAE, ya sea en forma pasajera o, con el tiempo, en forma estable. Por otra parte el incremento del sodio de la pared vascular llevaría también a una inhibición hídrica de las células de las pared arteriolar, que contribuiría a una disminución de la luz de los vasos. En suma, la acción presora de las sustancias citadas más la disminución luminar de las arteriolas, conducirían, según la Ley de Poiseulle al aumento de la presión arterial. Bibliografía 1. GESSLER,U :Intra und extracelluláre Elektrolitveränderungen bei essentieller Hypertonie vor und nach Behandiung. Untersuchungen an Erythrozyte. Z. Kreislauforschung 51B, 177, 1962. 2. SINGER, M M y Col.: Red Blood cell potassium. Therapeutic implications. Jama, 187: 24,1964. 3. KLEINE, N : A. Method for the exact Determination of Trapped Plasma. X Congres de la Societé Européene D'Hematologie. Strasburgo, Francia, 1965. 4. KALCKAR, HM y Col.: Differential spectrophotometry of purine compounds by means of specific enximes. III Studies of the enzimes of purine metabolism. J. Biol. 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PICKERING, GW : Hypertension, Causes, Consequences and Management. Ed. J. & A. Curchill, London, 1970. Acotación Aunque este resumen es personal como, así mismo la idea central del trabajo, usamos el plural en la descripción porque nada nos pertenece totalmente, comenzando por los antecedentes bibliográficos y especialmente porque en las diferentes etapas colaboraron valiosamente en Alemania Occ. H. J. Holtmeier y Klein Wissemberg, y acá en la Argentina Graciela Fernández, Eva Fried, Susana Zadunaiski y C. Bellido. Envie sus comentarios a : [email protected] |
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