Simposio de Actualizacin en Perfusin Estrs oxidativo y

Simposio de Actualización en Perfusión Estrés oxidativo y circulación extracorpórea Lic. Karen Beckford

EL OXÍGENO: Su Composición UV y descargas eléctricas O 2 → O + O O 2 + O = O 3 (Ozono ) El aire puro a nivel del mar tiene una composición de: • 78% de Nitrógeno • 21% de Oxígeno • 1 % de otros gases (Argón, Dióxido de Carbono, Helio, Hidrógeno, Xenón, Óxido Nitroso, Ozono, Amoniaco) Konigsberg Fainstein, Mina. Radicales Libres y Estrés Oxidativo: Aplicaciones Médicas. Editorial el Manual Moderno. 2008. Pag. 29 -30

La Cascada de Oxígeno Aire ambiente 159 mm. Hg Alveolos 104 mm. Hg Capilar Pulmonar 100 mm. Hg Aurícula Izquierda 90 mm. Hg Capilares 40 mm. Hg Intersticial 10 -20 mm. Hg Membrana Celular 10 mm. Hg Mitocondria 1 -5 mm. Hg Por: Lic. Karen Beckford

RADICALES LIBRES: Definición • Es un átomo o grupo de átomos que contiene un electrón desapareado en su estructura, en su orbital más externo. Pérdida de un electrón, dejando otro desapareado Konigsberg Fainstein, Mina. Radicales Libres y Estrés Oxidativo: Aplicaciones Médicas. Editorial el Manual Moderno. 2008. Pag. 4

RADICALES LIBRES: Definición • También se les llama Especies Reactivas de Oxígeno (ROS) • Se representan colocando un punto sobre el símbolo del átomo que contiene al electrón desapareado. • Especies altamente reactivas, inestables y muy dañinas para moléculas vecinas. • Tiempo de vida media menor de 1 μseg. • Se combinan para generar moléculas más estables. Konigsberg Fainstein, Mina. Radicales Libres y Estrés Oxidativo: Aplicaciones Médicas. Editorial el Manual Moderno. 2008. Pag. 4

ESPECIES REACTIVAS DE OXÍGENO La reactividad es una característica intrínseca de cada especie de oxígeno que no tiene nada que ver con que la especie sea o no un radical. Oxígeno Singulete ¹ O 2 Superóxido O 2 • Hidroperóxido orgánico ROOH No es un radical sino una especie reactiva o excitada del O 2. El ¹O 2 se origina cuando uno de los dos electrones libres del O 2 cambia de giro al captar energía. Compuestos coloridos + Luz UV + O 2 = ¹ O 2 Es un anión y un radical libre a la vez. Se origina cuando la molécula de O 2 capta un electrón lo cual ocurre en su mayoría en respiración celular. O 2 + ē = O 2 • Formado por reacciones de radicales con componentes celulares como lípidos y nucleobases. Konigsberg Fainstein, Mina. Radicales Libres y Estrés Oxidativo: Aplicaciones Médicas. Editorial el Manual Moderno. 2008. Pag. 29 -34

Peróxido de hidrógeno H 2 O 2 No es un radical libre y tiene poca toxicidad; sin embargo, a causa de su larga vida media (segundos) y su capacidad de atravesar las membranas celulares, puede producir grandes daños. Principalmente el H 2 O 2 es tóxico porque puede formar ¹ O 2 y • OH. O 2 + 2 H = H 2 O 2 Radical hidroxilo • OH El • OH es uno de los radicales libres más reactivos que existen, probablemente el más potente y devastador de todos. Cuando el H 2 O 2 acepta un electrón desapareado, forma el • OH. H 2 O 2 + ē + H = • OH + H 2 O Konigsberg Fainstein, Mina. Radicales Libres y Estrés Oxidativo: Aplicaciones Médicas. Editorial el Manual Moderno. 2008. Pag. 36 - 39 Caballero López, A. Terapia Intensiva, Tomo I. Editorial Ciencias Médicas. Cuba. 2006.

ESPECIES REACTIVAS DE NITRÓGENO FUNCIONES Endotelio: vasodilatación Neuronas: neurotransmisor Antiagregante plaquetario Macrófagos: destruye microorganismos que han sido fagocitados Reproducción, regulación del sueño, memoria, broncodilatador, vías de señalización El óxido nítrico tiene funciones fisiológicas pero en excesiva producción de ON forma Especies Reactivas de Nitrógeno en presencia del radical Superóxido.

