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Lesión por isquemia-reperfusión del sistema musculoesquelético apendicular

La lesión tisular por isquemia-reperfusión ( RI ) es la patología resultante de una combinación de factores, incluida la hipoxia tisular , seguida de daño tisular asociado con la reoxigenación. La lesión por IR contribuye a la enfermedad y la mortalidad en una variedad de patologías, incluido el infarto de miocardio , el accidente cerebrovascular isquémico , la lesión renal aguda , el traumatismo , el paro circulatorio , la anemia de células falciformes y la apnea del sueño . [1] [2] [3] [4] Ya sea como resultado de una rotura traumática de un vaso, la aplicación de un torniquete o un shock, la extremidad está expuesta a un enorme flujo de perfusión vascular durante un período crítico de reparación y regeneración del tejido . [5] [6] Se desconoce la contribución de esta isquemia y la posterior reperfusión en los tejidos musculoesqueléticos postraumáticos; sin embargo, es probable que, al igual que el tejido cardíaco y renal, la RI contribuya significativamente a la fibrosis del tejido . [7] [8] [9]

Definiciones

Mecanismos y ciencia básica.

IR y biomarcadores

El nivel de lactato sérico es una medida aproximada de la oxigenación tisular. Cuando los tejidos no tienen un suministro adecuado de oxígeno (es decir, son isquémicos), revierten a procesos metabólicos menos eficientes y producen ácido láctico. [ cita necesaria ]

La mioglobina se libera del músculo dañado, como en el caso de la isquemia. [ cita necesaria ]

La creatinina sérica y el BUN pueden estar elevados en el contexto de una lesión renal aguda . [ cita necesaria ]

IR y epigenética

IR y células madre

Si bien algunas investigaciones sugieren un posible efecto beneficioso de las células madre mesenquimales sobre la lesión por reperfusión cardíaca y renal, [10] [11] hasta la fecha, ninguna ha explorado el papel de las células madre en el tejido muscular expuesto a la lesión por isquemia-reperfusión.

Las células madre han estado implicadas en la regeneración del músculo esquelético después de lesiones traumáticas y por explosiones, y se ha demostrado que perfeccionan los músculos dañados después del ejercicio. [ cita necesaria ]

Implicaciones clínicas

Durante los períodos de isquemia, los productos de degradación celular se acumulan en el tejido local. Una vez que se produce la reperfusión, estos productos celulares regresan a la circulación sistémica y quedan expuestos a otros órganos. Los órganos involucrados en la filtración (p. ej., los riñones y el hígado) pueden verse abrumados por la alta carga de productos de degradación celular y enfrentarse a lesiones (p. ej., lesión renal aguda). [ cita necesaria ]

Después de la isquemia, la reperfusión induce inflamación del tejido local. El tejido que se hincha dentro de un espacio confinado (p. ej., el músculo dentro de su fascia superpuesta) es susceptible al síndrome compartimental en esta situación. Al reconocer esto, los cirujanos frecuentemente liberan profilácticamente (es decir, hacen una incisión) la fascia de los compartimentos fasciales del brazo y la pierna después de la reparación de una lesión vascular proximal. [ cita necesaria ]

Torniquetes

Los torniquetes quirúrgicos neumáticos se aplican con frecuencia en el entorno controlado del quirófano para controlar la pérdida de sangre durante un caso operativo de una extremidad superior o inferior. Además de una menor pérdida de sangre en sí misma, esto mejora la visualización y la eficiencia quirúrgica. Se encuentran ejemplos modernos en muchos tamaños diferentes para adaptarse a diferentes pacientes y sitios de aplicación, con manguitos para adultos de aproximadamente 4 ″ de ancho. Esto distribuye la presión, generalmente, en un área más amplia que los torniquetes de campo (emergencia, combate). El manguito suele estar conectado a una bomba neumática ajustable con un temporizador incorporado. Los tiempos de torniquete quirúrgico superiores a dos horas se han asociado con un mayor riesgo de daño a los nervios (p. ej., neuropraxia ), probablemente relacionado tanto con la compresión nerviosa directa como con la disminución del flujo arterial y la oxigenación. La lesión por isquemia-reperfusión asociada con los torniquetes quirúrgicos no suele ser clínicamente evidente cuando se utilizan durante menos de dos horas. [ cita necesaria ]

