aspectosbasicosfq

7/25/2019 AspectosBasicosFQ

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Resumen

Los avances en torno al conocimiento de la protena de regulacin de transmembrana de la fibrosisqustica (CFTR) han permitido entender mejor la fisiopatologa de sta enfermedad y la complejarelacin genotipo-fenotipo. Los diversos fenotipos clnicos estn influenciados no slo por la clasede mutacin registrada, sino tambin por factores ambientales y probablemente otros genesreguladores. CFTR regula la composicin y cantidad de lquido en el epitelio de la va area,primariamente por su accin sobre el cloro, pero tambin regula diferentes canales y transporta otrasmolculas. Adems, CFTR regula una respuesta inflamatoria frente a bacterias como Pseudomonaaeruginosa y Staphylococcus aureus. Es probable que todos estos factores influyen en la historia naturalde la FQ de cada paciente. El entendimiento de los aspectos bsicos y sus implicancias clnicas podrabrindar futuras y nuevas aproximaciones terapeticas.

Palabras Claves: Fibrosis Qustica, fisiopatologa, inflamacin, nios.

disponible en http://www.neumologia-pediatrica.cl96

Correspondencia: Luis E. Vega-Briceo. Pediatra Broncopulmonar.Hospital Josefina Martnez. Departamento de Pediatra. Pontificia UniversidadCatlica de Chile. E-mail: [email protected]*Tomado con autorizacin de Rev Chil Pediatr 2005;76(5):464-70.Agradecimiento al Dr. Francisco Cano

NEUMOLOGIA PEDIATRICAISSN 0718-3321

INTRODUCCION

La Fibrosis Qustica (FQ) es la enfermedad autosmica recesivaletal ms frecuente en la raza caucsica; de evolucin crnica,progresiva y compromiso multisistmico, presenta grandesvariaciones fenotp icas segn los diversos grupos tnicosestudiados. Si bien es cierto que existe un incremento en elnmero de casos reportados en Chile, el promedio desobrevida an no es ni siquiera la mitad de lo reportado enEstados Unidos, en donde se estima cercano a los 40 aos;

ello representan el doble de lo que fue hace 20 aos(1)

. Laincidencia de FQ en el hemisferio norte es alrededor de1/20001/2500 nacidos vivos, siendo el 50% de los pacientesdiagnosticados a la edad de 6 meses y el 90% a la edad de8 aos(1,2). En Chile se estima alrededor de 1/5000-6000nacidos vivos, aunque este dato es slo una aproximacin yprobablemente no represente la realidad epidemiolgica.Existen al menos 316 pacientes con FQ registrados, de loscuales 17,4% son mayores de 18 aos (CIPP, Montreal 2006).El objetivo de la presente revisin es brindar una actualizacinen torno a algunos aspectos bsicos de las interaccionesmoleculares y la fisiopatologa de la FQ.

ASPECTOS GENETICOS

Un avance crucial en el entendimiento de FQ fue sin lugara dudas la clonacin del gen en 1989(3). Este gen de 230 kb,se encuentra localizado en el brazo largo del cromosoma 7

Aspectos bsicos de la Fibrosis Qustica*

Luis E. Vega-Briceo, Ignacio SnchezDepartamento de Pediatra.Pontificia Universidad Catlica de Chile.

TranscripcinRNA

5 UT 3 UTAAAAAAAA

1000nucletidos

Traduccin

Protena CFTR ATP ATPNH2

Enrollamientoe insercin

en membrana

Glicoprotenade superficie

Protena CFTRen la membrana

celular

ProtenaCFTR

Dominio R

Bicapa lipdicade la membrana

celular

Sitios deunin de ATP

Regioneshidrofbicas

Probablessitios deunin de ATP

Tomado y modificado de Science 1992;256:774-9.

mensajero

Figura 1.- Representacin grfica de la protenaCFTR en la membrana celular


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y codifica una protena de 1480 aminocidos denominadaCFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane Regulator) situada en laporcin apical de la membrana de las clulas epiteliales, quese expresa en las clulas secretorias, senos paranasales,

pulmones, pncreas, hgado y tracto reproductivo. Consisteen doce regiones de membranas hidrofbicas ligadas a dospuentes nucletidos con su respectivo dominio y mltiplessitios para fosforilacin (Figura 1). Desde que el gen fueclonado hasta Junio del 2005, se han identificado al menos1523 mutaciones(4).

