Heme-oxygenase-1: a promissory therapeutic target

Acta Farm. Bonaerense 24 (4): 619-26 (2005) Actualizaciones Recibido el 16 de febrero de 2005 Aceptado el 19 de julio de 2005 Hemo-Oxigenasa 1: Un Promisorio Blanco Terapéutico Carlos SÁNCHEZ, Idania RODEIRO, Gabino GARRIDO* & René DELGADO Laboratorio de Farmacología, Centro de Química Farmacéutica (CQF), Aptdo. Postal 16042, 200 y 21, Atabey, Playa, La Habana, Cuba. RESUMEN. La enzima hemo-oxigenasa es la principal enzima implicada en el catabolismo del grupo hemo y da lugar a tres productos fundamentales: biliverdina, el hierro libre y el monóxido de carbono. Fue descubierta a principios de la década del 60, pero no fue hasta mediado de los años ´80 donde empezó a estudiarse con detenimiento y se determinó que existía una isoforma inducible, denominada hemo oxigenasa-1. Esta proteína juega un papel muy importante en la modulación de procesos inflamatorios y eso ha sido demostrado en diferentes modelos experimentales tanto en animales como humanos, en los mecanismos de defensa antioxidantes que posee el organismo ante la presencia de algún daño y en el bloqueo de los procesos apoptóticos donde han sido involucradas distintas rutas de señalización celular. El estudio de esta enzima y de su mecanismo de acción ha sido objeto de estudio por parte de muchos científicos y su esclarecimiento será un paso importante para su posterior inclusión en la clínica. SUMMARY. “Heme Oxygenase-1: A Promissory Therapeutic Target”. Heme oxygenase is the rate-limiting enzyme in the catabolism of heme, followed by production of biliverdin, free iron and carbon monoxide. It was discovered at the beginning of the 60´s decade, but didn’t go until half-filled of eighties when an inducible form of heme oxygenase was discovered, named heme oxygenase-1. This protein plays a very important role in the modulation of inflammatory processes and that has been demonstrated in different experimental models so much in animals as human, in the mechanisms of antioxidant defense that it possesses the organism before the presence of different damage and in the blockade of the apoptotic process where different routes of cellular signaling have been involved. The study of this enzyme and of their action mechanism has been matter of study by many scientists and their clarification will be an important step for its later inclusion in the clinic. INTRODUCCIÓN La enzima hemo-oxigenasa (HO) debuta en la comunidad científica en 1964 cuando Wise et a l. 1 demuestran la degradación in vitro del grupo hemo a biliverdina (B V). Estos descubrimientos fueron confirmados por Tenhuen et a l. 2,3 , quienes identificaron a la HO como la principal enzima implicada en el catabolismo del grupo hemo y se dieron a la tarea de caracterizarla, para demostrar su localización celular. La HO es la principal enzima implicada en el catabolismo oxidativo del grupo hemo, rindiendo como consecuencia tres productos: BV [la cual es convertida a bilirrubina (BR)], el monóxido de carbono (CO) y el hierro (Fe 2+). Esta enzima permaneció relativamente en la oscuridad hasta finales de los años ´80, cuando una isoforma inducible fue descubierta. Esta isoforma fue denominada hemo oxigenasa-1 (HO-1), la cual es conocida también como HSP-32 (heat shock protein-32) 4. A la HO-1 se le atribuyen propiedades anti-inflamatorias 5, antioxidantes 6 y anti-apoptóticas 7, no sólo por su actividad propiamente, sino por los productos que ella es capaz de generar. Su expresión se incrementa considerablemente en presencia de hipoxia, hiperoxia, endotoxinas bacterianas, radiaciones ionizantes, citocinas, especies reactivas de oxígeno y nitrógeno, metales pesados, factores de crecimiento, etc, por lo que diferentes autores la consideran la enzima más inducida por diversos estímulos que cualquier otra descrita hasta el momento 