Los torniquetes de emergencia en el campo se han utilizado durante muchos siglos y han resurgido en las recientes operaciones de combate en Afganistán e Irak, así como un uso ampliado en situaciones de traumatismos civiles y víctimas en masa. El uso oportuno y generalizado de torniquetes en el entorno de combate moderno se cita con frecuencia como el factor principal para una mayor supervivencia después de un trauma importante en el campo de batalla. Estos torniquetes suelen tener entre 1 y 2 pulgadas de ancho, lo que concentra la presión en una banda estrecha de tejido. Pueden provocar necrosis tisular si se mantienen en su lugar durante períodos prolongados y sólo deben aplicarse después de que otros métodos para controlar el sangrado (p. ej., elevación o presión directa sobre la herida) hayan fallado, excepto en entornos donde el tiempo no permite esperar. Generalmente, se considera que el tejido distal a un torniquete de campo que ha estado colocado durante más de 6 horas probablemente no sea viable. [ cita necesaria ]

De la misma manera que los torniquetes de compresión externos reducen o eliminan el flujo sanguíneo arterial, el pinzamiento cruzado aórtico tiene el mismo efecto. El dispositivo de oclusión endovascular de la aorta con balón de reanimación (REBOA) también logra esto. Por diseño, estos dispositivos inducen isquemia en las extremidades inferiores (como efecto secundario o, con menos frecuencia, como uso principal). Al soltar la pinza transversal o retirar el REBOA se inicia la reperfusión y puede producirse una lesión por IR en las extremidades inferiores. [ cita necesaria ]

Enfoques de tratamiento

Los modelos animales IR de extremidades traseras disponibles son la ligadura de venas arteriales o la aplicación de torniquete (mediante una banda elástica o una junta tórica ). [12] [13] Los posibles tratamientos son la aplicación de fármacos/inhibidores derivados de vías relacionadas con la IR y terapia celular . Se ha estudiado el papel de p53 en la activación de la necrosis. Durante el estrés oxidativo , p53 se acumula en la matriz mitocondrial y desencadena la apertura del poro de transición de permeabilidad mitocondrial (PTP). Al final de esto, la necrosis se produce por interacción física con el regulador de PTP ciclofilina D (CypD). El eje mitocondrial p53-CypD es un importante contribuyente a la necrosis inducida por estrés oxidativo e implica en la patología de la enfermedad y su posible tratamiento. [14] [15] La ciclosporina A , conocida como un potente inhibidor de la apertura del poro de transición de permeabilidad mitocondrial (mPTP) y extremadamente poderosa para proteger a los cardiomiocitos de la IR, normalizó la producción de ROS, disminuyó la inflamación y restauró el acoplamiento mitocondrial durante el pinzamiento cruzado aórtico en ratas. Modelo IR de patas traseras. [dieciséis]

