14.2. Resistência à insulina e disfunção endotelial

Resistência à insulina e disfunção endotelial

 

 

Maria Lucia Elias Pires

Júlia Barros Vargas

 

INTRODUÇÃO

 

A manutenção da glicemia normal depende predominantemente da

capacidade funcional das células pancreáticas em secretar insulina e da

sensibilidade tecidual à ação desse hormônio. A resistência à insulina (RI)

ocorre quando há diminuição na sensibilidade e na responsividade das

células-alvo aos níveis normais de insulina circulante, que resulta em

hiperinsulinemia compensatória na tentativa de se obter uma resposta

fisiológica adequada.1,2

O endotélio vascular é formado por um conjunto de células

homogêneas, com elevada atividade metabólica, que reveste a parede

luminal de todo o leito vascular. Ele exerce papel fundamental na

homeostase vascular, tendo importante participação não somente na

modulação do tônus vascular, ao produzir diferentes substâncias vasoativas,

mas também em outras funções homeostáticas e celulares, como ativação

plaquetária, trombogênese e nos processos imunes e inflamatórios. Dentre

as substâncias vasoativas por ele produzidas, destaca-se o óxido nítrico

(NO), importante vasodilatador e mediador de várias funções protetoras

exercidas pelo endotélio saudável.3-5

Quando eventos fisiopatológicos exercem efeito deletério sobre a

integridade e a funcionalidade do endotélio, instala-se a disfunção

endotelial, ou seja, o endotélio torna-se incapaz de exercer sua função

regulatória normal e de manter a homeostase vascular. Esse quadro

disfuncional caracteriza-se pelo desequilíbrio na produção endotelial de

mediadores que regulam o tônus vascular (fatores vasoconstritores e

relaxantes), a agregação plaquetária, a coagulação e a fibrinólise (pró-

coagulantes e anticoagulantes), assim como pela produção de inibidores e

promotores do crescimento e da proliferação celular. A disfunção endotelial

leva a um desequilíbrio no tônus vascular com predomínio vasoconstritor e

à indução da inflamação, ambos estímulos para instalação e progressão da

aterosclerose.2,5

A insulina exerce ações glicorregulatórias e hemodinâmicas que se

relacionam com o endotélio vascular. Atua nas células vasculares,

regulando o crescimento celular, a expressão de genes, a síntese proteica e a

redução do influxo de cálcio, além disso, estimula a produção de óxido

nítrico no endotélio. Sua ação vasodilatadora é bem reconhecida e esse

efeito está relacionado com liberação de NO, um gás solúvel sintetizado

pelas células endoteliais, macrófagos e certo grupo de neurônios do cérebro.

É um importante sinalizador intracelular e extracelular, que tem, entre

outros efeitos, o de relaxamento do músculo liso, o que provoca a

vasodilatação.2,6

A insulina em concentrações fisiológicas tem efeito antiaterogênico

mediado pelo NO, mas pode perdê-lo nos estados de RI. Há evidências,

clínicas e epidemiológicas, de que a hiperinsulinemia associada à

resistência à insulina seja um fator independente de risco cardiovascular.4

Em condições de hiperinsulinemia e RI, a insulina torna-se um peptídeo

com atividade intensamente aterogênica, que estimula a produção de

lipídios, a proliferação da célula muscular lisa, a síntese de colágeno e a

produção de vários fatores de crescimento, ao mesmo tempo que a liberação

mediada pela insulina de NO está comprometida e sua ação vasodilatadora,

reduzida.2,7

A RI é a condição de base em várias situações clínicas, tais como

doenças cardiovasculares e metabólicas, como hipertensão, doença arterial

coronariana, diabetes mellitus, obesidade e dislipidemia. Ela contribui para a disfunção endotelial nesses estados por promover o desenvolvimento da

aterosclerose característica dessas doenças, gerando inflamação, trombose,

rigidez das paredes arteriais e redução da regulação do tônus e fluxo

arteriais. A RI habitualmente precede, em muitos anos, o diagnóstico dessas

doenças e pode ser detectada mesmo antes de qualquer grau de intolerância

à glicose ser evidente. Nos casos de diabetes mellitus tipo 2 (DM2), ao

diagnóstico, grandes prejuízos ao endotélio vascular já foram estabelecidos

na maioria dos pacientes. O estresse oxidativo é um dos principais

mecanismos envolvidos na disfunção endotelial induzida pela

hiperinsulinemia.6,7

 

FISIOLOGIA DO ENDOTÉLIO

 

