Rang e Dale: Farmacologia
Controle do tônus da musculatura lisa vascular
especialmente em pessoas com hipertensão. A elastina é substituída por
colágeno sem elasticidade. O trabalho cardíaco (ver Capítulo 22) pode ser
reduzido por aumento da complacência arterial ou por redução da reflexão
da onda arterial (ambos diminuem a pressão de pulso), mesmo que o débito
cardíaco e a pressão arterial média não se alterem. Acima de 55 anos de
idade, a pressão diferencial e o endurecimento aórtico são fatores de risco
importantes para doença cardíaca.
CONTROLE DO TÔNUS DA MUSCULATURA LISA VASCULAR
Além do sistema nervoso simpático (ver Capítulo 15), dois importantes
sistemas fisiológicos que regulam o tônus vascular, o endotélio vascular e o
sistema renina-angiotensina, merecem atenção especial.
ENDOTÉLIO VASCULAR
Um novo capítulo em nossos conhecimentos sobre controle vascular abriu-
se com a descoberta de que o endotélio vascular atua não somente como
barreira passiva entre plasma e líquido extracelular, mas também como
fonte de numerosos e potentes mediadores. Estes controlam ativamente a
musculatura lisa subjacente, bem como influenciam a função plaquetária e
das células mononucleares; os papéis do endotélio na hemostasia e
trombose são discutidos no Capítulo 25. Estão envolvidas várias classes
distintas de mediadores (Figura 23.1).
• Prostanoides (ver Capítulo 18). Uma nova era iniciou-se com a
descoberta da prostaglandina PGI (prostaciclina), por Bunting, 2
Gryglewski, Moncada e Vane (1976). Esse mediador, atuando sobre
receptores IP (ver Capítulo 18), relaxa a musculatura lisa e inibe a
agregação plaquetária por ativação da adenililato ciclase. As células
endoteliais de microvasos sintetizam também a PGE2, que é um
vasodilatador direto e, adicionalmente, inibe a liberação de
norepinefrina das terminações nervosas simpáticas, embora não tenha o
efeito da PGI 2 sobre as plaquetas. Os intermediários endoperóxidos de
prostaglandina (PGG2, PGH2) são fatores de contração derivados do
endotélio que atuam por intermédio dos receptores prostanoides T (TP)
de tromboxanos (TX)
Músculo liso vascular
• O músculo liso vascular é controlado por mediadores secretados por nervos simpáticos (ver
Capítulo 15) e endotélio vascular e por hormônios circulantes
• 2+ A contração da célula muscular lisa é iniciada por uma elevação da [Ca] , que ativa a
i
quinase de cadeias leves da miosina, causando fosforilação da miosina. Alternativamente,
o que ocorre é sensibilização dos mio lamentos ao Ca 2+ por inibição da miosina fosfatase
(ver Capítulo 4)
• Fármacos podem causar contração por meio de um ou mais mecanismos:
– 2+ Liberação de Ca por meio do trifosfato de inositol
– Despolarização da membrana, abrindo os canais de cálcio controlados por voltagem e
causando entrada de Ca2+
– 2+ Aumento da sensibilidade ao Ca por meio de ações sobre a quinase de cadeia leve
da miosina e/ou miosina fosfatase (ver Capítulo 4, Figura 4.9)
• Fármacos causam relaxamento por:
– Inibição da entrada de Ca2+ através dos canais de cálcio operados por voltagem,
direta (p. ex., nifedipino) ou indiretamente por hiperpolarização da membrana (p.
ex., ativadores dos canais de potássio, como o metabólito ativo do minoxidil)
– Aumento do cAMP ou GMPc intracelulares; o cAMP inativa a quinase da cadeia leve
da miosina e facilita o e uxo de Ca2+ 2+ ; o GMPc opõe-se aos aumentos de [Ca]
i
induzidos por agonistas.