4,8. La HO-1 aparece implicada además en numerosos procesos PALABRAS CLAVE: Anti-inflamatorio, Antioxidante, Hemo oxigenasa-1. KEY WORDS: Anti-inflammatory, Antioxidant, Heme oxygenase-1. * Author to whom correspondence should be addressed. E-mail: gabino.garrido@infomed.sld.cu ISSN 0326-2383 619 SÁNCHEZ C., RODEIRO I., GARRIDO & DELGADO R. fisiopatoló gicos, tales como: asma, aterosclerosis, disfunciones mioc árdicas, enfermedades inflamatorias intestinales, enfermedades autoinmunes y trasplantes de ó rganos y tejidos, entre otras (Tabla 1), lo que despierta un gran interé s científico manifiestado en el auge de las publicaciones relacionadas con el tema en los últimos años (Fig. 1). El presente trabajo aborda la problemática de una enzima que ha sido relacionada recientemente con diferentes enfermedades, así como las funciones que les han sido atribuidas en diferentes modelos experimentales y humanos. PAPEL DE LA HO-1 EN LOS PROCESOS INFLAMATORIOS Existen numerosas evidencias experimentales que confirman la participació n de la HO-1 en eventos asociados a procesos inflamatorios. Esto se ha demostrado en modelos agudos de inflamació n como los inducidos por carragenina 9, alb úmina de suero bovino 10 y ovoalb úlmina aerolizada 11, así como tambié n en la respuesta inflamatoria producida por lentes de contactos en conejos 5 o en la inflamació n sisté mica inducida por el lipopolisac árido bacterial (LPS) 12. La HO1 previene del daño oxidativo a las c é lulas endoteliales y reduce la migració n leucocitaria a travé s de la inhibició n de la síntesis y liberació n de mediadores inflamatorios, dentro de los que se incluyen radicales libres, agentes quimiotácticos y activadores celulares 5. La inducció n de la enzima disminuye la expresió n de E y P-selectinas inducidas por LPS en pulmó n, riñó n, hígado e intestinos 14, disminuye la expresió n de la molé cula de adhesió n intracelular (ICAM-1) endotelial y regula la generació n de oxidantes intracelulares en c é lulas endoteliales, inhibiendo la adhesió n leucocitaria generada por especies reactivas de ox ígeno (ROS) 15. En procesos inflamatorios el incremento en la expresió n de la HO-1 traería como consecuencia la inhibició n de hemoprote ínas tales como la ciclooxigenasa (COX) y la ó xido nítrico sintasa inducible (iNOS), debido a una disminució n en la biodisponibilidad del grupo hemo 5. Se ha demostrado que la sobre-expresió n de HO-1 disminuye la actividad de la COX en c é lulas endoteliales con baja producció n de prostaglandinas (PGs) I2 y E2, además de inhibir la expresió n de p27, la fase G1 del ciclo celular y la apoptosis, debido a una reducció n en la actividad de la COX. Tambié n la sobre-expresió n de la enzima disminuye la expresió n de la COX-2 en c é lulas endoteliales de arteria femoral huma- 620 ENFERMEDADES Y FUNCIONES FISIOLÓGICAS REFERENCIAS SISTEMA CARDIOVASCULAR Aterosclerosis Hipertensió n Disfunció n mioc árdica Agregació n plaquetaria Isquemia-reperfusió n cardíaca Daño vascular SISTEMA RESPIRATORIO Asma Hiperoxia Hipoxia Enfermedad pulmonar obstructiva cró nica (COPD) Rinitis alé rgica 4, 7, 21 4, 7, 21 46, 58 4, 5, 21 45 5, 30 4, 11, 33 4, 33 5, 33 7, 33 33, 37 HÍGADO Hepatotoxicidad Isquemia-reperfusió n hepática Funció n hepatobiliar Choque hepático Perfusió n hepática 53, 54, 55 16 4 4 4 SISTEMA INMUNE Enfermedades autoinmunes Modulació n de la actividad mastocitaria Activació n de basó filos Quimiotaxis de neutró filos Adhesió n leucocitaria Cascada del complemento 4,7 34,35,36 38 37,39 4,5 46 SISTEMA ENDOCRINO Regulació n del 4 sistema hipotálamo-hipó fisis Protecció n de las c é lulas β-pancre áticas 57,58 SISTEMA NERVIOSO Enfermedad de Alzheimer Neuroprotecció n Daño a la mé dula espinal Neurotransmisió n 4,7 4,16 4 4, 8 SISTEMA RENAL Daño agudo renal Isquemia-reperfusió n renal Glomerulonefritis 7,16 