Neumología
Asma resistente a esteroides
(primera parte)

 

Vanessa Villalobos Villalobos (*)
Alcibey Alvarado González (**)
 
 

Summary

Bronquial Asthma is an increasing entity. Just by reading neuology essays about this topic ou realize it. Costa Rica is experiencing such tendency, and during the last few years the number of national articles on asthma has grown. However, little is known about corticosteroid-resistant asthma. Since the glucocorticoids interaction with their correspondent receptor, is of vital importance in order to try to understand such drugs actions effects on asthma, and since it is also relevant to understand corticosteroid-resistant we will following discuss biochemical and mechanisms of such union and the physiopathological events to understand the our objectives of orientation and limit space, drugs that are being use in this complex type of asthma, are discussed superficially.

Palabras claves: Asma Resistente a esteroides, Mecanismos Moleculares del Asma Resistente a esteroides.

Key Words:

Corticosteroid-resistant Asthma, Molecular Mechanisms of Corticosteroid-resistant Asthma

Definición

El término asma resistente a esteroides es un término utilizado para referirse a un grupo de pacientes que tienen persistente obstrucción de las vías aéreas y activación inmunológica (por ejemplo, persistente activación de los lifocitos T) a pesar del tratamiento con altas dosis de glucocorticoides sistémicos (28,43). Para propósitos clínicos, los sujetos insensibles a los glucocorticoides son usualmente definidos como pacientes cuyo FEV1 basal prebroncodilatador es menor del 80 % del valor de referencia, que mejora significativamente con el uso de beta-2agonistas, pero menos del 15% después de un ciclo de 40mg de prednisolona diarios por 1 - 2 semanas (13,24). Sin embargo, debe notarse, que no hay consenso en la dosis, duración del tratamiento, ruta de administración del esteroide y grado de no reversibilidad del FEV1 para hacer el diagnóstico (17). El diagnóstico de Asma Resistente a esteroides basado en el FEV1 es preciso sólo cuando el valor de éste pretratamiento es bajo. En algunos casos, sin embargo, pacientes con elevada hiperreactividad bronquial y un FEV1 basal normal no mejoran su hiperreactividad bronquial a la metacolina después del tratamiento con glucocorticoides. Por ésta razón, algunos autores prefieren definir el asma resistente a esteroides como: Una falla en la reducción del grado de hiperreactividad bronquial en el test de broncoprovocación con cloruro de metacolina, después de un ciclo de 30 mg /día de prednisolona por 15 días. Para éste efecto, miden la dosis mínima (Dmin), que es la concentración de metacolina a la cual la resistencia respiratoria comienza a incrementarse linealmente. Así, un incremento de la Dmin indica un descenso de la hiperreactividad bronquial y un descenso de la Dmin un incremento de la misma (30). Cuando se le adjudica el diagnóstico de Asma resistente a esteroides a un paciente, se debe estar seguro del mismo, en otras palabras, se debe haber realizado un buen trabajo diagnóstico del asma, en donde se hayan excluido las siguientes entidades:

a- Reflujo gastroesofágico.

b- Disfunción de cuerdas vocales.

c- Traqueomalacia.

d- La hiperventilación con ataques de pánico.

e- Utilización de drogas, tales como los beta - bloqueadores o la aspirina en pacientes sensibles a la misma, aunque raramente la remoción de éstas drogas mejoren la respuesta a los glucocorticoides.

f- Utilización de altas dosis de beta-agonistas, que producen regulación descendente de los receptores 2 (infrarregulación) (44, 46).

Estructura básica del receptor de glucocorticoides

El receptor de Glucocorticoides tiene 3 dominios principales:

1- Un dominio N-terminal.
2- Un dominio de unión al ADN (ácido desoxirribonucleico), con estructuras denominadas dedos de zinc que confieren alta afinidad para los elementos de respuestas de los glucocorticoides (GRE) en el ADN (ácido desoxirribonucleico)
3- Un dominio de unión a la hormona en el extremo C-terminal. Este dominio, aparte de su sitio de unión de la hormona contiene: un sitio para la unión de la proteína de shock térmico, un sitio para la dimerización del receptor de glucocorticoides (GCR) entre otros (7,35). Mutaciones únicas de aminoácidos en ésta área llevan a un raro desorden conocido como Resistencia primaria o familiar al cortisol (25).