Sin lugar a dudas, la mutacin ms frecuente es la deleccindel codn que produce la prdida de un residuo de fenilalaninaen la posicin 508, denominada mutacin F508. Cerca del70% de pacientes con FQ exhiben esta variedad, aunqueexisten grandes variaciones geogrficas que oscilan entre 32y 82%(2). Generalmente los pacientes homocigotes paraF508 expresan enfermedad pulmonar, insuficiencia pancre-tica, azoospermia obstructiva y universalmente tienen test desudor elevados. Sin embargo, la funcin pulmonar es variable,

lo cual sugiere la presencia de otros factores genticos yambientales. En un grupo de pacientes chilenos, nuestrogrupo describi una prevalencia de F508 cercana al 50%,siendo la segunda mutacin ms frecuente la G542X. Otrasmutaciones encontradas fueron: W1282X, R1162X, R553X,G551D, R334W y 3849+10kbC>T(5,6).

En la actualidad se han descrito seis clases de mutaciones.La mutacin Clase I (G542X, R1162X) es resultante de undefecto de inestabilidad del cido ribonucleico mensajero o

de una protena anormal, la cual es rpidamente degradada.La mutacin Clase II resulta de una falla en el proceso desntesis de la protena o del transporte de la misma a travsde la membrana celular; esta clase incluye a la mutacinF508. La mutacin Clase III (G551D) resulta de una protenacorrectamente localizada pero defectuosa en la actividad delcanal. En la mutacin Clase IV (R117H), la protena estcorrectamente localizada y regulada pero tiene un defectoen la conductancia del cloro. La mutacin Clase V (A455E)resulta en una reducida sntesis de CFTR. Finalmente, en lamutacin Clase VI existe un defecto en la regulacin de otroscanales (principalmente Na, Cl). Las mutaciones clases I-IIIson las ms comunes y estn asociadas usualmente coninsuficiencia pancretica. Esta caracterstica est en relacincon el efecto de la mutacin en la produccin de la prote-na CFTR; valores


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lo que sugiere que la "hiperabsorcin" de sodio est incre-

mentada dos o tres veces en los pacientes con FQ. Es probable

que el defecto en ENaC sea secundario al defecto de la

protena CFTR (Figura 3). El transporte de electrolitos esparcialmente responsable de la cantidad y composicin del

fluido en la superficie de la v a area (ASL: airway surface

liquid)(9). El ASL es una fina capa de 20-25 m de profundidad

de los cuales slo 10 m es lquido y el resto moco. El ASL

provee una efectiva barrera defensiva frente a toxinas y

agentes infecciosos, adems de mantener un estado de

hidratacin normal. La relacin entre FQ, CFTR y alteracin

del ASL ha sido motivo de dos teoras opuestas (Figura 4).

Ambas teoras explican en parte, la infeccin temprana y

persistente de la va area. La hiptesis del volumen sostiene

que CFTR regula el equilibrio del ASL mediante un transporte

isotnico; bajo esta perspectiva, la deshidratacin de la va

area interfiere con el trabajo y limpieza ciliar, produciendo

un incremento de las bacterias e iniciando un proceso de

inflamacin. Existen trabajos que demuestran que el ASLobtenido de nariz de pacientes con FQ muestra igual osmo-

laridad que los sujetos controles; por su parte la hiptesis de

la osmolaridadsostiene que en condiciones de salud, el ASL

es hipotnico y la desproporcionada absorcin de sal produce

un incremento en la concentracin de NaCl del orden de

los 50 mM. A estas concentraciones las molculas defensivas

anti-bacterianas (defensinas 1 y 2) son inactivas. Ya que los

pacientes con FQ pierden la funcin de CFTR, ASL es

relativamente inactivo, impidiendo la funcin de stas mol-

culas defensoras, con una multiplicacin de P. aeruginosa en

cultivos celulares. No existe un consenso nico que determine

cul ni cmo es la tonocidad del ASL en los sujetos con FQ.

Existen serias limitaciones tcnicas en la recoleccin de lasmuestras de ASL(10,12).