• NO (ver Capítulo 21). O fator de relaxamento derivado do endotélio
(EDRF; do inglês, endothelium-derived relaxing factor) foi descrito por
Furchgott e Zawadzki, em 1980, e identificado como NO pelos grupos
de Moncada e de Ignarro (ver Figura 21.2). Tais descobertas
expandiram enormemente nossos conhecimentos sobre o papel do
endotélio. O NO ativa a guanilato ciclase. É liberado de forma contínua
nos vasos de resistência, dando origem ao tônus vasodilatador e
contribuindo para o controle fisiológico da pressão arterial. Além de
causar relaxamento vascular, inibe a proliferação de células musculares
lisas vasculares, a adesão e a agregação plaquetárias e a adesão e a
migração de monócitos; consequentemente, pode proteger os vasos
contra aterosclerose e trombose (ver Capítulos 24 e 25)
• Peptídios. O endotélio secreta vários peptídios vasoativos (ver Capítulo
19 para mecanismos gerais da secreção de peptídios). O peptídio
natriurético C (CNP) (ver Capítulo 22) e a adrenomedulina (um
peptídio vasodilatador originalmente descoberto em um tumor de
suprarrenal – feocromocitoma –, mas expresso em muitos tecidos,
inclusive no endotélio vascular) são vasodilatadores que atuam,
respectivamente, por intermédio do GMPc e do cAMP. A angiotensina
II, formada pela enzima conversora da angiotensina (ECA) na superfície
das células endoteliais (p. 295), e a endotelina são potentes peptídios
vasoconstritores derivados do endotélio
• Fatores de hiperpolarização derivados do endotélio (EDHF; do inglês,
endothelium-derived hyperpolarisation factors). A PGI2 e o NO
hiperpolarizam as células musculares lisas vasculares, o que contribui
para os efeitos relaxantes desses mediadores. Na ausência da síntese de
prostaglandina e de NO, a dilatação e a hiperpolarização dependente do
endotélio em resposta a vários mediadores (incluindo a acetilcolina e a
bradicinina) persistem em alguns vasos. Diversos mediadores derivados
do endotélio foram implicados nesse efeito, incluindo os ácidos
epoxieicosatrienoicos (EET – derivados de enzimas do citocromo P450
endoteliais), diferentes produtos de lipo-oxigenases (LOX), peróxido de
hidrogênio (H2O2), monóxido de carbono (CO), sulfeto de hidrogênio
(H2S) e o CNP – ver Félétou e Vanhoutte (2009). Além desses, estes
autores definem um EDHF adicional, que seria dependente de canais de
potássio ativados por cálcio (KCa) nas células endoteliais. Como o
próprio nome indica, tais canais são ativados por aumento da [Ca2+] i na
célula endotelial.
Além de secretar mediadores vasoativos, as células endoteliais expressam
várias enzimas e mecanismos de transporte que atuam sobre os hormônios
circulantes e são importantes alvos da ação de fármacos. A ECA é um
exemplo particularmente importante (ver pp. 295-296, incluindo Figuras
23.4 e 23.5).
Muitos mediadores derivados do endotélio são mutuamente
antagonistas, evocando a imagem de jogadores de rúgbi que se opõem,
oscilando para a frente e para trás em uma contenda; em momentos de
exasperação, a pergunta é se tudo isso faz sentido ou se o projetista
simplesmente não conseguiu se decidir. Faz-se uma distinção importante
entre mecanismos que são tonicamente ativos em vasos de resistência em
condições basais, pois é esse o caso com a divisão noradrenérgica do
sistema nervoso (ver Capítulo 15), com o NO (ver Capítulo 21) e a
endotelina (pp. 292-294), e aqueles que operam principalmente em resposta
a traumatismo, inflamação etc., como ocorre com a PGI 2. Alguns dos que pertencem ao segundo grupo podem ser funcionalmente redundantes,
representando talvez vestígios de mecanismos que foram importantes na
evolução, ou podem, simplesmente, estar tomando fôlego na linha lateral do
campo e estão prontos para voltar à briga se chamados pela ocorrência de
alguma agressão vascular. Evidências para tal papel de “reforço” vêm, por
exemplo, de camundongos que não contêm o receptor IP para PGI 2; eles têm pressão arterial normal e não desenvolvem trombose espontânea, mas são mais sensíveis a estímulos vasoconstritores e trombóticos do que seus
congêneres selvagens (Murata et al., 1997).
Endotélio na angiogênese
Como foi esboçado no Capítulo 9, a função de barreira do endotélio
vascular difere acentuadamente entre órgãos distintos, e seu
desenvolvimento durante a angiogênese é controlado por vários fatores de
crescimento, incluindo o fator de crescimento endotelial vascular (VEGF;
do inglês, vascular endothelial growth factor) e vários fatores específicos
de tecidos, como o VEGF de glândulas endócrinas. Estes têm funções em
processos de reparo e patogênese (p. ex., crescimento tumoral e
neovascularização no olho – importante causa de cegueira em pacientes
com diabetes melito). Esses fatores e seus receptores são alvos
potencialmente frutíferos para desenvolvimento de fármacos e novas
terapias (inclusive terapias gênicas, ver Capítulo 5).
