9 INTRODUCCIÓN GENERAL
La diabetes mellitus (DM) comprende un grupo de enfermedades metabólicas caracterizadas por hiperglucemia, resultante de defectos en la secreción o en la acción de la insulina o de ambos mecanismos (Diabetes Care 1997).
En todo el mundo, actualmente se diagnostica de diabetes mellitus tipo 2 (DM2) a 382 millones de personas, y este número se espera que alcance 600 millones en 2035 (Kharroubi 2015), convirtiendo así a la enfermedad en una epidemia (Radoi 2012).
La hiperglucemia induce el desarrollo de complicaciones relacionadas con la diabetes. Estas complicaciones pueden clasificarse en microvasculares (como son la nefropatía, retinopatía y neuropatía) y macrovasculares (arteriopatía periférica, enfermedad cerebrovascular, cardiopatía isquémica y miocardiopatía isquémica). Las complicaciones microvasculares son muy frecuentes, el 38% de los pacientes con DM2 presentan cualquier etapa de enfermedad renal crónica (ERC), casi el 30% tiene retinopatía (RD), y más del 30% tiene neuropatía periférica (PNP) (Avogaro 2019, en imprenta).
La calcificación vascular (CV) no es un fenómeno nuevo. Hay evidencia sobre su existencia en aproximadamente un tercio de las momias de la Edad Antigua hace más de 4000 años (Lee 2016).
Patológicamente, existen dos patrones de calcificación vascular el de la íntima y la media. La calcificación medial (CVm) (también llamada calcificación de Mönckeberg (MMS) o calcinosis medial) se produce inicialmente en la capa media del vaso, en particular en la lámina elástica interna y, forma una densa lámina circunferencial de cristales de calcio en el centro de la media, unida en ambos lados por células musculares lisas vasculares (CVML) y, a menudo, contiene trabéculas óseas y osteocitos. Existen varios estudios que asocian la calcificación arterial medial con la morbilidad y la mortalidad en la diabetes. La calcificación de Mönckeberg se describe más comúnmente en vasos distales de pacientes con diabetes, ERC, y edad avanzada. Además, se asocia con un aumento de mortalidad cardiovascular por todas las causas en pacientes diabéticos sin ERC, y en pacientes con ERC con y sin diabetes (Chen 2003, Shanahan 1999, Chen 2012).
También, se ha encontrado la presencia de formación ósea en placas carotídeas de pacientes con diabetes (Chen 2003). Otros autores demostraron que la calcificación arterial medial es un fuerte predictor independiente de la mortalidad por cardiopatía coronaria y cardiovascular total, y también un predictor significativo de futuros eventos de cardiopatía coronaria, accidente
10 cerebrovascular y amputación de extremidades inferiores. Esta relación se observó independientemente del control glucémico y la duración de la diabetes (Letho 1996, Everhart 1988, Leon 2015).
Está bien documentado que el aumento de la prevalencia de aterosclerosis, la enfermedad vascular y la mortalidad cardiovascular está asociada a la diabetes. Se informa que la tasa de mortalidad por enfermedad cardiovascular en un individuo de 18 años o más con diabetes es aproximadamente 1,7 veces mayor que la población normal. El aumento de las tasas de mortalidad por enfermedad cardiovascular diabética demuestra la gravedad de las complicaciones que pueden surgir de esta patología (Kay 2016). Además, algunos estudios confirman de que varios factores, como el aumento del estrés oxidativo, el aumento de la coagulabilidad, la disfunción endotelial y la neuropatía autonómica, están a menudo presentes en pacientes con DM y pueden contribuir directamente al desarrollo de enfermedad cardiovascular (ECV) (Leon 2015).
Los mecanismos que controlan la calcificación arterial medial en la DM2 pueden implicar efectos patogénicos de la hiperglucemia diabética, la resistencia a la insulina (RI), la obesidad y la dislipidemia. Las dietas ricas en grasas que inducen obesidad, diabetes resistente a la insulina y dislipidemia promueven calcificación arterial medial. La diabetes y la dislipidemia inducen estrés oxidativo, inflamación de bajo grado y angiogénesis en la adventicia de las arterias diabéticas (Chistiakov 2014). El estrés oxidativo desempeña un papel importante en la lesión tisular inducida por la hiperglucemia, así como en los primeros eventos relevantes para el desarrollo de la DM2.
La formación de AGEs, es un factor que contribuye. Por un lado se ha informado de que la formación de AGEs aumentan especies reactivas de oxígeno (ROS) y afectan los sistemas antioxidantes, por otro lado la formación de algunos AGEs se induce per se bajo condiciones oxidantes. Por lo tanto, los AGEs contribuyen al menos en parte, a las condiciones de estrés crónico en la diabetes. A medida que envejecemos, no sólo se forman endógenamente, sino que también se derivan de fuentes exógenas, por ejemplo, los alimentos. Por tal motivo, los AGEs de los alimentos han sido asumidos como factores de riesgo para la DM2 (Nowotny 2015).