O endotélio íntegro representa uma interface biológica entre os

componentes do sangue, e os tecidos, formando uma rede de proteção que

permite melhor fluidez e evita a coagulação do sangue. Por ser alvo e

também origem de várias substâncias, o endotélio pode ser considerado um

órgão endócrino ativo que, em resposta a diversos estímulos, sintetiza e

libera substâncias vasoativas de ação sinérgica, antagônica ou

complementar, desempenhando papel fundamental na regulação da

circulação.3

Importantes funções têm sido atribuídas ao endotélio, destacando-se sua

participação na regulação do tônus vascular, da trombogênese e fibrinólise,

da ativação e inibição plaquetárias, da adesão de leucócitos ao endotélio, na

interação com o metabolismo das lipoproteínas, na regulação do

crescimento vascular e na resposta imune e inflamatória.3

O controle do tônus vascular depende de influências intrínsecas, como

substâncias humorais e vasoativas derivadas do próprio endotélio vascular,

que interagem com o músculo liso para, em conjunto com as influências

extrínsecas, definir o lúmen vascular destinado à passagem do sangue.8

O endotélio libera diversos fatores de relaxamento e vasoconstrição.

Entre os fatores de relaxamento derivados do endotélio (EDRF), destacam-

se o NO, a prostaciclina (PGI2) e o fator hiperpolarizante do endotélio

(EDHF). Os fatores endoteliais que promovem vasodilatação, de modo

geral, exercem também efeito de diminuição da agregação plaquetária e da adesão dos leucócitos, além de estimular os fatores de transcrição que

regulam a atividade gênica, promovendo menor crescimento celular. O

endotélio vascular é igualmente capaz de produzir substâncias de ação

vasoconstritora (EDCF), tais como a endotelina-1, o vasoconstritor mais

potente conhecido produzido no endotélio; o tromboxano A2; a angiotensina

II e o ânion superóxido (O –), que, apesar de desempenharem importante 2

papel fisiológico na manutenção da homeostasia vascular, podem

apresentar-se desproporcionalmente elevados em algumas condições

fisiopatológicas e induzir disfunção endotelial. Os fatores endoteliais que

promovem vasoconstrição, ao contrário, facilitam ou induzem a adesão

plaquetária e leucocitária, além de estimular crescimento e proliferação

celulares por meio da ativação de outros fatores de transcrição e de

modulação gênica. A função vasomotora anormal do endotélio, além de ser

um marco indiscutível dos estágios iniciais da aterosclerose, pode ocorrer

antes das alterações estruturais dos vasos.5,9-11

Dentre os fatores vasodilatadores, os mais bem caracterizados são o

óxido nítrico (NO), gás formado a partir da ativação da enzima sintetase do

óxido nítrico endotelial (eNOS), que catalisa a conversão da L-arginina em

NO e L-citrulina, e a prostaciclina (PGI2), prostanoide vasoativo liberado a

partir da ação da ciclo-oxigenase sobre o ácido araquidônico da membrana

celular. Ambos podem ser liberados por meio de estímulos físicos, como a

força de arraste e tensão de cisalhamento (shear stress) exercidas pelo fluxo

sanguíneo e, também, pelo estímulo hormonal (insulina).5,12

Dos fatores de relaxamento, o NO é considerado o vasodilatador

endógeno mais potente e protetor vascular contra a aterosclerose. Em

condições normais, inibe a vasoconstrição, a inflamação, a oxidação, a

proliferação das células musculares lisas vasculares (CMLV) e a agregação

plaquetária (trombose). Porém, em estados de RI, como em hipertensão

arterial, dislipidemia, diabetes mellitus, tabagismo e outras situações

patológicas, esses mecanismos inibitórios protetores desaparecem pela

menor produção de óxido nítrico, propiciando a progressão da lesão

vascular.5,10,11,13

A reatividade vascular também pode ser modulada pelo fator

hiperpolarizante do endotélio (EDHF), possivelmente um mediador

químico autônomo, independente do NO e da PGI . É provável que vários 2 fatores distintos possam desempenhar o papel do EDHF. Entre os

