Influencia del peroxinitrito en los cambios vasculares observados tras la isquemia cerebral focal en rata

Abstract

Evidencias experimentales demuestran que tras un episodio transitorio de isquemia cerebral focal se inducen cambios estructurales, mecánicos y miogénicos en la pared de las arterias cerebrales, así como un aumento en la producción de peroxinitrito, tanto en los vasos sanguíneos como en el parénquima cerebral. Todas estas alteraciones se han asociado con la expansión del daño cerebral. El peroxinitrito es una especie oxidante/nitrante que, debido a su elevada capacidad de modificar proteínas, puede deteriorar diferentes tejidos, incluido el cerebro. De acuerdo con ello, la presente tesis doctoral hemos hipotetizado que el peroxinitrito es un factor clave implicado en las alteraciones de la arteria cerebral media y del daño cerebral que se observan tras episodios de isquemia-reperfusión. El ácido úrico es un potente antioxidante endógeno que supone las 2/3 partes del poder antioxidante del plasma en humanos, y que tras su administración exógena ha mostrado efectos protectores alentadores en la isquemia. Sin embargo, hasta la fecha, únicamente un estudio ha mostrado una reducción del volumen de infarto cerebral y del daño neurológico después del tratamiento con ácido úrico administrado en un plazo clínicamente relevante. Por otro lado, en estudios previos, el desarrollo de hiperemia reactiva durante el periodo de reperfusión después de un episodio de isquemia cerebral se asoció a un mayor volumen de infarto y déficit neurológico. En la presente tesis confirmamos que las ratas hiperémicas sufren infartos más severos que las que no presentan hiperemia, y que el ácido úrico administrado a los 135 min después de la oclusión de la arteria cerebral media es capaz de atenuar dicho infarto y el daño neurológico asociado. Por lo tanto, demostramos que el ácido úrico administrado exógenamente es altamente efectivo en ratas que presentan signos de hiperemia durante la reperfusión, es decir, en aquellas ratas que padecen un mayor daño cerebral. Además, mostramos que la vasorrelajación inducida por SLIGRL, agonista de los receptores PAR2, en arteria cerebral media precontraída con U46619, análogo estable del TXA2 y agonista de los receptores TP, es mayor en ratas isquémicas que en sham (control). También demostramos que este incremento de la relajación tras la isquemia-referfusión podría estar relacionado con la incapacidad del U46619 para bloquear la relajación mediada por los canales SKCa endoteliales. El mecanismo subyacente a esta observación implicaría un aumento de la acumulación de peroxinitrito y la consiguiente disrupción de la F-actina endotelial, que limitaría la capacidad del U46619 para inhibir la función de los canales SKCa, facilitando así la relajación por EDH tras un episodio de isquemia-referfusión. En conjunto, los resultados obtenidos en el presente estudio muestran que, tras la isquemia-referfusión, el peroxinitrito, mediante su actividad oxidante/nitrosilante, participa en las alteraciones estructurales, mecánicas y vasodilatadoras que se observan en la arteria cerebral media tras un episodio de I/R. Estos hallazgos ayudan a comprender la fisiopatología del ictus isquémico, a la vez que refuerzan el potencial terapéutico de los compuestos antioxidantes con capacidad de neutralizar la acción del peroxinitrito.

Experimental evidence shows that, after a transient episode of focal cerebral ischemia, structural, mechanical and myogenic changes in the wall of the cerebral arteries, as well as an increased production of peroxynitrite, are induced in both blood vessels and brain parenchyma. All these alterations have been associated with the expansion of brain damage. Peroxynitrite is an oxidizing/nitriding specie that due to its high capacity to modify proteins, can deteriorate different tissues, including the brain. Accordingly, in this thesis we hypothesized that peroxynitrite is a key factor involved in the alterations of the middle cerebral artery and brain damage observed after episodes of ischemia-reperfusion. Uric acid is a powerful antioxidant endogenous that represents 2/3 of plasma antioxidant in humans and that after exogenous administration has shown promising protective effects in ischemia. However, to date, only one study has shown a reduction in brain infarct volume and neurological damage after treatment with uric acid administered within clinically relevant time. Furthermore, in previous studies, the development of reactive hyperemia during the reperfusion period after a cerebral ischemic episode was associated with increased infarct volume and neurological deficit. In this thesis we confirm that the hyperemic rats suffer more severe infarcts than those ones that don’t experiment hyperemia, and uric acid administered to 135 min after occlusion of the middle cerebral artery is able to attenuate said infarction and associated neurological damage. Therefore, we show that exogenously administered uric acid is highly effective in rats signs of hyperemia during reperfusion, namely, in those rats having higher brain damage. Moreover, we show that vasorelaxation induced by SLIGRL, PAR2 receptor agonist, in middle cerebral artery precontracted with U46619, stable analog of TXA2 and TP receptors agonist, is higher in ischemic rats than in controls (sham). Furthermore, we demonstrate that this increase in relaxation after ischemia-reperfusion may be related to the inability of U46619 to block endothelial relaxation mediated by SKCa channels. The mechanism underlying this observation involve increased accumulation peroxynitrite and consequent disruption of F-actin endothelial, which limit the ability of U46619 to inhibit the function of SKCa channels, thus facilitating the relaxation after an episode of ischemia-reperfusion. Overall, the results obtained in this study show that, after ischemia-reperfusion, the peroxynitrite participates in the structural, mechanical and vasodilator alterations observed in the middle cerebral artery. These findings help to understand the pathophysiology of ischemic stroke, while reinforcing the therapeutic potential of antioxidant compounds capable of neutralizing the action of peroxynitrite.