Es muy probable que las secreciones viscosas de los

pacientes FQ sea el resultado de la pobre hidratacin del ASLsecundaria a una secrecin anormal de cloro y una hiperab-sorcin de sodio, por lo que los tapones mucosos resultantesimpiden la limpieza ciliar normal promoviendo la sobrecolo-nizacin con bacterias. Estas bacterias encuentran un mediomicroaerfilo con condiciones favorables para crecer e induciruna respuesta inflamatoria permanente, responsable de ladestruccin final del tejido pulmonar. Este medio pobre enoxgeno, gatilla un cambio de la forma no mucoide a la formamucoide(13). Adems del ASL, la disfuncin de CFTR puedepredisponer la adherencia de bacterias a la va area y estopuede resultar en un aumento de la actividad de clulasinflamatorias. La funcin de estas clulas puede estar malregulada en los pacientes con FQ. Se ha visto, en modelosin vitro, que las altas concentraciones de cloro y sodio inactivan

la -defensina-1 humana, un pptido natural presente en lasuperficie de la va area(14). Se ha postulado que CFTR puedeactuar por s mismo como receptor de ligazn y endocitosiscontra P. aeruginosa , funcin que estara perdida en lospacientes con FQ(15).

Otros genes involucrados

Algunos estudios interesantes, exploraron el efecto de otrasmutaciones en genes y el polimorfismo en los fenotipos deFQ, tratando de explicar la variabilidad de los pacienteshomocigotes para F508(16). Por ejemplo, el gen de la 1-antitripsina y sus mutaciones S y Z han sido involucrados en

Tomado y modificado de News Physiol Sci 2001;16:167-170.

NORMAL

Lquido en la superficie de la va area

FIBROSIS QUISTICA

ApicalMoco

ABSORCIONBasolateral

Glndulasubmucosa Na CI

H2O

SECRECIONNa CIH2O

Superficieepitelial

Figura 3.- Actividad de la protena CFTR en la membrana celular del humano

Vega- Br ic eo LE et al .


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las formas leves. En contraste, el gen de la lectina ligadora demanosa (MBL) esta asociado a peor pronstico(17). MBL es

parte del sistema inmune innato de todo ser humano y esparticularmente importante en los primeros meses de la vida.Existe una asociacin entre los sujetos portadores de alelosdefectuosos con una peor funcin pulmonar, especialmente

los pacientes con FQ crnicamente infectados por P. aeruginosa.El factor de transformacin de crecimiento (TGF-1) estambin un importante modifi cador de genes. Diversospolimorfismos han sido asociados a fibrosis pulmonar y mayorgravedad de la enfermedad. Estas reas de investigacin estnactualmente en desarrollo y los genes que codifican citoquinascomo IL-1, IL-10 y el factor de necrosis tumoral (TNF) estnsiendo estudiados.

Microbiologa

Staphyloccocus aureus y Haemophilus influenzaeson las bacteriasms frecuentemente aisladas en el tracto pulmonar de nioscon FQ. A diferencia de otras enfermedades, la FQ exhibe

una clara distribucin de grmenes adquiridos en funcin dela edad. S. aureus es usualmente el primer patgeno aisladode la va area de los pacientes con FQ, con una tasa deinfeccin que disminuye con la edad, mientras que por suparte la tasa de P. aeruginosase incrementa. La presencia deS. aureus en el tracto respiratorio en forma intermitente debeobligar a su erradicacin completa por ser quien mayordestruccin produce en la va area. A travs de este invasorprimario, la P.aeruginosa ve facilitada su entrada y posterior

Tomado y modificado de Am J Respir Crit Care Med 2003;168:918-51.

A. Hiptesis del volumen

ENa C

Figura 4.- Representacin esquemtica de las hiptesis del volumen y la osmolaridad

B. Hiptesis de la osmolaridad

colonizacin. Si bien ambas bacterias pueden coexistir, eldesarrollo abundante de P. aeruginosa puede inhibir el creci-miento de S. aureus(18).

H. influenzae, una bacteria muy difcil de cultivar por susrequerimientos metablicos, puede producir colonizacincrnica con deterioro significativo de la funcin pulmonar. La

persistencia de al menos, un cultivo positivo a S. aureusy/oH. influenzaedebe alertar al mdico hacia la sospecha de FQ.P. aeruginosa produce la infeccin pulmonar crnica mssevera y se asocia a un deterioro progresivo de la funcinpulmonar; su aparicin por primera vez en las secrecionesbronquiales es indicacin de antibioticoterapia agresivaaunque no exista ningn indicador clnico de exacerbacin.En la mayora de los pacientes la infeccin por P. aeriginosaes iniciada por cepas no mucoides y la transicin a la variantemucoide se relaciona con el incremento de anticuerposantipseudomonas(19) . An con el empleo de terapias antibiticasagresivas, la infeccin por la forma mucoide de P. aeruginosapuede no ser erradicada, probablemente por la pobre pene-tracin del antibitico dentro del biofilm del ASL(18). Bur-kholderia cenocepacia(previamente denominada Burkholderiacepacia, y antes de ello, Pseudomonas cepacia) emergi en

1970 como un patgeno en FQ. Debido a la evidencia deinfeccin cruzada y al impacto sobre la funcin pulmonar(especialmente en adolescentes y adultos), todos los centrostienden a ais lar a aquel los pacientes colonizados con estabacteria. A menudo es muy resistente a todos los antibiticosy fcilmente transmisible. Nuevos organismos, como laStenotrophomonas maltophilia, han sido descritos, aunqueaparentemente sin un impacto claro en las pruebas de funcinpulmonar o en la sobrevida.