candidatos mais prováveis para esse papel estão os epoximetabólitos do

ácido araquidônico, que têm propriedades anti-inflamatórias, e o peróxido

de hidrogênio (H 2O2), que pode potencialmente aumentar a inflamação e

promover hipertrofia vascular. Assim, 2 fatores liberados do endotélio, com

semelhantes efeitos agudos na musculatura lisa vascular, podem ter

diferentes consequências a longo prazo no que se refere a proteção ou

promoção da doença vascular.5,9

Em concentrações fisiológicas, o óxido nítrico (NO) e o ânion

superóxido (O –) exercem efeitos antagônicos no tônus vascular, sendo os 2

ânions superóxido mediadores do controle do tônus e da motricidade

vascular normal. Todavia, em concentrações elevadas, esses ânions

interferem na biodisponibilidade do NO ou na sua formação, o que resulta

em disfunção da parede vascular. A reação entre essas 2 substâncias pode,

ainda, produzir substâncias potencialmente deletérias e causar disfunção

endotelial.9

As células endoteliais são capazes de produzir, ainda, um grande

número de fatores relacionados com a coagulação sanguínea, como o agente

trombolítico ativador do plasminogênio tecidual (t-PA) e a

trombomodulina, que agem evitando a coagulação descontrolada. Da

mesma forma, a PGI 2 e o NO suprimem a ativação e a adesão plaquetária à

parede vascular. Em contraste a estas ações antiaterogênicas, o endotélio

vascular também secreta substâncias com propriedades trombogênicas,

como o inibidor do fator ativador do plasminogênio (PAI-1) e o fator de von

Willebrand. Contudo, normalmente existe equilíbrio dinâmico entre esses 2

estados, o que permite que a célula endotelial retorne ao seu estado basal,

uma vez que o estímulo trombogênico tenha cessado.5

O endotélio, como interface entre os elementos circulantes do sangue e

os tecidos do organismo, representa uma barreira primordial de proteção

quanto a qualquer tipo de agressão. A célula endotelial, em vigência de

lesão ou doença, libera moléculas de adesão que têm o NO como principal

modulador. Elas evitam a ruptura da integridade vascular durante o

processo inflamatório e facilitam o rolamento e a adesão dos leucócitos à

parede vascular. Entre elas estão selectinas (E, P e L), integrina LFA-1 (fator associado à função dos linfócitos), CAM-1 (molécula de adesão

intercelular) e VCAM-1 (molécula de adesão celular vascular).9,14

 

AÇÃO DA INSULINA NO ENDOTÉLIO VASCULAR

 

A insulina é um peptídeo que atua no endotélio vascular estimulando a

produção de óxido nítrico (NO), um potente vasodilatador endógeno e

considerado o principal protetor contra a doença aterosclerótica por inibir as

diversas vias envolvidas na aterogênese. Em condições normais, o óxido

nítrico endotelial (NO e) inibe a vasoconstrição, a proliferação celular e a

agregação plaquetária. A liberação insulinomediada de NO , além de e

induzir vasodilatação, aumenta a captação celular de glicose e o seu

metabolismo.6,9

Em condições de hiperinsulinemia, a insulina torna-se um peptídeo com

atividade intensamente aterogênica. Nessas condições, há menor produção

de óxido nítrico, além da estimulação à síntese de endotelina-1, potente

vasoconstritor; à produção de lipídios e de vários fatores de crescimento,

como também à proliferação de células musculares lisas e à síntese de

colágeno. Estas 2 últimas ações parecem estar associadas a altas

concentrações de insulina.4,6

No que se refere à ação da insulina em nível celular, ela se liga aos seus

receptores de superfície na célula endotelial, dando início a uma cascata de

eventos que culmina em diversos efeitos biológicos. Esses receptores são

membros da família IRS (insulin receptor substrate) e Shc. A partir dessa

ligação, a cascata pode seguir 2 caminhos. O primeiro é a ativação de

fosfatidilinostosol-3-quinase (PI3K). Essa via é a principal responsável

pelos efeitos metabólicos da insulina na captação de glicose e na inibição da

gliconeogênese no fígado. Essa ação é mediada pela translocação do

transportador GLUT-4 até a superfície celular no músculo esquelético.9

A segunda via é ativada por um defeito na autofosforilação da tirosina e

pela fosforilação da serina e da treonina. Esse erro, ao estimular a Ras-

mitogen activated kinase (MAPK), promove os efeitos de diferenciação,

proliferação, crescimento celular e aterogênese da insulina.10,11,15,16 A Figura

14.2.1 ilustra as vias de sinalização da insulina.

Figura 14.2.1 Características gerais das vias de transdução de sinal da insulina. Adaptada

 

de Kim 15 et al ., 2006. ET-1 = endotelina-1; eNOS = sintetase do óxido nítrico; GLUT-4 = transportador de glicose; NO = óxido nítrico; IRS-1 = substrato do receptor de insulina-1.

 

Efeitos da nalização celular da insulina sobre o endotélio vascular

 

Os principais efeitos da insulina sobre o endotélio vascular são descritos

a seguir:

 

■ Produção de óxido nítrico: envolve o receptor de insulina IRS-1, que se liga e ativa a via da

PI3K, a qual, por meio de uma cascata de reações que envolve o NADPH e a L-arginina,

promove a fosforilação da eNOS, resultando no aumento da atividade desta enzima e,

consequentemente, na produção de NO 10,11 .

e

■ Expressão de moléculas de adesão: é regulada pela insulina, que estimula a expressão de

moléculas ao endotélio vascular, como a E-selectina, ICAM (molécula de adesão intercelular) e