16 7,16 SISTEMA DIGESTIVO Enfermedades inflamatorias intestinales (IBD) Isquemia-reperfusió n intestinal Isquemia intestinal 44 16 OTRAS Trasplantes de ó rganos y tejidos Cáncer Pre-eclampsia Homeostasis del hierro SIDA Erecció n del pene 4, 33, 58 7, 42, 60 4 4,5,21,29 4,7 4 16 Tabla 1. Enfermedades y funciones fisioló gicas en las que se ha descrito la presencia de la HO-1. acta farmacéutica bonaerense - vol. 24 n° 4 - año 2005 na y en macró fagos peritoneales, donde además se produce una disminució n en la expresió n proteica y en la producció n de PGs 5. Con respecto a la inhibició n de la iNOS, ha sido comprobada en modelos experimentales realizados en macró fagos estimulados con endotoxinas bacterianas, en c é lulas epiteliales intestinales, en tejidos humanos 15,16 y en c é lulas mesangiales glomerulares 17,18, debido a que la actividad de la iNOS es fundamental en la fisiopatología de las enfermedades inflamatorias intestinales (IBD) 19 y renales 18. Además, la reducció n en la expresió n de la iNOS por sobre-expresió n de HO-1 tambié n ha sido demostrada en modelos de cirrosis en ratas 20 y en el daño glomelular inmune 17. Tambié n la expresió n de la iNOS ha sido detectada en lesiones ateroscleró ticas tanto en animales como en humanos, contribuyendo a la formació n del radical peroxinitrito. La inducció n de la HO-1 en la aterogé nesis en respuesta a la producció n del radical libre peroxinitrito puede contribuir a atenuar el daño vascular por la inhibició n de la iNOS 21. Por otra parte, la HO-1 es capaz de regular la actividad de las citocinas. La sobre-expresió n de HO-1 ó la exposició n a bajas concentraciones de CO, disminuyen la producció n del factor estimulador de colonias de granulocitos y macró fagos (GMCSF) mediante la inhibició n del factor de transcripció n nuclear-kB (NF-(B), impidiendo la degradació n de la subunidad I-kB 5. En modelos de asma se ha visto que el CO reduce los niveles de interleucina-5 (IL-5) y eosinó filos en fluido brocoalveolar 11 e inhibe la producció n de IL-6, la prote ína inhibitoria de macró fagos-1 α (MIP-1 α) y el factor de crecimiento derivado de plaquetas (PDGF) despué s de realizados trasplantes pulmonares en ratas 22; tambié n en modelos de inflamació n pulmonar e hipertensió n inducida por hipoxia una sobreproducció n de esta enzima inhibe la inducció n de la MIP-2 y de la prote ína quimiotáctica para monocitos-1 (MCP-1) 23 . En este sentido, llevando a cabo modelos de inflamació n cró nica a nivel renal, se demostró que una deficiencia gen é tica de la HO-1 se asocia con la activacion del NF-kB, un incremento en la expresió n de la MCP-1 y como consecuencia se produce una inflamació n celular túbulo-intersticial 5. En modelos clásicos de choque sé ptico in vivo e in vitro inducidos por LPS, el CO inhibe la producció n de citocinas proinflamatorias tales como el factor de necrosis tumoral-α (TNF-α), la IL-1 β, la MIP-1 β e incrementa la producció n de citocinas anti-inflamatorias como la IL-10; estos efectos fueron independientes de la estimu- lació n del sistema GC/GMPc 12. Otras citocinas pueden actuar a travé s de la producció n de la HO-1. La IL-13 aumenta la expresió n de HO-1 en trasplantes cardíacos de ratas y como consecuencia de ello se produce un aumento en la supervivencia de estos animales. Por otra parte, la IL-10 induce la expresió n de HO-1 y disminuye la expresió n de CD11b, así como la producció n de TNF-α y el factor estimulante de colonias de granulocitos (G-CSF) en monocitos humanos estimulados con LPS; el efecto anti-inflamatorio de la IL-10 mediado por la HO-1 tambié n se ha comprobado tanto en macró fagos murinos in vitro como en modelos de choque endotó xico in vivo 5. PAPEL ANTIOXIDANTE DE LA HO-1 HO-1 juega un papel importante en el sistema de defensa antioxidante del organismo y la homeostasis del