Endotelina
■ Descoberta, biossíntese e secreção
Hickey et al. descreveram um fator vasoconstritor produzido por culturas de
células endoteliais em 1985. Ele foi identificado como endotelina (ET), um
peptídio com 21 resíduos, por Yanasigawa et al. (1988), que conseguiram,
em espaço de tempo impressionantemente curto, o isolamento, a análise e a
clonagem do gene para esse peptídio, que, naquele tempo, era o
vasoconstritor mais potente conhecido.4
Tabela 23.1 Distribuição de endotelinas e receptores de
endotelinas em vários tecidos.a
Endotelina Receptor de endotelina
Tecidos 1 2 3 ET ET AB
Tecido vascular
++++ – – +
Endotélio
Músculo liso + – – ++ –
Cérebro +++ + + +++
Rins ++ ++ + + ++
Intestinos + + +++ + +++
Suprarrenal + – +++ + ++
a Níveis de expressão de endotelinas ou do mRNA do receptor e/ou endotelinas imunorreativas: ++++, mais alto; +++, alto;
++, moderado; +, baixo.
(Adaptada de Masaki, T., 1993. Endocr. Rev. 14, 256-268.)
▼ Três genes codificam diferentes sequências (ET-1, ET-2 e ET-3), cada
um com uma estrutura distinta “em cajado de pastor” produzida por
duas pontes dissulfeto internas. Essas isoformas se expressam
diferentemente em órgãos como o cérebro e as suprarrenais (Tabela
23.1), sugerindo que as endotelinas tenham funções além do sistema
cardiovascular, e isso é apoiado por observações em camundongos em
que o gene que codifica ET-1 se desagrega (ver adiante). A ET-1 é a
única endotelina presente nas células endoteliais e também se expressa
em muitos outros tecidos. Sua síntese e ações são resumidas,
esquematicamente, na Figura 23.2. A ET-2 se distribui muito menos
amplamente: está presente nos rins e no intestino. A ET-3 está presente
em cérebro, pulmões, intestino e suprarrenal. A ET-1 é sintetizada a
partir de uma molécula precursora com 212 resíduos (pré-pró-ET), que
é processada dando origem a uma “ET-1 grande” e finalmente clivada
por uma enzima conversora de endotelina para produzir ET-1. Ocorre a
clivagem, não na posição Lis-Arg ou Arg-Arg habitual (ver Capítulo
19), mas em um par Trp-Val, o que indica a ação de uma endopeptidase
muito atípica. A enzima conversora é uma metaloprotease e é inibida
por fosforamidona (uma ferramenta farmacológica, mas sem uso
terapêutico). A ET-1 grande é convertida em ET-1 no meio intracelular e
também na superfície das células endoteliais e de células da
musculatura lisa.
Os estímulos para síntese de endotelina incluem muitos mediadores
vasoativos liberados por traumatismo ou inflamação, incluindo plaquetas
ativadas, endotoxina, trombina, várias citocinas e fatores de crescimento,
angiotensina II, hormônio antidiurético (ADH; do inglês, antidiuretic
hormone), epinefrina, insulina, hipoxia e pequenas tensões de cisalhamento.
Entre os inibidores da síntese de endotelina, citam-se NO, peptídios
natriuréticos, PGE 2, PGI2, heparina e altas tensões de cisalhamento.
A liberação da ET-1 é mal compreendida. A ET-1 pré-formada pode ser
armazenada em células endoteliais, embora provavelmente não em
grânulos. A concentração de ET-1 no plasma é extremamente baixa (< 5
pmol/ ℓ ) para ativar os receptores de endotelina, mas as concentrações no
espaço extracelular, entre o endotélio e a musculatura lisa vascular, são
provavelmente muito mais altas, uma vez que os antagonistas dos
receptores de endotelina (ver adiante) causam vasodilatação quando
infundidos diretamente na artéria braquial, implicando a atividade
vasoconstritora tônica mediada por ET-1 na vasculatura de resistência. A
ET-1 tem meia-vida de eliminação plasmática de menos de 5 min, apesar de
uma duração muito maior de ação após administração intravenosa, e a sua
depuração ocorre principalmente nos pulmões e nos rins.
Figura 23.2 Síntese, ações e efeitos da endotelina-1 (ET-1). O esquema mostra apenas algumas das ações mais importantes. IL-1, interleucina-1; LDL, lipoproteína de baixa densidade; MAPK, proteinoquinase ativada por mitógenos; NO, óxido nítrico; PGI , 2 prostaglandina I . 2
Tabela 23.2 Receptores de endotelinas.
Receptor A nidade Resposta farmacológica
ET ET-1 = ET-2 > ET-3 A de aldosterona Vasoconstrição, constrição brônquica, estimulação da secreção
ET ET-1 = ET-2 = ET-3 Vasodilatação, inibição da agregação plaquetária ex vivo B
(De Masaki, T., 1993. Endocr. Rev. 14, 256–268.)