VCAM (molécula de adesão celular vascular). Este efeito é dependente do caminho da MAPK,

mas não da PI3K.15

■ Efeitos hemodinâmicos: o aumento do fluxo sanguíneo é a principal consequência da

vasodilatação decorrente da produção de NO estimulada pela insulina no endotélio. Essa e

vasodilatação ocorre em 2 fases. Primeiro, ocorre dilatação das arteríolas terminais, o que

aumenta o número de capilares perfundidos (recrutamento capilar) em poucos minutos, sem,

entretanto, aumentar o fluxo sanguíneo total. Depois, há relaxamento das grandes veias de

resistência, o que aumenta o fluxo total de sangue dentro de 30 minutos após a estimulação pela

insulina (o fluxo máximo é atingido dentro de 2 h).15

Dessa forma, o NO é o determinante fisiológico da ação da insulina sobre o metabolismo da

glicose, já que a ativação de vias específicas da insulina no músculo esquelético resulta no

aumento da captação de glicose e no aumento do fluxo sanguíneo para este tecido. O fluxo

sanguíneo aumentado pela vasodilatação permite a chegada de insulina ao músculo esquelético,

garantindo, portanto, a captação da glicose e mantendo os níveis plasmáticos de insulina e glicose

dentro dos limites fisiológicos. Assim, a ação conjunta da insulina no metabolismo e no leito

vascular resulta na regulação da glicemia e da homeostase.15,17,18

Como o metabolismo da glicose está associado ao fluxo sanguíneo, alterações metabólicas

irão induzir alterações no fluxo sanguíneo. Sendo assim, inibidores do NO que bloqueiam o

recrutamento capilar mediado pela insulina causam redução concomitante na utilização de

glicose.15

■ Efeito hemodinâmico opositor: além da ação vasodilatadora, a insulina desempenha outro efeito

biológico que causa impacto na hemodinâmica. Ela estimula a secreção do vasoconstritor

endotelina-1 (ET-1) pela via MAPK. O bloqueio da ET-1 ou da via MAPK potencializa o efeito

vasodilatador da insulina. A Figura 14.2.2 ilustra as ações hemodinâmicas da insulina.

 

Figura 14.2.2 A resistência à insulina gera um desequilíbrio entre os efeitos pró-hipertensivos e anti-hipertensivos da insulina, exacerbado pela hiperinsulinemia compensatória. SNS = sistema nervoso simpático; ET-1 = endotelina-1; NO = óxido nítrico.

Adaptada de Kim 15 et al .), 2006.

Em pessoas saudáveis, a insulina também causa uma estimulação

simpática do endotélio pelo aumento da concentração de norepinefrina no

plasma. Esse efeito acaba por se opor ao efeito vasodilatador da insulina.

Finalmente, a insulina estimula o sistema renina-angiotensina, aumentando

a reabsorção renal de sódio e favorecendo, assim, a expansão do fluido

intravascular, o que predispõe a hipertensão. O desequilíbrio entre as ações

vasodilatadoras e vasoconstritoras da insulina é um importante fator na

patogênese da disfunção endotelial, em geral, presente nos estados de

RI.11,15

 

Ações do oxigênio e da glicose no endotélio

 

O oxigênio e a glicose, apesar de serem moléculas indispensáveis à

sobrevivência dos organismos aeróbicos, apresentam elevado grau de

toxicidade celular e são capazes de provocar danos significativos aos

processos fisiológicos do organismo. Quando presentes em altas

concentrações, essas moléculas são associadas à formação de substâncias

reativas que danificam a estrutura e a função celular.5

O oxigênio é essencial para a oxidação de compostos orgânicos e

produção de energia para o metabolismo celular. Fisiologicamente, uma

pequena quantidade do oxigênio consumido (2% a 5%) é reduzida,

produzindo uma variedade de substâncias químicas altamente reativas,

denominadas espécies reativas do oxigênio (ERO ou ROS, do inglês

reactive oxygen species). As ROS, em altas concentrações, podem provocar

injúria tecidual e danificar organelas celulares, ácidos nucleicos, lipídios e

proteínas.5,12

A principal via de metabolismo do oxigênio no organismo envolve a sua

completa redução em água, incorporando 4 elétrons ao final da cadeia de

transporte de elétrons no interior da mitocôndria. Se houver, ao longo da

cadeia respiratória, redução do oxigênio com número menor de elétrons,

haverá produção de ROS, como o superóxido (O –• 2 + e – → O 2), o peróxido

de hidrogênio (O + e– + 2H+ → H O ) e a hidroxila (H O + e– → OH• + 2 2 2 2 2

OH•).12

Sob condições normais, o balanço entre as ROS e as moléculas

antioxidantes (sintetizadas pela própria célula em oposição à ação oxidante), é suficiente para a manutenção de um estado redox ideal

necessário ao bom funcionamento do metabolismo e, consequentemente,

dos diversos órgãos do corpo. Entretanto, acréscimo nos agentes oxidantes

ou decréscimo no sistema antioxidante pode destruir esse equilíbrio. Esse

estado de desequilíbrio é conhecido como estresse oxidativo, condição que

pode provocar injúria tecidual, danificar organelas celulares e moléculas

biológicas, inclusive carboidratos, ácidos nucleicos, lipídios e proteínas,

modificando suas estruturas e funções, sendo associado a vários estados

patológicos.12

É bem conhecido o fato de que a hiperglicemia é capaz de provocar

intenso desequilíbrio na produção de substâncias vasoativas derivadas do

endotélio, promovendo tanto a elevação de fatores constritores quanto

redução significativa da biodisponibilidade de fatores relaxantes, alterando

a integridade do endotélio e predispondo-o a doenças. Esse desequilíbrio

cria um ambiente pró-inflamatório e pró-trombótico diretamente

relacionado com a patogênese da aterosclerose, da hipertensão arterial, da

doença coronariana e da angiopatia diabética.