Mecanismo de acción de los glucocorticoides

Los glucocorticoides viajan unidos a la albúmina y a la transcortina en el plasma. Al ser moléculas hidrofóbicas, penetran a la célula por difusión pasiva, se unen al receptor de glucocorticoides intracitoplasmático y se produce la activación del mismo. Luego el complejo se desfosforila y disocia dos proteínas de shock térmico, que son las que cubren un dominio central de 40 aminoácidos tejidos en forma de dedos de zinc, los encargados de unirse al ADN (cada dedo de zinc reconocerá una secuencia específica de nucleótidos, por lo que mutaciones en esta área in vitro previenen la unión del GCR al ADN y se altera por tanto la subsecuente transcripción del gen). Posteriormente, el GCR se dimeriza y se transloca al núcleo de una manera temperatura - dependiente donde puede activar o suprimir la transcripción del gen. El mecanismo de activación del gen fue descrito en 1980 e involucra la unión directa del glucocorticoides (dedo una secuencia de ADN en la región del promotor como elemento de respuesta a los glucocorticoides. Los glucocorticoides tendrán diferentes acciones en diferentes tejidos, aunque se trabaje con el mismo receptor, debido 2 que la especificidad está determinada después de la unión del esteroide al receptor (25). Cuando la célula es activada en un estado inflamatorio como el asma, señales como alergenos, virus y diversas citoquinas activan las células inflamatorias en el sitio de enfermedad para aumentar el potencial inflamatorio. Estas señales actúan vía: receptores de superficie de membrana y segundos mensajeros, los cuales llevan a la aparición de FACTORES DE TRANSCRIPCIÓN proinflamatorios usualmente en 15 minutos. Al igual que los GCR, éstos factores de transcripción reconocen sitios en los genes de citoquinas proinflamatorias y producen la regulación ascendente de las mismas (suprarregulación). Dos factores de transcripción son: la proteína activadora 1 (AP-1) y el factor nuclear-kappa B (NFkB). Ambos son de suma importancia en el paciente asmático, debido a que son los responsables de la generación de un amplio rango de citoquinas implicados en la patogenia del asma y debido a que ambos son regulados por los glucocorticoides.

Mecanismos moleculares de acción de los glucocorticoides

1) A- Interferencia transcripcional por el receptor de glucocorticoides.
La represión por interferencia transcripcional se da cuando un factor de transcripción no puede interaccionar con el complejo de iniciación de la transcripción debido a otro factor de transcripción (15).

A) Interferencia por parte de los Glucocorticoides con la actividad AP- 1

El factor de transcripción AP-1 es un heterodímero formado por las proteínas Jun y Fos, identificadas en primera instancia como los productos de los oncogenes Jun y Fos, que se asocian para formar el potente regulador de la transcripción, el AP- 1, que reconoce los lugares diana del ADN para el mismo. De hecho el heterodímero Jun -Fos es mucho más estable que cualquiera de los homodímeros Jun - Jun o Fos -Fos (42). En ausencia de glucocorticoides, el AP-1 se une a su elemento de respuesta en el ADN y activa la transcripción del gen por medio de un COACTIVADOR que permite el contacto con el complejo de iniciación de la transcripción. Sin embargo, en presencia de glucocorticoides, el GCR dimerizado interactúa con el coactivador, por tanto evita que éste interaccione con el AP-1, y frena la transcripción activada por AP- 1. Alternativamente, el GCR unido al esteroide, se puede unir al AP-1, que se encuentra unido a su elemento de respuesta, bloqueando su interacción con el complejo de iniciación de la transcripción (15). Debe notarse que la situación contraria puede darse por un mecanismo similar, es decir, el AP-1 activado puede interferir con la actividad del receptor de glucocorticoides unido al asteroide impidiendo su interacción con el ADN (25).