Fe. Experimentos in vivo e in vitro en animales demostraron que ratones carentes de HO-1 fueron má s susceptibles a la producció n de radicales libres y a la acumulació n hepática y renal del Fe 5,6. Además, la presencia de polimorfismos en la regió n promotora del gen de la HO-1 está vinculada con susceptibilidad a desarrollar enfermedades asociadas con el estré s oxidativo 24. Por otra parte, la BR y la BV previenen la oxidació n de ácidos grasos poli-insaturados con igual efectividad que el α-tocoferol, además de impedir su consumo 6. Ambos son secuestradores de ROS como el hidroxilo, ox ígeno singlete y ácido hipocloroso 6, aunque la BR tambié n secuestra el superó xido, el peroxilo y el peroxinitrito 25. Así mismo, la BR ex ó gena previene la peroxidació n lipídica en el plasma despué s de la depleció n de antioxidantes endó genos 26, el daño foto-oxidativo a prote ínas y es capaz de inhibir la quimioluminiscencia en macró fagos activados 6,37. Tambié n el grupo hemo en su forma libre, a altas concentraciones, puede resultar una molé cula potencialmente peligrosa. El estré s oxidativo generado por las radiaciones ultravioletas incrementa la degradació n del citocromo P450 por lo que se produce una acumulació n del hemo libre en los fibroblastos y durante la oxidació n de la oxihemoglobina por el peró xido de hidró geno el hemo es liberado a partir de la globina, por lo que se produce una alteració n en la homeostasis celular. Por lo tanto, la inducció n de la HO-1 bajo condiciones de estré s oxidativo, puede ocurrir para degradar el exceso de hemo libre intracelular liberado y que no es necesario para la síntesis de prote ínas y por lo tanto pre621 SÁNCHEZ C., RODEIRO I., GARRIDO & DELGADO R. venir la acumulació n del hemo en las membranas bioló gicas 6. En 1999 se publica la primera noticia de una deficiencia de la enzima en humanos. Un niño de 6 años de edad fallece despué s de 26 meses de acudir por primera vez a un mé dico con fiebres recurrentes y rash eritematoso generalizado. El paciente presentaba al morir retardo en el crecimiento, anemia, deposició n de hierro en los tejidos, linfadenopatía, leucocitosis y sobre todo una vulnerabilidad extrema al daño oxidativo 28. EFECTO ANTIAPOPTÓTICO DE LA HO-1 La HO-1 puede bloquear la apoptosis según las tres hipó tesis siguientes: a ) Disminución de los niveles pro-oxida ntes intra celula res La inducció n de la HO-1 es acompa ñ ada además por la síntesis de ferritina, la cual secuestra el Fe y como consecuencia se produce una disminució n en los niveles del Fe libre en sangre, un agente pro-oxidante que puede provocar apoptosis en varios ó rganos y tejidos, por lo tanto se reduce el potencial catalítico de las reacciones oxidativas 7. Por otra parte, la expresió n de HO-1 bloquea la muerte celular inducida por deprivació n sé rica, etopó xido y estaurosporina, producié ndose un eflujo del Fe a travé s de un incremento de la actividad de la bomba de Fe, evidenciándose un rol de la HO-1 en la modulació n de los niveles intracelulares del Fe y en la regulació n de la viabilidad celular 7,29. b) Incremento de los niveles de bilirrubina La BR es otro importante mediador del efecto antiapoptó tico de la HO-1. Aún cuando a altas concentraciones (>3mg/dL), pudiera resultar neurotó xica y causar ictericia, es considerado uno de los principales antioxidantes endó genos por su potente capacidad de secuestrar ROS. Debido a que las ROS son potenciales mediadores de la inducció n de apoptosis es razonable esperar que la actividad antioxidante de la bilirrubina pueda explicar en parte los efectos antiapoptó ticos de la HO-1 por el secuestro de las ROS. Esta hipó tesis fue confirmada por experimentos en c é lulas hepáticas de ratas, donde fueron co-incubadas con un inhibidor de la HO-1, observándose un incremento en el número de c é lulas apoptó