Uma via comum para lesão celular induzida por hiperglicemia é a

formação e o acúmulo intracelular de ROS. Níveis elevados de glicose

geram alto gradiente de próton na cadeia respiratória mitocondrial, o que

eleva a produção mitocondrial de ROS que, por sua vez, ocasiona o

acúmulo de produtos intermediários do transporte de elétrons geradores de

superóxidos, aumentando o acúmulo de ROS.

Esse estresse oxidativo está associado à estimulação da ligação de

serinas/treoninas quinases aos IRS-1, o que impede a ativação da via da

PI3K, que resulta na diminuição da translocação do GLUT-4 e do transporte

de glicose. Além disso, as ROS ativam a sinalização pró-inflamatória,

inclusive as interleucinas IL-6, IL-1 e o fator de necrose tumoral (TNF-α).15

Outro importante efeito da hiperglicemia é induzir o desacoplamento da

sintetase do NO e, levando à transferência incompleta dos elétrons do NOe,

que são captados pelo O molecular, gerando o radical superóxido. Este é 2

um dos principais mecanismos que ligam as alterações metabólicas à

disfunção endotelial.

O NO e o O – 2 exercem efeitos antagônicos no tônus vascular e podem

reagir um com o outro para formar peroxinitrito, substância altamente

reativa e potencialmente deletéria. Em concentrações fisiológicas, os ânions

superóxido são mediadores do controle do tônus e da motricidade vascular

normal. Todavia, em concentrações elevadas interferem na função

endotelial vascular e na formação e biodisponibilidade do NO, o que resulta

em disfunção da parede vascular.

São mecanismos causais da disfunção endotelial nos estados de RI e

DM: alteração de vias de sinalização que levam à inativação do NO , e

ativação do endotélio por moléculas pró-inflamatórias, disfunção

mitocondrial e aumento do estresse oxidativo na vasculatura, os quais

podem ser particularmente importantes de acordo com fatores genéticos

predisponentes.2,15

O excesso de glicose exerce ação deletéria no endotélio e pode causar

ou agravar a RI, sendo o aumento do estresse oxidativo um dos

responsáveis pela lesão endotelial. Os principais mecanismos pelos quais a

hiperglicemia causa alterações vasculares são:

 

■ Glicação não enzimática de proteínas intra e extracelulares, formando produtos finais de glicação

avançada (AGES).

■ Metabolismo da glicose via aldose-redutase, com alterações da concentração de sorbitol-

mioinositol.

■ Aumento da via de biossíntese da hexosamina. ■ Aumento da síntese de novo do diacilglicerol proveniente de intermediários glicolíticos e

subsequente ativação da via da proteína quinase C.

■ Aumento da oxidação de proteínas e lipídios.

 

■ Produtos finais de glicação avançada (AGES): a hiperglicemia e o estresse oxidativo levam ao

aumento da produção de AGES. Esses produtos inibem a fosforilação de IRS-1 e IRS-2 pela

ligação da insulina, o que impede a ativação da via PI3K, resultando na diminuição da glicogênio

sintetase no músculo. Além disso, os AGES produzem ROS e aumentam o estresse oxidativo

pela ativação da NAPH oxidase.15,18

■ Via de biossíntese da hexosamina (HSP): sob condições metabólicas comuns, 2% a 5% da

glicose que entram nas células são direcionadas para a via de hexosamina. Durante a

hiperglicemia, no entanto, o aumento da disponibilidade de nutrientes desvia o excesso de glicose

para esta via. O produto final da via da hexosamina, UDP-N-acetilglicosamina, é o substrato para

a glicosilação de fatores de transcrição intracelular, que afeta a expressão de muitos genes. Essa

via tem sido associada a disfunção endotelial e microvascular. Dessa forma, o aumento do fluxo

por esta via é outro possível mecanismo pelo qual a hiperglicemia causa RI. A HSP funciona

como um sensor que causa modificações nos sítios de fosforilação de proteínas envolvidas na

sinalização da insulina, como IRS-1, reduzindo, com isso, a translocação de GLUT-4 e a captação

de glicose.15

 

Ação dos lipídios no endotélio

 

Níveis elevados de ácidos graxos livres (AGL), observados em doenças

como diabetes, obesidade e dislipidemias, representa outro fator importante

para o desenvolvimento de RI. A aterosclerose altera o fluxo laminar,

interferindo, assim, no shear stress e nas características basais da produção

de NO. Como na hiperglicemia, os ácidos graxos livres induzem estresse

oxidativo; causam disfunção nas mitocôndrias, reduzindo a oxidação

mitocondrial. Além disso, e inibem as proteínas de ligação IRS-1, PAI-1,

IL-6 e as proteínas quimioatraentes de monócitos, pelo aumento da

expressão da NADPH oxidase.2,15

A elevação da produção de ROS em resposta aos AGL leva ao aumento

de outras citocinas inflamatórias, tais como TNF-α, IL-1, IL-4, IL-6 e IL-8.