PRINCIPALES FUENTES DE PRODUCCIÓN DE RADICALES LIBRES • Proceso: La cadena mitocondrial transportadora de electrones es uno Mitocondria Leucocitos Polimorfonucleares y Macrófagos Isquemia - Reperfusión de los mayores sitios de producción de radicales libres. • Enzima: citocromo oxidasa es la enzima que participa en la formación de radicales libres. • ROS: O 2 • • Proceso: Especies reactivas de oxígeno se liberan durante la fagocitosis. • Enzima: NAPH oxidasa en la membrana de los leucocitos • ROS: O 2 • , H 2 O 2, • OH, HOCl, NO • Proceso: En la isquemia ocurre una reducción de la carga energética y el ATP se convierte en hipoxantina, al momento de la reperfusión; entra el O 2 que al combinarse con la hipoxantina por acción de la xantinaoxidasa produce especies reactivas de O 2. • Enzima: xantinaoxidasa • ROS: O 2 • , H 2 O 2, • OH Caballero López, A. Terapia Intensiva, Tomo I. Editorial Ciencias Médicas. Cuba. 2006. Pag. 171 -172

Peroxisomas • Proceso: son organelos del citoplasma con la función de acortar ácidos grasos de cadena larga y aminoácidos, durante este proceso haciendo uso de O 2 genera la ROS Peróxido de Hidrógeno. • Enzima: oxidasa y catalasa • ROS: H 2 O 2 Metabolismo de Sustancias Xenobióticas • Proceso: se metabolizan en el hígado generando ROS; y los de mayor importancia médica son los fármacos, carcinógenos químicos y ciertos insecticidas. • Enzima: más de 30 enzimas, monooxigenasas del citocromo P 450. • ROS: O 2 • Caballero López, A. Terapia Intensiva, Tomo I. Editorial Ciencias Médicas. Cuba. 2006. Pag. 171 -172

LESIONES MOLECULARES PRODUCIDAS POR RADICALES LIBRES Lípidos Dañan membranas celulares y lipoproteínas - La oxidación del LDL, (formación de placa ateromatosa) - Acumulación de malondihaldeido. Reacción en cadena: formación RO 2 • - radical peróxilo. Proteínas ADN Oxidación de aminoácidos como fenilalanina, triptófano, histidina y melanina Daña la estructura de los ácidos nucleicos Miles de enzimas regulan procesos celulares, transportan iones a la membrana. Desarrollo de mutaciones, pérdida de la síntesis de una proteína por daño de gen específico Al dañar enzimas afectan procesos celulares. Se han identificado 20 tipos de reacciones oxidativas del ADN Caballero López, A. Terapia Intensiva, Tomo I. Editorial Ciencias Médicas. Cuba. 2006. Pag. 170

MECANISMOS DE ELIMINACIÓN DE LOS RADICALES Las células tienen un mecanismo que las protegen contra en daño que ocurriría de la continua generación de radicales libres de oxígeno; a este grupo de mecanismos se le denomina sistema antioxidante. Enzimas Antioxidantes Son enzimas que desdoblan los radicales libres. Antioxidantes No Enzimáticos Los antioxidantes al colisionar con un radical libre le cede un electrón; entonces se oxida a su vez y se transforma en un nuevo Caballero López, A. Terapia Intensiva, Tomo I. Editorial Ciencias Médicas. Cuba. 2006. Pag. 170

Enzimas Antioxidantes Superóxido Dismutasa 2 O 2 • + 2 H+ → 2 H 2 O 2 + O 2 Defensa primaria contra ROS Está en el citoplasma y mitocondria Catalasa 2 H 2 O 2 → 2 H 2 O + O 2 Elimina el H 2 O 2, evitando la formación del • OH Está en los peroxisomas y citoplasma. Glutatión Peroxidasa Elimina también H 2 O 2 Caballero López, A. Terapia Intensiva, Tomo I. Editorial Ciencias Médicas. Cuba. 2006. Pag. 172 -173

Antioxidantes No Enzimáticos Vitamina E (Tocoferol) Protege las membranas celulares y las lipoproteínas contra la peroxidación lipídica Ácido Ascórbico Carotenoides (Vitamina C) - Hidrofílico. -Actúa directamente con el O 2 • , • OH y varios hidroxiperóxidos lipídicos. -Regenera la forma reducida de la Vitamina E. Protegen a los lípidos contra la peroxidación lipídica Caballero López, A. Terapia Intensiva, Tomo I. Editorial Ciencias Médicas. Cuba. 2006. Pag. 173

DAÑO POR ESTRÉS OXIDATIVO • El estrés oxidativo es una situación de desequilibrio en el organismo en donde existe: un aumento de oxidantes o una disminución de antioxidantes. • Los Radicales Libres como moléculas de señalización en: • Apostosis • Mitosis • Expresión de genes • Fagocitosis Konigsberg Fainstein, Mina. Radicales Libres y Estrés Oxidativo: Aplicaciones Médicas. Editorial el Manual Moderno. 2008. Pag. 490