La CV es una forma patológica de calcificación de tejidos blandos. Todos los biominerales están formados por los mismos principios físico-químicos, y la fuerza conductora termodinámica para la cristalización es la sobresaturación. Como consecuencia, puede plantearse la hipótesis de que cuanto mayor sea la concentración de calcio y fosfato en la sangre, mayor será el riesgo de CV.
Sin embargo, otros factores pueden acelerar o ralentizar el proceso natural de calcificación. Entre
11 la lista de promotores, además del metabolismo fosfocálcico, puede ser que los AGEs y otros receptores endógenos para ligandos AGEs tales como S100A12 puedan tener que actuar como promotores; también, varios estudios epidemiológicos han identificado biomarcadores específicos de CV (Aoki 2013, Shen 2013), proteínas endógenas, entre ellas (Bone Morphogenetic Proteins (BMPs)) BMP-2 y BMP-4, miembros de la familia del factor de crecimiento transformante que contribuyen de manera importante a la formación ósea y que también pueden expresarse en la pared vascular; ciertas citoquinas proinflamatorias comúnmente expresadas en arterias ateromatosas inflamadas, como el factor de necrosis tumoral alfa (TNF- α) y la interleucina 6 (IL-6). Mientras que el pirofosfato (PP) un polifosfato natural que está presente en el suero y en la orina, y el fitato, un componente natural presente en legumbres y frutos secos, pueden prevenir la calcificación. Por otro lado, las proteínas endógenas que inhiben la CV incluyen la MGP (proteína Gla de la matriz), fetuina, osteopontina, adiponectina y osteoprotegerina (Mc Carty 2014, Giachelli 2004).
La glucosa no sólo es la fuente principal de energía para períodos cortos, sino también la principal fuente de complicaciones de la DM, mediante la oxidación y formación de los AGEs (Radoi 2012).
Los AGEs son un grupo complejo y heterogéneo de compuestos (Singh 2001). Durante la glucosilación de proteínas, los grupos amino de proteínas reaccionan con los grupos aldehídos o ceto de azúcares reductores para formar bases de Schiff que luego se convierten en compuestos relativamente estables llamados productos de Amadori a través de un reordenamiento. El proceso de glicación, antes de esta conversión, se conoce como la glicación en etapa temprana. Los compuestos de Amadori se convierten en sustancias relativamente más reactivas, tales como compuestos de dicarbonilo y 3-desoxiglucosona (3DG), que resultan en la formación de AGEs a través de la deshidratación y reordenación. La glicación de las proteínas y otras biomoléculas es un proceso que depende del tiempo y de la concentración. Durante la diabetes, la velocidad de formación de los AGEs aumenta espontáneamente debido al aumento de los niveles de glucosa en la sangre (Abbas 2016). La glicación rápida de proteínas y la formación de los AGEs conducen a la insuficiencia de varios órganos principalmente el corazón, los ojos, los riñones, los nervios y los vasos sanguíneos (Mosihuzzman 2013).
Por ello, el descubrimiento de nuevos agentes antiglicación potenciales de orígenes naturales y sintéticos con actividad inhibidora mejorada y toxicidad reducida, se considera un enfoque eficaz para la prevención de las complicaciones diabéticas (Abbas 2016).
12 El fitato o hexafosfato de myo-inositol-1,2,3,4,5,6 (InsP6) es un componente natural ampliamente distribuido en el reino vegetal. Sirve como almacén de fosfato y minerales y contiene el 75% del total del fosfato de las semillas. La fuente principal de InsP6 está en los cereales integrales, legumbres, semillas y frutos secos (Buades 2017). El InsP6, por sus características químicas, tiene tendencia a reaccionar con cationes polivalentes como el calcio, el magnesio, el zinc y el hierro (Mellanby 1949, Walker 1948). Diversos estudios describen propiedades beneficiosas para el organismo, como sus actividades antioxidantes y anticancerígenas, en la dosis correspondiente a la de la dieta mediterránea (1g/día). Al mismo tiempo, es un inhibidor de la cristalización de sales cálcicas y, por lo tanto, previene la formación de cálculos renales, presenta efectos positivos en los niveles de glucosa y colesterol en sangre y también protege frente a la osteoporosis (Berga 2016). El IP6 también tiene una alta afinidad hacia el Fe3+, siendo incluso mayor que la de EDTA, deferoxamina (DFOA) o ATP, lo que sugiere que el consumo de IP6 podría reducir la biodisponibilidad de los minerales y por lo tanto influir en la formación de los AGEs (Gupta 2015, Reddy 1996).