ticas y este efecto fue marcadamente disminuido de forma dependiente de la dosis cuando a estas c é lulas se les administró BR en concentraciones fisioló gicas 7. c) Producción de CO El CO es una importante molé cula con diferentes funciones fisioló gicas en el organismo. La 622 liberació n de CO por las c é lulas vasculares activa el sistema GC/GMPc, regulando el flujo sanguíneo debido a una inhibició n en el tono vasomotor, en la proliferació n de c é lulas musculares lisas y en la agregació n plaquetaria. El CO mantiene la integridad de la pared vascular al bloquear la apoptosis, inhibiendo la liberació n de citocinas proinflamatorias apoptó ticas de la pared vascular 30. Por otra parte, la administració n ex ó gena de CO inhibe la apoptosis en varios c é lulas tales como fibroblastos, c é lulas endoteliales y c é lulas musculares lisas vasculares. En las c é lulas vasculares en cultivo se observó que su supervivencia es mediada por la acció n del CO debido a que los efectos citoprotectores fueron revertidos por la hemoglobina, un secuestrador de CO. Tambié n bajas concentraciones de CO proporcionaron protecció n contra el daño pulmonar hiperó xico 7. La inhibició n de la apoptosis por el CO puede ser mediada por diferentes mecanismos, aunque se requieren de investigaciones más precisas para caracterizar detalladamente cada una de las rutas y se ñalizaciones moleculares involucradas. Además del mecanismo postulado de la activació n del sistema GC/GMPc, existe otro me c anismo antiapo ptó tic o que invo luc ra la transducció n de se ñales como es el caso de las MAPK cinasas, espec íficamente activando la vía de la p38 MAPK. Esta vía ha sido recientemente involucrada en la inhibició n de la expresió n de CD95/CD95 ligando, diferentes caspasas, la liberació n del citocromo c mitocondrial y la modulació n de la familia de prote ínas BCL-2 5 . En presencia del LPS, el CO es capaz de activar las MKK cinasas (MKK-3 y 6) que a su vez activan a la p38 MAPK en macró fagos murinos. Otros autores plantean que los efectos antiapoptó ticos de la HO-1 pueden ser mediados por la inhibició n de la p53 y por una sobrexpresió n de la p21, producié ndose, por tanto, una marcada resistencia a la apoptosis celular 7. HO-1 Y EL SISTEMA RESPIRATORIO El estré s oxidativo y los procesos inflamatorios constituyen elementos fundamentales en la fisiopatología de las enfermedades de las vías aé reas. En los tejidos pulmonares la expresió n de HO-1 puede ocurrir en c é lulas epiteliales respiratorias, fibroblastos, c é lulas endoteliales y fundamentalmente en macró fagos alveolares 31. La inducció n de HO-1 en estos tejidos in vitro e in vivo responden a procesos de estré s oxidativo e inflamació n en las vías a é reas como consecuencia de la hiperoxia, hipoxia, endotoxemias y exposició n a metales pesados, agentes acta farmacéutica bonaerense - vol. 24 n° 4 - año 2005 Figura 1. Publicaciones relacionadas con la HO-1, según la base de datos Medline (1994-2003). mutagé nicos y alergenos 31,32, por lo que, tanto la HO-1 como sus productos, desempe ñan un papel importante en la modulació n del funcionamiento de las vías aé reas en condiciones patoló gicas. La expresió n de HO-1 y la producció n de CO se incrementa en respuesta a estímulos inflamatorios en el asma, la rinitis alé rgica, la enfermedad pulmonar obstructiva cró nica (COPD) y en infecciones del tracto respiratorio 5,33. Aumentos del CO exhalado (E-CO) han sido asociados con un incremento de la expresió n de HO-1 en macró fagos alveolares aé reos obtenidos del esputo inducido en pacientes asmáticos no tratados con respecto a los controles. Estos pacientes asmáticos mostraron tambié n, altos niveles de BR, indicativo de una elevada actividad de la HO-1 33. Por otra parte, en modelos preclínicos de asma se ha demostrado que el CO inhibe la liberació