B- Inhibición de la activación del NF -kB por los glucocorticoides

a) Papel del NF-KB en la inflamación: El NF-KB es un heterodímero compuesto de subunidades que pertenecen a la familia de protooncoproteínas rel. A diferencia del AP- 1 que es nuclear, el NF-KB es retenido en el citoplasma de células no estimuladas, por la interacción de este con sus inhibidores IkB e IkB (15). Después de la estimulación de la célula con mediadores de la inflamación tales como el Factor de necrosis tumoral alfa (TNF-) e interleukina - 1 (IL-1) u otros estímulos extracelulares, se induce una cascada de señales que activan a la IkB Kinasa que fosforila los IkBs, para su posterior poliubiquitinación (la ubiquitina, proteína pequeña de 8,5 kd, juega un papel importante al etiquetar a las proteínas para su destrucción) y consecuente degradación por una proteasa de varias subunidades y dependiente de ATP. Varios ciclos de hidrólisis del adenosina trifosfato (ATP) permiten a la proteasa desnaturalizar los IkBs mientras que la ubiquitina se respeta y recicla (42). Luego, debido a que los dímeros NFkB ya no van a estar inhibidos por los IkBS, se van a translocar al núcleo, para activar una variedad de genes inmunoreguladores que incluyen a IL-1, TNF-, IL-2, IL-6, IL-8, Factor estimulante de las colonias de granulocitos-macrófagos (GM-CSF), el receptor de IL-2, moléculas de adhesión intercelular (ICAM- 1) y E-selectina (5,15). El NF-KB, también es de importancia crítica en la expresión del VCAM-1, el cual es importante para la adhesión de los eosinófilos (5).

b) Mecanismo contrarregulador del NF-KB: El propio NF-KB aumenta la síntesis de IkB como un mecanismo de retroalimentación negativa, que conduce a la terminación de la activación del NF-KB.

c) Inhibición de la activación transcripcional del NF-KB por los glucocorticoides: El GCR unido al glucocorticoide se transloca al núcleo e interactúa con la subunidad p 65 (Rel A) del NF-KB inhibiendo la activación transcripcional mediada por el NF-KB. Estos hallazgos in vitro sugieren que los complejos NF-kJ3 que no contienen la subunidad p65 podrían ser resistentes a la inhibición por esteroides. Se conocen complejos NF-KB que no poseen la subunidad p 65 en ciertos tipos de celulas linfoides. S.in embargo, la actividad del NF-KB en células linfoides y no linfoides es sensible a los glucocorticoides y no se han encontrado formas de NF-KB resistentes a los mismos.

d) La síntesis del IkB inducida por los glucocorticoides inhibe la actividad del NF-KB: El análisis cinético de la activación del NF-KB reveló que en los primeros 30 minutos siguientes a la estimulación celular, la unión del NF-KB al ADN fue inducida con una cinética normal en las células tratadas con dexametasona, pero que después de ese período desapareció rápidamente en estas células, mientras que en las células no tratadas con dexametasona se mantuvo. La inhibición de la unión del NF-KB al ADN por la dexametasona era dependiente de la síntesis de una nueva proteína: Las células que expresan el GCR tratadas con dexametasona, inducen la síntesis del ARNM (ácido ribonucleico mensajero) del IkB debido a una incrementada transcripción del gen del IkB (la expresión del IkB no se ve afectada).

Luego, otros estudios indicaron que el tratamiento con dexametasona de las células estimuladas con TNF-, produjo la translocación de complejos NF-KB activados del núcleo al citoplasma, mientras que el GCR unido al esteroide permaneció en el núcleo. Todos estos hallazgos son consistentes con la observación de que en células activadas, el IkB recién sintetizado, penetra al núcleo causando el transporte del p65 del núcleo al citoplasma. Sin embargo, esto no explica la inhibición de la actividad del NF-KB por interacciones directas entre el GCR y la p65 porque de ser éste el caso, el GCR unido al asteroide debería ser transportado fuera del núcleo con la p 65. En resumen, la inhibición de la actividad transcripcional del NF-KB por la inducción de la síntesis del IkB se explica de la siguiente manera: Los estímulos extracelulares, inducen una cascada de señalización que activa la IkB Kinasa y lleva a la activación del NF-KB como se describió en el apartado anterior. El GCR se une al glucocorticoide y el complejo se transloca al núcleo, en donde va a estimular la transcripción del gen del IkB. La incrementada transcripción del gen IkB eleva los niveles de la proteína IkB, la cual se transloca al núcleo y se une a complejos NF-KB activados para inducir su salida del núcleo al citoplasma. Esta rápida salida del NFkB al citoplasma inhibe la actividad del NF-KB y produce la finalización de la activación génica mediada por el NF-KB. Los niveles de la proteína IkB en células tratadas con dexametasona no son mucho más altos que los niveles de la misma en células no tratadas, esto debido a que las proteínas IkBs tienen una vida corta porque son rápidamente degradadas. Sin embargo, los niveles de ARNM del IkB si están varias veces incrementados. Así, lo importante es que la concentración crítica de IkB requerida para unirse a complejos NF-KB activados para causar su salida del núcleo al citoplasma son alcanzados mucho más rápido en células activadas tratadas con glucocorticoides que en células activadas no expuestas a los glucocorticoides. Por lo que la activación del NF-kB finalizará en el término de una hora en células tratadas con glucocorticoides, mientras que persistirá por al menos por 4 - 5 horas en células activadas no expuestos a glucocorticoides (15). Ahora es fácil entender, porque las investigaciones se han encaminado a la identificación de inhibidores específicos de la IkB Kinasa o de su sistema de degradación, por ejemplo, ya que estos tendrían potentes acciones anti-inflamatorias e inmunosupresoras sin los efectos adversos asociados con la utilización de glucocorticoides (5,15).