(B1)

(A1)

CFTR

Na+ CI-

Na+ CI- H2O CI-

Na+ CI

-H2O CI

-

(B2)

(A2)

Na+ CI

-

Apical

ENa C

CFTR

H2O

TJ

Basal

K+ K+

H2O

K+ K+

ENa CCFTR

BombaNa-K

BombaNa-K

BombaNa-K

FQ

FQ

Aspectos bsicos de la Fibrosis Qustica

TJ

TJ TJ


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Tomado y modificado de N Engl J Med 1996;335:179-88.

Leucotrieno B4IL-8

Incremento dePMN

Incremento deIL-8 Ruptura del

receptor decomplemento

Ruptura deInmunoglobulinas

Persistenciade bacteria

Elastasa

Secrecin demacromolculas

Degradacinde elastina

Tapones enva area

Dao estructuralbronquiectasis

Liberacin de O2 yperxido de hidrgeno

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100

Infeccin vs. inflamacin: el dilema

La interaccin infeccin e inflamacin en FQ es compleja(Figura 5). Existe evidencia que muestra una respuesta infla-matoria exagerada an en ausencia de infeccin. La infi ltracinde neutrfilos y los niveles de IL-8 como respuesta a unainfeccin estn incrementados en la va area de FQ(20). Khany colaboradores mostraron que los nios con FQ tienen unincremento en el nmero de neutrfilos y de interleukina

8 (IL-8) en lavado broncoalveolar (LBA) a las 4 semanas devida, an sin ninguna evidencia de infeccin(21). Por su parte,otros grupos sugieren que la infeccin precede a la inflama-cin. Los niveles de IL-10, un poderoso anti-inflamatorioendgeno, en LBA permanecen inhibidos an despus deerradicada la infeccin(22), lo cual hace ms susceptible a laclula frente a una excesiva respuesta inflamatoria neutroflicaante futuras infecciones principalmente por S. aureus o P.aerurigosa (Figura 5).

Diferentes lneas celulares de FQ infectadas por P.aeruginosamuestran incremento de los niveles de TNF, IL-6 y IL-8 encomparacin con lneas celulares de sujetos normales. Existeun defecto en la regulacin de diversas citoquinas. Losneutrfilos provenientes de pacientes con FQ eliminan ms

niveles de elastasa y oxidantes y menos L-selectina que sujetoscontroles, adems de una exagerada respuesta frente aestimulacin con IL-8 y TNF(20). L a actividad neutroflica essensible a los niveles de concentracin de electrolitos mos-trando una disminucin en medio hipo o hipertnicos. Eloxido ntrico (NO) tiene propiedades anti-microbianas einfluye en la actividad mucociliar modulando la actividad dediversos canales. NO puede ser protector frente ala inflama-cin. Una falla en el incremento de los niveles de NO puede

Figura 5.- Interacciones fisiopatolgicas entre inflamacin e infeccin

predisponer a la inflamacin de la va area. Los bajos nivelesde NO modulados por una deficiente actividad de CFTR esun modelo atractivo para establecer una relacin en FQ(23).

En resumen, es muy probable que sean muchos los distintosmecanismos que participan en forma simultanea en la des-truccin de la va area. Todos esto procesos determinan laexpresin fenotpica de la enfermedad en diferentes grados.Si bien el proceso inflamatorio se inicia en forma muy precoz

en la vida, la respuesta inflamatoria exagerada frente a infec-ciones posteriores por patgenos como S. aureus y P. aeruginosatiene una implicancia ms crtica en la injuria y remodelacindel epitelio ciliar respiratorio. Esto pude tener un significadoimportante para la pesquisa y el manejo cada vez agresivocon antibiticos y drogas anti-inflamatorias. Aun existe muchopor aprender acerca de estos procesos, pero indudablemente;el comprenderlo ayudar a establecer conductas ms efectivasen trminos de sobrevida.

Vega- Br ic eo LE et al .


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aspectosbasicosfq

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