Ver también

Referencias

  1. ^ Eltzschig, HK y T. Eckle (2011). "Isquemia y reperfusión: del mecanismo a la traducción". Nat Med . 17 (11): 1391–401. doi :10.1038/nm.2507. PMC  3886192 . PMID  22064429.
  2. ^ Zuk, A. y JV Bonventre (2016). "Lesión renal aguda". Annu Rev Med . 67 : 293–307. doi :10.1146/annurev-med-050214-013407. PMC 4845743 . PMID  26768243. 
  3. ^ Zager, RA y AC Johnson (2009). "La lesión por isquemia-reperfusión renal regula positivamente los sistemas enzimáticos modificadores de histonas y altera la expresión de histonas en genes proinflamatorios/profibróticos". Soy J Physiol Physiol renal . 296 (5): F1032–F1041. doi :10.1152/ajprenal.00061.2009. PMC 2681356 . PMID  19261745. 
  4. ^ Pincez, T.; et al. (2016). "[Complicaciones pulmonares de la anemia de células falciformes en niños]". Archipediatra . 23 (10): 1094-1106. doi :10.1016/j.arcped.2016.06.014. PMID  27642150.
  5. ^ Barritault, D.; et al. (2016). "Terapia matricial basada en RGTA®: una nueva rama de la medicina regenerativa en la locomoción". Articulación Hueso Columna Vertebral . 84 (3): 283–292. doi :10.1016/j.jbspin.2016.06.012. PMID  27663756.
  6. ^ Straino, S.; et al. (2004). "Mejora de la arteriogénesis y reparación de heridas en ratones mdx con deficiencia de distrofina". Circulación . 110 (21): 3341–3348. doi : 10.1161/01.CIR.0000147776.50787.74 . PMID  15545520.
  7. ^ Toprak, G.; et al. (2013). "Fibrosis en subtipos de insuficiencia cardíaca". Eur Rev Med Pharmacol Sci . 17 (17): 2302–9. PMID  24065222.
  8. ^ Kamata, S.; et al. (2014). "Mejora de la terapia en láminas de células madre cardíacas para la lesión isquémica crónica mediante la adición de un trasplante de células progenitoras endoteliales: análisis de la función cardíaca regional específica de cada capa". Trasplante de células . 23 (10): 1305–19. doi :10.3727/096368913X665602. PMID  23562134. S2CID  25252653.
  9. ^ Kapitsinou, PP; et al. (2014). "El HIF-2 endotelial media la protección y la recuperación de la lesión renal isquémica". J Clin invertir . 124 (6): 2396–2409. doi :10.1172/JCI69073. PMC 4092875 . PMID  24789906. 
  10. ^ van der Spoel TI (septiembre de 2011). "Relevancia humana de los estudios preclínicos en la terapia con células madre: revisión sistemática y metanálisis de modelos animales grandes de cardiopatía isquémica". Res. cardiovascular . 91 (4): 649–58. doi : 10.1093/cvr/cvr113 . PMID  21498423.
  11. ^ Zhao JJ (enero de 2014). "Protección de células madre mesenquimales en caso de lesión renal aguda". Representante de Mol Med . 9 (1): 91–96. doi : 10.3892/mmr.2013.1792 . PMID  24220681.
  12. ^ Bronceado, X.; et al. (2016). "La angiopoyetina-2 altera el crecimiento de las arterias colaterales asociado con la supresión de la infiltración de macrófagos en la isquemia de las patas traseras del ratón". J Transl Med . 14 (1): 306. doi : 10.1186/s12967-016-1055-x . PMC 5080762 . PMID  27784306. 
  13. ^ Wu, J.; et al. (2015). "El inhibidor 1 del activador del plasminógeno inhibe la señalización angiogénica al desacoplar la interferencia de la integrina del receptor 2-alfaVbeta3 del factor de crecimiento endotelial vascular". Trombo Arterioscler Vasc Biol . 35 (1): 111–20. doi :10.1161/ATVBAHA.114.304554. PMC 4270947 . PMID  25378411. 
  14. ^ Vaseva, AV; et al. (2012). "p53 abre el poro de transición de la permeabilidad mitocondrial para desencadenar la necrosis". Celúla . 149 (7): 1536–48. doi :10.1016/j.cell.2012.05.014. PMC 3383624 . PMID  22726440. 
  15. ^ Alam, señor; D. Baetz; M. Ovize (2015). "Ciclofilina D y lesión por isquemia-reperfusión miocárdica: una nueva perspectiva". J Mol Cell Cardiol . 78 : 80–9. doi :10.1016/j.yjmcc.2014.09.026. PMID  25281838.
  16. ^ Pottecher, J.; et al. (2013). "La ciclosporina A normaliza el acoplamiento mitocondrial, la producción de especies reactivas de oxígeno y la inflamación y restaura parcialmente la capacidad oxidativa máxima del músculo esquelético en el pinzamiento cruzado aórtico experimental". J Vasc Surg . 57 (4): 1100–1108 e2. doi : 10.1016/j.jvs.2012.09.020 . PMID  23332985.