2) B- Otros mecanismos específicos de acción de los Glucocorticoides en Asma:

a) Son potentes inhibidores de la transcripción del gen de la IL-2 en linfocitos T. La transcripción del gen IL-2 está predominantemente regulada por un factor de transcripción nuclear de células T activadas (NF-AT). Un factor de transcripción nuclear también es necesario: este factor parece ser el AP-1, el cual se une directamente al NF-AT para formar un complejo transcripcional. Así, los glucocorticoides inhiben la transcripción del gen de la IL-2 indirectamente por su unión al AP-1. De esta manera se evita la incrementada transcripción del gen de la IL-2 debida al NF-AT.

b) Inhibe la forma indecible de la óxido nitrico sintasa. La óxido nítrico sintasa (NOS) puede ser inducida por varias citoquinas. Esta va a producir una incrementada producción de óxido nítrico (NO), el cual a su vez, puede incrementar el flujo sanguíneo de la vía aérea, la exudación de plasma y puede amplificar la proliferación de linfocitos T colaboradores tipo 2 (Th2) los cuales pueden reclutar eosinófilos en la vía aérea debido a la producción del IL-5 . La formación de la forma inducible de la NOS (iNOS) es potentemente inhibida por los glucocorticoides, posiblemente inactivando el NFkB, que parece ser el factor de transcripción más importante implicado en la regulación de la transcripción del gen de la iNOS.

c) Inhiben varios mediadores de la inflamación. Los glucocorticoides inhiben: La inducción del gen de la ciclooxigenasa inducible (COX-2) en monocitos, células epiteliales, células musculares lisas. Dicha inhibición parece estar mediada al menos parcialmente por la activación del NF-KB. La transcripción del gen de una forma de fosfolipasa A2 citoplasmática, inducida por citoquinas. La síntesis de endotelina1 en pulmón y células epiteliales de la vía aérea talvez por inhibición de factores de transcripción. Los esteroides también pueden modular los efectos de mediadores inflamatorios. Por ejemplo, el leucotrieno B4 (LTB4) y el factor activador de las plaquetas (PAF) inducen la expresión de c-fos y c-jun y por lo tanto del AP-1, en células inflamatorias, cuya activación transcripcional proinflamatoria puede ser inhibida por esteroides.

d) Los Glucocorticoides incrementan la síntesis de mediadores con poder antiinflamatorio: Los esteroides incrementan la síntesis de lipocortina-1 que tiene un efecto inhibitorio sobre la fosfolipasa A2. De esta manera puede inhibirse secundariamente la producción de leucotrienos, prostaglandinas y PAF. Sin embargo, existen dudas sobre la habilidad de los esteroides para inducir la síntesis de lipocortina-1 en algunas células. Los esteroides incrementan la síntesis de un inhibidor de las proteasas secretario por los leucocitos en células epiteliales de la vía aérea al incrementar la transcripción del gen. También, incrementan la síntesis del factor inhibitorio de la migración de los macrófagos (MIF), que tiene un efecto inhibitorio sobre el influjo y la activación de los macrófagos.

e) Los glucocorticoides también tienen acciones sobre diversos receptores: Disminuyen la transcripción del receptor NK 1 que media los efectos inflamatorios de la sustancia P. en las vías aéreas. Esta inhibición puede estar mediada por interacción del asteroide con el AP-1 porque la región del promotor del gen del receptor NK 1 no tiene GRE pero si tiene un elemento de respuesta al AP-1. Previenen la regulación descendente y la reducida transcripción de los receptores 2 en respuesta a la exposición crónica a los 2-agonistas. Inducen el receptor de IL: IL- 1 Rll que no media los efectos antiinflama-torios de la IL- 1, pero que sí se une a la IL-1, por decirlo así, secuestrándola y reduciendo la actividad funcional de la IL-1.