TNF-α e ROS interferem na via de sinalização da insulina por fosforilar a

proteína inibitória IKKb, que estimula a fosforilação do IRS-1 pelas serinas

quinases, aumentando a resistência dos tecidos à insulina.16

A obesidade tem papel importante no desenvolvimento da RI. Algumas

substâncias produzidas pelos adipócitos, as adipocinas, têm efeitos notáveis

na disfunção endotelial. São elas: leptina, resistina e adiponectina.16 A

leptina regula o apetite, a massa corporal e a termogênese. Os receptores de

leptina estão presentes no endotélio, onde esse peptídeo ativa o sistema

nervoso simpático, estimula a angiogênese, aumenta a agregação

plaquetária e a produção de superóxido. A resistina antagoniza as ações da

insulina e pode causar diminuição da tolerância à glicose. A adiponectina

tem efeitos anti-inflamatórios, antiaterogênicos e sensibilizadores, pois

estimula a produção de óxido nítrico pelas células endoteliais, via aumento

da fosforilação da AMPK.2,17,19

 

Resistência à insulina e disfunção endotelial

 

A disfunção endotelial é considerada o evento inicial de uma série de

doenças de natureza inflamatória ou imune, que representa lesão inicial da

aterosclerose. A RI é considerada um fator de risco independente para

aterosclerose por causar disfunção endotelial, que está presente em estados patológicos, tais como DM, síndrome metabólica, hipertensão arterial e

dislipidemia. Ela contribui para o desenvolvimento da aterosclerose

característica dessas doenças por promover inflamação, trombose, rigidez

arterial e redução da regulação do tônus e fluxo arteriais. A disfunção

endotelial é preditora de eventos cardiovasculares e surge nas fases iniciais

da doença aterosclerótica.2,14

A disfunção endotelial causada pela RI pode ser detectada mesmo antes

de qualquer grau de intolerância à glicose ser evidente. A progressão da RI

para o diabetes mellitus do tipo 2 está intimamente ligada à progressão da

disfunção endotelial para a ateroesclerose.10 A Figura 14.2.3 mostra a

interação de RI e disfunção endotelial.

A disfunção endotelial tem sido demonstrada em jovens com

hipercolesterolemia; em hipertensos; em diabéticos e em tabagistas ativos e

passivos, constituindo a via final comum de diversas doenças

cardiovasculares.13

A insulina exerce um papel importante na produção de NO pela via

PI3K. Na presença de RI, um defeito sistêmico na via PI3K determina um

defeito no transporte de glicose pela diminuição da translocação do receptor

GLUT-4 e pela vasodilatação endotélio-dependente mediada pela insulina.19

Figura 14.2.3 A interação entre os mecanismos de glicotoxicidade, lipotoxicidade e inflamação desenha a relação de reciprocidade entre a resistência à insulina e a disfunção endotelial, o que contribui para correspondência entre o metabolismo e as doenças

cardiovasculares. Adaptada de Kim 15 et al ., 2006. DAC = doença arterial coronariana.

 