Claramente, la fisiopatología de la calcificación vascular en pacientes con diabetes parece ser multifactorial (Chen 2003). Por lo tanto, comprender el vínculo entre las enfermedades cardiovasculares y la diabetes es esencial para optimizar su tratamiento y mejorar la calidad de vida de nuestros pacientes. Por otro lado, el papel de los AGEs en la patogénesis de la DM2 y sus complicaciones, se entiende sólo en parte. El conocimiento de los mecanismos patogénicos involucrados es esencial para la prevención y la mejora de las complicaciones de esta enfermedad.
Esto nos motivó a estudiar:
• La asociación entre los niveles circulantes de AGEs con la calcificación abdominal aórtica y complicaciones relacionadas con la diabetes.
• Biomarcadores óseos e inflamatorios y su asociación con la calcificación abdominal aórtica en pacientes con DM2.
• El fitato como inhibidor de la glicación proteica avanzada catalizada por metales en pacientes con DM2.
13 3.1. CALCIFICACIONES VASCULARES
La CV representa un proceso patológico caracterizado por la pérdida de elasticidad de los vasos y engrosamiento de la pared del vaso como resultado de la acumulación de minerales en la capa media y/o capa de la íntima de la pared arterial. La calcificación de la íntima se produce normalmente en la aorta, arterias coronarias, y las arterias principales, y se reconoce como un indicador de la progresión de la aterosclerosis. Por otra parte, la arteriosclerosis se desarrolla como resultado de la calcificación medial. En el estudio realizado por Bostróm y cols, encontraron que la CV no es un evento pasivo y degenerativo que se desarrolla en la capa íntima o media de la arteria, sino es un proceso activo y programado (Bostróm 1993). La inflamación crónica regula los mecanismos que provocan tanto la aterosclerosis como la CV de la media. Los estudios realizados hasta ahora han demostrado la importancia de la angiogénesis en el desarrollo de CV, y han puesto de manifiesto el papel de los osteoblastos y los osteoclastos (Gungor 2018)
Como hemos dicho, la CV es un proceso activo mediado por células y, como la osteogénesis, implica la expresión de proteínas relacionadas con los huesos, como la fosfatasa alcalina (FA) y el factor 2 de transcripción relacionado con Runt (Runx2, también llamado cbf- α-1), desempeña un papel clave, ya que son iniciadores de la mineralización ósea y diferenciación de células musculares lisas (CML). La expresión de FA se ha demostrado en lesiones ateroscleróticas calcificadas. El Runx2 específico de CML desempeña un papel crítico tanto en la diferenciación osteoblástica como en la maduración de los condrocitos durante la CV inducida por aterosclerosis.
Además, el eje Wnt/b-catenina regula la expresión de Runx2, controlando así la diferenciación de los osteoblastos. En los osteoblastos, la vía Wnt/b-catenina controla la expresión de osteoprotegerina y RANKL (factor nuclear kappa-B), contribuyendo así a la regulación de los osteoclastos. Las células musculares lisas vasculares (CVML) sintetizan cantidades mucho mayores de osteoprotegerina (OPG) que las células endoteliales y desempeñan un papel significativo en la progresión de la CV, al igual que los miofibroblastos adversos y las células vasculares calcificadoras similares a los pericitos. Las lesiones calcificadas contienen muchas proteínas de la matriz ósea como colágeno tipo I, osteocalcina, osteonectina, osteopontina, proteína Gla y proteína morfogenética ósea 2 (BMP-2), que permiten o regulan la deposición extracelular de hidroxiapatita (Mc Carty 2014, Rochette 2018).
La calcificación de tejidos blandos o extraósea es frecuente en personas de edad avanzada, afecta al 50% de las personas entre 40-49 años y al 80% entre 60-69 años (Berga 2016).
14 La CV se asocia con un aumento de la morbilidad y mortalidad incluso en pacientes más jóvenes, y se observa con frecuencia en enfermedades como la diabetes, la hipertensión y la aterosclerosis, donde la progresión involucra daño endotelial y en individuos sanos. Los estudios epidemiológicos de pacientes con ERC han informado una incidencia de CV del 30% y 50% en los grupos de edad de 15-30 y 40-50 años, respectivamente (Gungor 2018).
En un estudio se ha estimado que la prevalencia de CVm de tipo esclerosis de Mönckeberg basado en el índice tobillo-brazo (ABI) >1,3 ocurre en alrededor de 0,5% de los adultos, es más frecuente en hombres que en mujeres (3: 2) y la mayor prevalencia de CVm se ha observado en pacientes con DM2, siendo en la DM2 recién diagnosticada del 17%,8 y entre pacientes con DM2 establecida que recibieron antidiabéticos orales, del 41.5% (Lanzer 2014).