■ Receptores e efeitos da endotelina
Há dois tipos de receptores de endotelina, designados ETA e ETB (Tabela
23.2), ambos acoplados a proteínas G (ver Capítulo 3). A resposta global
predominante é vasoconstrição. Uma questão-chave não resolvida é o
mecanismo molecular preciso da resposta vasoconstritora prolongada,
mencionada anteriormente; a dissociação da ET-1 dos receptores ETA é lenta em comparação com outras dissociações de agonistas
peptídicos/receptores, com meia-vida de cerca de 6 h, como esperado se as
respostas constritoras de longa duração se deverem à dissociação agonista
lenta. No entanto, a ligação não é irreversível – importante quando se
considera possíveis indicações terapêuticas para antagonistas (Davenport et
al., 2016).
▼ A ET-1 ativa, preferencialmente, os receptores ETA. O RNA
mensageiro para o receptor ETA se expressa em muitos tecidos
humanos, incluindo musculatura lisa vascular, coração, pulmões e rins.
Não se expressa no endotélio. As respostas mediadas pelo ETA incluem
vasoconstrição, constrição brônquica e secreção de aldosterona. Os
receptores ETA são acoplados à fosfolipase C, que estimula as trocas
Na+/H+, a proteinoquinase C e a mitogênese, bem como causam
vasoconstrição por meio da liberação de Ca2+ mediada pelo trifosfato de
inositol (ver Capítulo 3). Há vários antagonistas parcialmente seletivos
do receptor ETA, incluindo BQ-123 (um pentapeptídio cíclico) e
diversos fármacos não peptídicos ativos por via oral (p. ex., bosentana,
um antagonista ETA/ETB misto, e ambrisentana, seletiva para ETA,
usados no tratamento de hipertensão arterial pulmonar – ver pp. 307-
308). Os receptores ETB são ativados em um grau semelhante pelas três
isoformas de endotelina, mas a sarafotoxina S6c (um peptídio com 21
resíduos que compartilha a estrutura em cajado das endotelinas e foi
isolado do veneno de uma serpente africana) é um agonista seletivo e
demonstrou-se útil como ferramenta farmacológica para estudar o
receptor ET B. O RNA mensageiro para o receptor ETB se expressa,
principalmente, no cérebro (especialmente no córtex cerebral e no
cerebelo), com expressão moderada em aorta, coração, pulmões, rins e
suprarrenais. Diferentemente do receptor ETA, expressa-se altamente no
endotélio, onde causa vasodilatação por estimular a produção de NO e
PGI2, mas também está presente na musculatura lisa vascular, onde
inicia vasoconstrição como o receptor ETA. Os receptores ETB têm um
papel na eliminação de ET-1 da circulação, e os antagonistas de ET com
afinidade pelos receptores ETB, consequentemente, aumentam a
concentração plasmática de ET-1, complicando a interpretação dessas
concentrações durante os experimentos com esses fármacos.
■ Funções da endotelina
A ET-1 é um mediador local, e não um hormônio circulante, embora
estimule a secreção de vários hormônios (ver Tabela 23.1). A administração
de um antagonista do receptor ETA ou de fosforamidona na artéria braquial aumenta o fluxo sanguíneo no antebraço; além disso, antagonistas do
receptor ETA diminuem a pressão arterial, sugerindo que a ET-1 contribua para o tônus vasoconstritor e para o controle da resistência vascular periférica nos humanos. As endotelinas têm várias outras funções possíveis,
afetando os seguintes:
• Liberação de vários hormônios, inclusive o peptídio natriurético atrial, a
aldosterona, a epinefrina e os hormônios hipotalâmicos e hipofisários
• Natriurese e diurese via ações de ET-1 derivada do ducto coletor
atuando sobre receptores ETB nas células epiteliais tubulares
• Síntese de tireoglobulina (a concentração de ET-1 nos folículos da
tireoide é extremamente alta)
• Controle do fluxo sanguíneo uteroplacentário (a ET-1 é abundante no
líquido amniótico)
• Vasospasmos renal e cerebral (Figura 23.3)
• Desenvolvimento do sistema cardiorrespiratório (caso o gene ET-1 seja
adulterado experimentalmente em camundongos, ocorrem anomalias de
desenvolvimento dos tecidos do arco faríngeo e os homozigotos morrem
de insuficiência respiratória ao nascimento, e os antagonistas do
receptor ET são teratogênicos, causando distúrbios do desenvolvimento
cardiorrespiratório).