n de histamina inducida por el compuesto 48/80 en diferentes tipos de mastocitos 34,35 y la producció n de BR se correlaciona directamente con una disminució n de la desgranulació n mastocitaria en ratas despué s de haber sido expuestos a la liberació n de histamina, anticuerpos anti-IgE y el compuesto A-23187 (ionó foro de calcio), y tambié n es correlacionable con la disminució n del reclutamiento leucocitario 36 . Tambié n la HO-1 puede modular los procesos de adhesió n y migració n en el tracto respiratorio, debido a que su inducció n es capaz de provocar la inhibició n de marcadores de activació n tanto en neutró filos 37 como en basó filos 38 y la migració n celular en modelos experimentales tanto en animales 10 como en humanos 39. Tambié n el CO representa un importante mediador en la respuesta adaptativa del organis- mo a la hipoxia, un rasgo característico de las e nfe rme dade s pulmo nare s vasc ulare s 22 . La preinducció n de la HO-1 previene el desarrollo de hipertensió n pulmonar en los pulmones de ratas sometidas a tratamientos cró nicos de hipoxia 40. Además, ratones transgé nicos con una sobre-expresió n de HO-1 en los pulmones fueron resistentes a la inflamació n inducida por hipoxia y la hipertensió n 23. Por otro lado, estudios in vitro mostraron que altas concentraciones de la HO-1 en c é lulas epiteliales pulmonares y en c é lulas pulmonares fetales de ratas, se correlacionaron con una marcada resistencia a la muerte celular inducida por hiperoxia 41,42, un proceso que puede causar un daño pulmonar tanto agudo como cró nico, provocar alteraciones en el intercambio de gases y traer como consecuencia el edema pulmonar. La HO-1 puede tambié n contribuir al precondicionamiento isqu é mico, un proceso de protecció n celular adquirido contra el daño producido por isquemia-reperfusió n (I/R) en modelos de transplantes pulmonares 33 ; tambié n en otro modelo el CO es capaz de ejercer su efecto protector mediante la disminució n de la expresió n en macró fagos del inhibidor del activador del plasminó geno-1 (PAI-1) 43. Además, se han obtenido muy buenos resultados en otros modelos de I/R en otros ó rganos como el cerebro, riñó n e hígado 16, tracto gastrointestinal (TGI) 44 y corazó n 45. HO-1 Y EL SISTEMA CARDIOVASCULAR La inducció n de la HO-1 en c é lulas endoteliales y c é lulas musculares lisas vasculares puede ser provocada por agentes pro-aterogé nicos [lipoprote ínas de baja densidad (LDL) oxidadas, metabolitos lip ídicos, el peroxinitrito, metales pesados, citocinas pro-inflamatorias (TNF- α y IL-1 β) y la angiotensina II]. Éstas proporcionan una respuesta secundaria antioxidante alternativa ante la depleció n endó gena de antioxidantes como el glutatió n (GSH), al restaurar el balance entre antioxidantes y pro-oxidantes en la pared vascular. En lesiones ateroscleró ticas esta prote ína es capaz de inducir la expresió n de genes asociados con la ferritina, por lo que es capaz de quelar el hierro libre e impedir el daño oxidativo 21 , adem á s de potenciar la acció n de otros antioxidantes como las vitaminas C y E 21,26 . La generació n de hipoxia en las paredes arteriales como consecuencia de la hipertensió n ha sido implicada en la patogé nesis de la aterosclerosis. La generació n de CO en respuesta a la hipoxia inhibe la expresió n gé nica de la endote623 SÁNCHEZ C., RODEIRO I., GARRIDO & DELGADO R. lina-1 (ET-1) y del PDFG en c é lulas endoteliales y además inhibe la proliferació n de c é lulas musculares lisas hipó xicas. Aún cuando el CO es 50 veces menos potente que el ó xido nítrico (NO) en la activació n del sistema GC/GMPc es un importante regulador del tono vascular. En experimentos realizados en hígados aislados y perfundidos de ratas se demostró que la inhibició n de la actividad de la HO, pero no la de la NOS, es capaz de incrementar la resistencia