f) Los glucocorticoides incrementan los niveles de enzimas anti-inflamatorias: Incrementan los niveles del ARNm y la expresión de una endopeptidasa neutral en células epiteliales cultivadas lo cual puede incrementar la degradación de péptidos broncoconstrictores como las bradiquininas, taquikininas y endotelina-I. Sin embargo esto no se ha demostrado en todos los estudios. Incrementan los niveles de la enzima convertidora de la Angiotensina, que también degrada la bradiquinina. Reducen la vida de los eosinófilos, ya que los esteroides bloquean los efectos de citoquinas como la IL-5 y GM-CSF lo cual los lleva a la muerte celular programada o apoptosis. Esto quizás, esté mediado por el incremento de la transcripción de endonucleasas específicas por los esteroides.

g) Los esteroides ejercen acciones sobre diversas células: Inhiben la activación de los linfocitos T y bloquean la liberación de las citoquinas, que juegan un papel importante en el reclutamiento de células involucradas en la inflamación (4,10,36,37). Realmente no es difícil imaginarse con todo lo expuesto anteriormente, lo difícil que es el control del asma de un paciente con Asma insensible a esteroides, al verse privado de todos los efectos benéficos de los mismos; peor aún, si pensamos en una agudización grave de la misma, en donde los esteroides deben instaurarse inmediatamente o en un paciente portador de Asma lábil con oscilaciones erráticas de su flujo espiratorio máximo, en donde los esteroides orales o inhalados en altas dosis son necesarios para su mantenimiento. Eventualmente el Asma insensible a esteroides, podría no ser más severa que el asma sensible a esteroides en términos de medidas fisiológicas o funcionales, pero sí es menos controlable y predecible y por lo tanto causa más angustia social, lo cual, obviamente, erosiona la calidad de vida del paciente al restringir su actividad y habilidad funcional (45).

Patogénesis de asma resistente a esteroides.

a- Secreción endógena de cortisol: No se ha demostrado alguna anormalidad en la secreción endógena de cortisol ni en la sensibilidad del eje hipotálamo-hipófisis suprarrenal en pacientes resistentes a glucocorticoides. Además la dexametasona suprime la secreción de cortisol por medio de los receptores de glucocorticoldes presentes en el tejido perihipotalámico, tanto en pacientes sensibles a esteroides como en los resistentes a los mismos (25). Esto indica que ambos grupos de pacientes están en igual riesgo de sufrir los efectos adversos de los mismos (23). Por ésta razón, es necesario identificar a los pacientes insensibles a esteroides, debido a que éstos sólo sufrirían los efectos adversos o las secuelas que conlleva el tratamiento con esteroides sobre todo si se están utilizando en altas dosis y un pequeño o nulo efecto terapéutico (33,26). Estos estudios predicen por lo tanto, que la estructura del GCR es normal debido a que los glucocorticoides actúan vía un único GCR (25).

b- Aclaramiento de glucocorticoides: En un estudio en el cual se le administró una dosis oral única de 40 mg de prednisolona a un grupo de sujetos asmáticos sensibles a glucocorticoides, a otro resistente a los glucocorticoides y a otro grupo de sujetos no asmáticos, no se detectó ninguna diferencia en el aclaramiento de la misma en los tres grupos. Esto indica que no hay ninguna anormalidad de la absorción o eliminación de la prednisolona (10,11,12,25). Sin embargo, debe tenerse en cuenta que el metabolismo de los glucocorticoides puede incrementarse por la inducción de las enzimas P450 por ciertas drogas, lo cual podría llevar a resistencia a esteroides secundaria (2).

Segunda parte en la
edición # 553.
 


(*)   Estudiante de Medicina. Escuela de Medicina. Universidad de Costa Rica. San José, Costa Rica.
(**)  Internista y neumólogo del Laboratorio de Fisiopatología Respiratoria.
      Servicio de Neumología. H.S.J.D, Costa Rica.
      Instructor licenciado de la Cátedra de Fisiopatología Respiratoria de la Escuela de Medicina de la U.C.R.
     Asistente de la Unidad de Cuidado Intensivo Respiratorio. H.S.J.D.
     Member of American Association for Respiratory Care U.S.A.