A hiperinsulinemia compensatória à RI estimula, ainda, a produção de

endotelina-1 (ET-1) pelas células endoteliais. A ET-1 inibe a sinalização de

insulina via PI3K e induz a atividade da NADPH oxidase, o que promove a

disfunção endotelial por se contrapor aos efeitos vasodilatadores do NO e

por aumentar a produção de superóxido (O – 2) e o estresse oxidativo. Por

vezes, não há diminuição dos níveis de NO e sim aumento da sua

degradação, reduzindo, assim, a biodisponibilidade desta substância.3 A

presença de superóxido na árvore vascular determina uma reação rápida

com o NO local e forma uma espécie reativa de nitrogênio, denominada

peroxinitrito. As moléculas de peroxinitrito causam dano direto ao DNA

celular, além de induzir o desacoplamento da eNOS. Esta última ação

determina produção adicional de superóxido e perpetuação do dano

endotelial. Dessa forma, a sintetase do NO e é uma importante proteína na

ligação entre as doenças metabólicas e vasculares.10,17

A ativação da outra via de sinalização da insulina, a MAPK, atua como

fator estimulador do crescimento celular. Na vasculatura, essa via é

responsável não somente pelo crescimento celular vascular, mas também

pela habilidade das células endoteliais, das células musculares lisas e dos

monócitos em migrarem. Além disso, parece mediar a expressão de fatores

pró-trombóticos e pró-fibróticos. Na RI, há prejuízo específico da via PI3K,

porém a via MAPK mantém-se íntegra, o que resulta nos efeitos pró-

aterogênicos desse estado.10,19

O estresse metabólico é outro fator essencial na gênese da disfunção

endotelial. As principais fontes formadoras de ROS na vasculatura são os

complexos enzimáticos NADPH-oxidases, aumentados na hiperglicemia e

dislipidemia e na exposição à angiotensina II, ao TNF-α, e ao NOe

desacoplado, outro fator frequente na RI.10,15

A atividade do sistema renina-angiotensina (SRA) está aumentada nos

estados de RI, hipertensão arterial e no curso da aterosclerose. A

angiotensina II causa dano à sinalização de insulina por interferir com a

interação entre IRS-1 e PI3K. No endotélio, a enzima de conversão de angiotensina (ECA) quebra angiotensina I, produz angiotensina II e catalisa

a degradação de bradicinina, um vasodilatador gerador de NO. Além disso,

a angiotensina II também estimula a produção de ET-1 e superóxido, pela

estimulação da NADPH-oxidase vascular.10,15

Outro evento importante é a migração de monócitos e células T para a

parede do vaso, o que só é possível pela expressão de moléculas de adesão

leucocitárias pelas células endoteliais. Essa expressão está muito aumentada

na presença de citocinas inflamatórias, como a molécula de adesão

denominada VCAM-1, induzida, por exemplo, pela presença de

macromoléculas inflamatórias, como fosfolipídios oxidados, que são

gerados durante a oxidação de lipoproteínas. Essa atividade explica o

aumento da adesividade das células endoteliais expostas à LDL oxidada.10

O tecido adiposo secreta citocinas pró-inflamatórias, tais como TNF-α e

interleucina-6, e esses níveis circulantes aumentados podem contribuir para

a RI e disfunção endotelial. O TNF-α inibe a atividade do receptor de

insulina, a captação de glicose e reduz a biodisponibilidade do NO por

inibir a atividade do NO e e estimular a produção de ROS pela NADPH

oxidase, impedindo a vasodilatação endotélio-dependente. O TNF-α pode,

ainda, contribuir para a apoptose da célula endotelial.10

Por fim, as adiponectinas, agonistas da insulina, estão diminuídas em

indivíduos com diabetes mellitus, RI e doença coronariana.19

 

Avaliação da função endotelial

 

A investigação do endotélio vascular modificou-se substancialmente a

partir da década de 1980, quando foi descrita a vasodilatação dependente do

endotélio. Dessa época em diante, o conceito de endotélio passou de

simples tecido epitelial que revestia os vasos com funções passivas para o

conceito de órgão sistêmico com funções endócrinas, parácrinas e

autócrinas nos diversos leitos vasculares. A maior parte do endotélio

encontra-se na microcirculação e uma pequena parte em grandes artérias de

condutância.

A vasodilatação dependente do endotélio reflete a integridade da função

endotelial in vivo, sendo responsável pela autorregulação do fluxo nos tecidos e pela homeostase do estresse de cisalhamento nos vasos de

condutância.20

Vários marcadores bioquímicos e técnicas funcionais na circulação

coronariana e periférica vêm sendo descritos para avaliar a função

endotelial.

Quanto aos marcadores bioquímicos, pode-se realizar a quantificação

direta de NO e/ou seus metabólitos (nitratos e nitritos) no plasma e na urina,

assim como a dosagem sanguínea de fatores endoteliais circulantes

(endotelina, fator de von Willebrand, angiotensina II, marcadores de

estresse oxidativo).21

A avaliação da funcionalidade do endotélio pode ser feita por métodos

invasivos e não invasivos. A análise da vasodilatação dependente do

endotélio é feita pela resposta vasodilatadora de uma artéria (coronária,

braquial ou femoral) ou de uma região (antebraço) que se segue a um

estímulo reconhecidamente capaz de induzir as células endoteliais a

produzirem substâncias vasodilatadoras.

Na circulação coronária, essa medida pode ser realizada por meio da

angiografia e utilização de um probe de ultrassom Doppler intracoronário,

em que se observam as alterações no diâmetro vascular (vasodilatação) em

resposta à injeção intra-arterial de vasodilatadores dependentes do endotélio

(bradicina e acetilcolina) ou pela prova da hiperemia reativa (aumento do

fluxo após um período de isquemia). Indivíduos normais respondem com

aumento do diâmetro do vaso (vasodilatação), enquanto aqueles com

doença aterosclerótica coronária mostrarão redução da vasodilatação ou até

mesmo vasoconstrição. Esses testes são capazes de demonstrar disfunção

endotelial, quando se evidencia redução da vasodilatação. Mesmo nos

pacientes sem lesões obstrutivas, nos indivíduos com diabetes mellitus,

hipercolesterolemia, hipertensão arterial ou tabagismo, habitualmente são

encontradas alterações na vasodilatação.12

O teste da hiperemia reativa é uma das técnicas mais utilizadas para

avaliar a função endotelial na circulação periférica. Este pode ser feito

provocando-se isquemia, condição fisiológica em que há intensa produção

de substâncias vasodilatadoras pelo endotélio no nível da microcirculação, e

consequente hiperemia reativa em resposta ao aumento da força de

cisalhamento no vaso. Para se quantificar o efeito que o aumento da força de cisalhamento tem sobre o endotélio, mede-se o diâmetro da artéria