vascular hep ática, la cual fue revertida por la administració n ex ó gena del CO. De acuerdo a lo anterior, productos hemínicos son capaces de disminuir la presió n arterial en ratas hipertensas 21. Es importante destacar tambié n que altas concentraciones de BR están asociadas con una baja incidencia de patologías relacionadas a la producció n de ROS. En ese sentido, se han encontrado bajas concentraciones de BR en pacientes con elevado riesgo de padecer la enfermedad de la arteria coronaria (CAD), además de determinados factores de riesgo para padecerla, como el h á bito de fumar, LDL, diabetes y la obesidad. Se ha podido establecer una correlació n directa entre el contenido de BR y las lipoprote ínas de alta densidad (HDL). Tambié n, bajas concentraciones de BR pueden ser asociadas con un incremento en las lipoprote ínas oxidadas con la consecuente formació n de placas aterogé nicas y sus efectos cardioprotectores están atribuidos a cualquiera de sus formas: BR no conjugada libre, no conjugada unida al plasma, δ-BR o mono/di-BR conjugada 46. Además, muchos de los efectos de agentes aterogé nicos en c é lulas vasculares son mediados por la activació n de la prote ína cinasa C (PKC) 47 . La BR tambié n es capaz de inhibir su actividad en fibroblastos humanos 48, por lo que pudiera tambié n brindar citoprotecció n independientemente de sus conocidas propiedades antioxidantes ya mencionadas 21 . Tanto la HO-1 como el CO son capaces de suprimir el desarrollo de lesiones arterioscleró ticas asociadas con el rechazo cró nico de ó rganos trasplantados 49,50. HO-1 Y EL HÍGADO Existen resultados desde el punto de vista experimental que permiten afirmar el efecto hepatoprotector de la HO-1. La inducció n de la HO-1 protege de la citotoxicidad en un modelo de consumo de glucosa tanto en cultivos primarios de hepatocitos de ratas como en la línea celular BNLCL.2. Este efecto se le atribuyó a la producció n de CO bloqueando espec íficamente la fosforilació n de la vía ERK/MAPK. Además, en estos cultivos primarios de hepatocitos se 624 observó que protegió de la apoptosis inducida por un anticuerpo antiFAS (CD95L) 51; tambié n en varios modelos de daño inmune hepático se obtuvieron semejantes resultados 52. En modelos in vivo se ha visto el efecto citoprotector de la HO-1. En los modelos de daño oxidativo hepático provocado por el tetracloruro de carbono 53, el paracetamol 54 y el halotano 55, se observaron mejorías considerables a partir de la inducció n de la HO-1 tanto desde el punto de vista histopatoló gico como en marcadores de daño hepático; entre ellos una disminució n de las transaminasas 53-55, un rápido incremento en la expresió n de la ferritina hepática, la superó xido dismutasa dependiente de manganeso (MnSOD) 54 y una disminució n apreciable en la necrosis celular asociada con infiltració n de c é lulas inflamatorias 55. Por otra parte, la inhibició n de la HO-1 trajo como consecuencia un aumento en los niveles de transaminasas, de malonilaldehído (MDA) y de los niveles de TNF-α mRNA, aumentando el dañ o oxidativo y los procesos inflamatorios 53. Tambié n en un modelo de endotoxemia (Dgalactosamina y LPS) la inducció n de la HO-1 protegió de la apoptosis inducida por el TNF-α, debido a la disminució n de la 3-caspasa, ademá s de una disminució n en los niveles de la alanina-aminotransferasa (ALAT) 56. HO-1 Y LOS TRASPLANTES El trasplante de ó rganos ha resultado exitoso a partir de la modulació n de la HO-1. Altos niveles de HO-1 han sido detectados en macró fagos alveolares luego de trasplantes de pulmó n. Además, la inducció n de la HO-1 mejora el cuadro clínico de la enfermedad del rechazo a trasplantes (GVHD). La terapia gé nica con HO-1 proporciona una considerable protecció n contra el trasplante hepático en ratas en cuya fase despué s del trasplante es capaz de inducir