¿Cómo afecta la diabetes a las arterias coronarias? Descubriendo el papel de los canales iónicos
La diabetes mellitus (DM) es una enfermedad crónica que representa un riesgo significativo para la salud humana y puede llevar a diversas complicaciones. Entre estas, la enfermedad de las arterias coronarias es una de las más graves en pacientes diabéticos. Recientes investigaciones sugieren que la fisiopatología de las enfermedades coronarias en diabéticos está estrechamente relacionada con la disfunción de los canales iónicos en las células musculares lisas de las arterias coronarias. Entender los mecanismos iónicos detrás de esta disfunción es de gran importancia clínica.
Dos canales iónicos clave en las células musculares lisas de las arterias coronarias son los canales TRPC (canales de potencial receptor transitorio C) y los canales BK (canales de potasio activados por calcio de gran conductancia). El canal TRPC1, miembro de la familia de canales catiónicos TRPC, está ampliamente distribuido en las células musculares lisas vasculares. La disminución de calcio en el retículo sarcoplásmico induce la apertura de los canales TRPC1, lo que lleva a la entrada de calcio, la despolarización celular y la constricción de los vasos sanguíneos. Por otro lado, el canal BK, también ampliamente distribuido en estas células, responde a la despolarización de la membrana celular o al aumento de las concentraciones de calcio en el citosol abriéndose, lo que resulta en la hiperpolarización de la membrana y la relajación de los vasos sanguíneos. Se ha reportado que los canales TRPC1 están físicamente asociados con los canales BK en las células musculares lisas de la aorta de ratas. En este estudio, confirmamos que el canal TRPC1 y el canal BK forman un complejo en las células musculares lisas de las arterias coronarias de ratas normales. Este complejo juega un papel en el aumento de la entrada de calcio y la disminución de la actividad del canal BK, lo que lleva a cambios en la reactividad vascular en las arterias coronarias. Estos hallazgos sugieren que la disfunción del complejo TRPC1-BK podría estar involucrada en el desarrollo de enfermedades coronarias y eventos cardíacos adversos en la diabetes.
Para investigar esto, se sacrificaron ratas diabéticas inducidas por estreptozotocina 8 semanas después del desarrollo de hiperglucemia. Primero, se evaluó la co-inmunolocalización de los canales TRPC1 y BK en las arterias coronarias mediante co-inmunoprecipitación. Los experimentos de inmunoblot confirmaron una única banda de expresión de la proteína BK-α en el precipitado con el anticuerpo anti-TRPC1 a partir de lisados de arterias coronarias. De manera similar, se detectaron proteínas TRPC1 en los precipitados con el anticuerpo anti-BK-α. Las intensidades de las fracciones de inmunoprecipitación fueron similares en los grupos control y diabético. Los experimentos de inmunofluorescencia con doble marcado sugirieron además que los canales TRPC1 y BK están co-inmunolocalizados en las células musculares lisas de las arterias coronarias diabéticas. Estos resultados indican una asociación física entre los canales TRPC1 y BK tanto en las células musculares lisas de las arterias coronarias control como en las diabéticas.
A continuación, se examinaron las expresiones de los canales TRPC1 y BK en las arterias coronarias diabéticas. Las expresiones de proteína y ARN mensajero (ARNm) de los canales TRPC1 aumentaron significativamente en el grupo diabético. Las expresiones de proteína y ARNm de la subunidad BK-α fueron similares entre las ratas control y diabéticas, mientras que las expresiones de la subunidad BK-β1 disminuyeron significativamente en la diabetes.
Las concentraciones de calcio en el citosol antes y después de la incubación con SKF96365, un bloqueador relativamente específico de TRPC1, se midieron utilizando Fura-2/AM, un indicador de calcio citoplasmático. Las células musculares lisas de las arterias coronarias se pre-trataron con tapsigargina para agotar las reservas de calcio en el retículo endoplásmico en un tampón D-Hanks libre de calcio, lo que causó un aumento en la concentración de calcio intracelular. Luego se aplicó calcio extracelular para activar los canales TRPC1, lo que llevó a otro aumento en el calcio intracelular. Las relaciones Dratio fueron más altas en las células musculares lisas de las arterias coronarias diabéticas en comparación con los controles y disminuyeron significativamente en ambos grupos después de la incubación con SKF96365.
Las corrientes totales de potasio en condiciones basales y después de la exposición a 100 nmol/L de iberiotoxina (IBTX), un bloqueador de los canales BK, se registraron en las células musculares lisas de las arterias coronarias de ratas control y diabéticas. Las densidades de corriente de los canales BK sensibles a IBTX disminuyeron en las ratas diabéticas en comparación con los controles. Además, se registraron las corrientes totales de potasio en condiciones basales y después de la exposición a 30 mmol/L de NS1619, un activador de los canales BK. Las densidades de corriente de los canales BK activados por NS1619 en las ratas diabéticas fueron significativamente más altas en comparación con los controles.
Para investigar los efectos del desequilibrio del complejo TRPC1-BK en la función de las arterias coronarias diabéticas, se realizaron mediciones de tensión vascular. Las tensiones vasculares en presencia del vasoconstrictor endotelina-1 (ET-1) no mostraron diferencias significativas entre las ratas control y diabéticas. El inhibidor de los canales BK, IBTX, indujo la contracción de los vasos coronarios, que fue mayor en las ratas diabéticas en comparación con los controles. En presencia del activador de los canales BK, NS1619, y el bloqueador de los canales TRPC1, SKF96365, los vasos coronarios pre-contraídos con ET-1 mostraron vasodilatación. Los porcentajes de vasodilatación coronaria inducida disminuyeron con NS1619 y aumentaron con SKF96365 en las ratas diabéticas en comparación con los controles. Estos datos confirman que la disfunción en la vasorrelajación y vasoconstricción de las arterias coronarias diabéticas puede estar relacionada con el desequilibrio del complejo TRPC1-BK.
En resumen, este estudio presenta hallazgos novedosos sobre los mecanismos iónicos subyacentes a la disfunción coronaria en la diabetes. Primero, el canal TRPC1 está asociado con el canal BK, formando un complejo en las células musculares lisas de las arterias coronarias diabéticas, similar a lo observado en condiciones normales. Segundo, la expresión del complejo TRPC1-BK está desequilibrada en las arterias coronarias diabéticas, con un aumento en la expresión del canal TRPC1 y una disminución en la expresión del canal BK. Tercero, la desregulación de la señalización de calcio y la activación del canal BK por el complejo TRPC1-BK resulta en la disfunción de las arterias coronarias en ratas diabéticas. Estos hallazgos indican que el complejo TRPC1-BK es crucial para la regulación de la función de las arterias coronarias. Además, el desequilibrio del complejo TRPC1-BK en las arterias coronarias diabéticas puede llevar a complicaciones cardiovasculares graves y eventos cardíacos adversos.
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doi.org/10.1097/CM9.0000000000001904