ALTERACIONES CAUSADAS POR RADICALES LIBRES Cáncer Alteraciones del ADN Enfermedades Neurodegenerativas El cerebro es susceptible a ERO porque consume mucho oxígeno, es rico en ácidos grasos insaturados y pobre en enzimas antioxidantes. (Alzhaimer, Parkinson, Huntington, Esclerosis Lateral Amiotrófica) Enfermedades Envejecimiento Cardiovasculares Oxidación del LDL que forma placas de ateroma Por acumulación de lesiones orgánicas debidas a ERO Guerra, J. I. Elejalde. Estrés oxidativo, enfermedades y tratamientos antioxidantes. An. Med. Interna (Madrid) vol. 18 no. 6 jun. 2001

ALTERACIONES CAUSADAS POR RADICALES LIBRES VILI Catarata Senil Altas concentraciones de O 2 generan ERO que ocasionan cambios ultraestructurales en el pulmón. Los radicales libres degradan las proteínas del cristalino. y Desprendimiento de Retina Insuficiencia Renal Diabetes Mellitus Los radicales libres producen la activación de la enzima xantinaoxidasa y de los neutrófilos, mecanismos importantes del daño renal por isquemia/reperfusión. La autooxidación El daño hepático de azúcares por alcohol es genera ERO. sucundario a peroxidación lipídica. Daño Hepático Guerra, J. I. Elejalde. Estrés oxidativo, enfermedades y tratamientos antioxidantes. An. Med. Interna (Madrid) vol. 18 no. 6 jun. 2001

Hiperoxia vs Normoxemia en CEC Hiperoxemia Los corazones cianóticos tienen una condición de reservas agotadas de antioxidantes enzimáticos, por lo cual al someterlos a CBP hiperóxico sufren “lesión por reoxigenación quirúrgica de miocardio cianótico” (Buckberg y cols, 1995); esta lesión ocurre antes de la lesión por isquemia/reperfusión y predispone al corazón a menor tolerancia a la misma. Por: Lic. Karen Beckford

Hiperoxemia • • • 22 pacientes con CIV e HAP Normoxemia: 100 - 150 mm. Hg Hiperoxia: 200 – 300 mm. Hg No hubo diferencias en el tiempo de intubación postoperatoria, niveles de CK-MB e hipertensión pulmonar en los dos grupo; pero el grupo manejado con normoxemia presentó niveles más bajos de IL-6 y Factor de necrosis tumoral. Por: Lic. Karen Beckford

Hiperoxemia • • Estudio retrospectivo, 1018 pacientes Hiperoxia: Pa. O 2> 200 mm. Hg Pruebas cognitivas pre operatorio y 6 semanas post operatorio La hiperoxia arterial durante la BPC no se asocia con deterioro neurocognitivo en 6 semanas en pacientes quirúrgicos cardíacos. Por: Lic. Karen Beckford

Hiperoxemia • Las burbujas que provocan microembolismo gaseoso al paciente están formadas principalmente por nitrógeno, el Fi. O 2 100% va a saturar de O 2 el émbolo gaseoso y éste se difundirá 10 veces más rápido que cuando está formado por nitrógeno. Por: Lic. Karen Beckford

Scavengers en CEC Precursor de Glutatión • • 22 pacientes, Grupo NAC: se administró N-acetilcisteína IV, Grupo control: sin Naceltilcisteína. Los pacientes que recibieron N- aceltilcisteína tuvieron niveles reducidos de indicadores de radicales libres en el tejido miocárdico y niveles disminuídos de factor tumoral α en muestra de seno coronario. Por: Lic. Karen Beckford

Scavengers en CEC Propofol: posee una actividad antioxidante y limita la Peroxidación lipídica. Manitol: es un barredor de radicales libres en virtud de sus grupos hidróxilo. Alopurinol: inhibidor de las XO. Estructura del Manitol Raffan F, Kling J. (2000), Síndrome de reperfusión Fisiopatología, prevención y manejo. Revista Colombiana de Anestesiología: 28(4). Por: Lic. Karen Beckford

Conclusiones • Se recomienda la normoxemia durante la conducción de perfusión, titulando la Fi. O 2 para mantener Pa. O 2 entre 100 – 150 mm. Hg. • La hiperoxia está relacionada con la generación de ROS, las cuales podrían causar estrés oxidativo ante un sistema antioxidante insuficiente. • Los pacientes cianóticos son más vulnerables al daño causado por ROS y el momento del CPB más susceptible al daño por estrés oxidativo es la reperfusión miocárdica.

Conclusiones • La hiperoxia puede ser beneficiosa en casos puntuales como microembolismo gaseoso y para lograr una óptima saturación de hemoglobina previo a paro circulatorio total. • Medicamentos como Manitol, Propofol, Alopurinol, así como Vitaminas C y E poseen efectos como “Scavengers” pero se requiere mayor evidencia en humanos y en CEC para establecer protocolos en cuanto a dosis y momento de administración efectivos.