citocinas del patró n T-helper 2 (Th2) tales como IL-4 e IL-10 y elimina la producció n de Th1. En modelos de I/R hep ática se incrementa la supervivencia despué s de los trasplantes con la inducció n de la HO-1. La expresió n elevada de genes protectores entre los que se encuentran los de la HO-1, participan de forma decisiva en episodios agudos como respuesta regulatoria al da ñ o asociado con el rechazo de trasplantes renales 33. En modelos de trasplantes de islotes β-pancre á ticos tanto el CO como la inducció n de la HO-1 produjeron protecció n de la apoptosis inducida por CD95/CD95L, al aumentar la supervivencia celular despué s de realizado el trasplante 57,58. acta farmacéutica bonaerense - vol. 24 n° 4 - año 2005 En el caso de los trasplantes de corazó n, la producció n de CO generado por la HO-1 es capaz de suprimir el rechazo del trasplante de ratones a ratas 49 y la BV incrementa la supervivencia animal por largo tiempo en modelos de corazones trasplantados de MHC de clases incompatibles 58. En otros modelos de trasplante, corazones provenientes de ratones carentes de HO -1 fue ro n re c hazado s, al inc re me ntar la apoptosis en c é lulas vasculares, la infiltració n de leucocitos, la agregació n plaquetaria y la trombosis vascular 21,59. muy optimistas, planteando que en un futuro, tanto productos que sean capaces de inducirla como sus metabolitos, podrán ser utilizados en la clínica, sobre todo el CO en concentraciones alejadas de sus límites tó xicos. Los mecanismos por los cuales la HO-1 ejerce sus efectos se estudian y se siguen muy de cerca por prestigiosas personalidades en el campo de las investigaciones biomé dicas, por lo que aunar esfuerzos para lograr su total comprensió n y esclarecimiento será de mucha utilidad para su introducció n definitiva en la práctica mé dica. PARTICIPACIÓN DE LA HO-1 EN OTROS PROCESOS REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Se ha comprobado un efecto anti-inflamatorio del etanol en macró fagos en donde el TNF-α es bloqueado y la IL-10 es incrementada. Sin embargo, si se bloquea la HO-1 estos efectos del etanol desaparecen, por lo que algunos autores plantean que la HO-1 pudiera utilizarse como un “embudo terap é utico ” debido a que muchas otras molé culas para ejercer su actividad parecen depender de la activació n de la HO-1 58. Por otra parte, la HO-1 y el CO en ciertas condiciones detienen el crecimiento de determinados sistemas de cultivo celulares y por lo tanto esto podría representar una nueva modalidad terap é utica en la modulació n del crecimiento del tumor 42. La sobre-expresió n de HO-1 ó la administració n del CO en modelos de adenocarcinomas y mesoteliomas murinos incrementaron en más de un 90% la supervivencia y en más de un 50% la reducció n del tamaño del tumor 60. Tambié n, la expresió n de HO-1 en carcinomas bucales como consecuencia del hábito de fumar puede ser útil en la identificació n de pacientes con bajo riesgo de metástasis en los linfonodos. Altos niveles de la HO-1 fueron detectados en grupos de pacientes sin metástasis 61. En otros modelos tumorales se demuestra lo contrario, o sea que la HO-1 puede proteger a determinados tumores del estré s oxidativo y la hipoxia promoviendo la angiogé nesis 33 y sobre todo por su efecto antiapoptó tico lo que la convierte en un potencial blanco terap é utico para combatir el c áncer 7. CONCLUSIONES Estas evidencias nos permiten afirmar que la HO-1 desempe ña un papel indispensable en el funcionamiento e integridad del organismo, por lo que su modulació n terapé utica ha despertado un gran interé s en la comunidad científica internacional. Algunos investigadores se muestran 1. Wise, C.D. & D.L. Drabkin (1964) Fed. Proc. 23: 323. 2. Tenhunen, R., H.S. Marver & R. Schmid (1968) Proc. Na tl. Aca d. 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