braquial pelo ultrassom, antes e depois de aproximadamente 1 minuto da

liberação do garroteamento. Nesse momento, o aumento do diâmetro da

artéria é chamado de dilatação arterial dependente do endotélio, por ser uma

resposta dependente da produção de óxido nítrico pelas células

endoteliais.9,22

Quanto aos métodos de avaliação do fluxo sanguíneo total na circulação

periférica (artéria braquial ou femoral), os mais utilizados são a

pletismografia, a dilatação da veia dorsal da mão e a avaliação da dilatação

mediada por fluxo da artéria braquial pela ultrassonografia vascular de alta

resolução. A videocapilaroscopia dinâmica é um método de estudo da

microcirculação que avalia o fluxo nutricional dos capilares da pele.9

A função de vasodilatação dependente do endotélio pode, também, ser

avaliada na circulação periférica por métodos invasivos, como a

pletismografia de oclusão venosa, que mede as alterações no fluxo

sanguíneo e na resistência vascular do membro em resposta às manobras

fisiológicas ou à injeção intra-arterial de agentes vasoativos dependentes ou

independentes do endotélio.20

Métodos não invasivos para avaliação do endotélio na circulação

periférica podem ser utilizados para medir a rigidez arterial, por meio da

velocidade da onda de pulso e da distensibilidade arterial. A rigidez arterial,

medida pela avaliação da velocidade de ondas de pulso, pode ser um

marcador de risco independente para doença cardiovascular.20

Existem diversos fatores que influenciam os resultados desses testes por

alterarem a vasodilatação arterial. Alguns deles são: temperatura ambiente,

jejum ou estado pós-prandial, uso de medicamentos, estímulo simpático,

exercícios físicos, período menstrual, cafeína e tabagismo.10,17,19

Outra técnica que pode ser utilizada é a tonometria de aplanação, um

método não invasivo, portátil e de fácil manuseio que avalia a função

endotelial por meio do estudo da rigidez arterial (perda da elasticidade

arterial). Além de avaliar a função endotelial, esse método oferece estudo

indireto de vários parâmetros cardiovasculares centrais. O grande número

de informações que este método obtém de maneira não invasiva faz deste

um instrumento valoroso em pesquisa.23

Embora de fácil execução e com boa reprodutibilidade quando

realizados por operador bem treinado, esses procedimentos ainda não são

utilizados na prática clínica. O potencial para seu uso existe, mas se faz

necessário padronizar as técnicas, buscar dados de sensibilidade e

especificidade com ponto de corte de interesse em relação a desfechos

clínicos relevantes e avaliar seu custo-benefício, antes que possam ser

aplicados para diagnosticar e monitorar alterações da função endotelial no

diabetes mellitus e em outros estados patológicos caracterizados por

disfunção endotelial.

 

CONCLUSÃO

 

As ações da insulina no território vascular podem ser antiaterogênicas e

aterogênicas, na dependência da presença ou não de resistência à insulina.

Em condições fisiológicas, a insulina exerce atividades antiaterogênicas,

principalmente mediadas pela liberação do óxido nítrico endotelial, que tem

papel protetor para o desenvolvimento da aterosclerose, cuja lesão inicial é

a disfunção endotelial. Nos estados de resistência à insulina, caracterizados

por hiperinsulinemia compensatória, a insulina torna-se extremamente

aterogênica, reduzindo a produção dos fatores relaxantes derivados do

endotélio, principalmente de óxido nítrico, com estímulo à liberação de

substâncias vasoconstritoras, principalmente ET-1, que propicia o aumento

do estresse oxidativo. Isto resulta em um ambiente pró-inflamatório, pró-

coagulante e vasoconstritor, que culmina com danos à estrutura e à função

das células, causando disfunção endotelial.

Dessa forma, a RI tem papel fundamental na gênese da aterosclerose e

da inflamação observada em estados clínicos frequentes na clínica médica,

como diabetes mellitus, hipertensão arterial, obesidade, dislipemias e

doença coronariana. O conhecimento dos processos fisiopatológicos do

desenvolvimento da disfunção endotelial, em especial nas condições

clínicas que a causam, é de extrema importância para a sua prevenção e

para o tratamento de suas complicações.

 

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