Abstract
La patologia cardiovascolare (CV) rappresenta la principale causa di morbidità e mortalità nei pazienti affetti da malattia renale cronica (MRC). L’elevata incidenza di eventi CV è legata alla presenza, oltre ai fattori di rischio CV tradizionali, a fattori di rischio non tradizionali associati alla insufficienza renale, come l’anemia. Il ruolo dei globuli rossi (GR) nel paziente uremico è stato in genere considerato solo in relazione al loro deficit quantitativo. L’eritrocita tuttavia nell’ambiente uremico acquisisce numerose alterazioni che possono comprometterne le proprietà. Nella presente review vengono riportate le principali alterazioni eritrocitarie qualitative ed il loro potenziale ruolo fisiopatologico nel rischio CV del paziente uremico.
Introduzione
La patologia cardiovascolare (CV) rappresenta a tutt’oggi la principale causa di morbidità e mortalità nei pazienti affetti da malattia renale cronica [1]. Il rischio di eventi cardiovascolari aumenta allorché il filtrato glomerulare scende al di sotto di 60 ml/min/1.73 m2 e si accentua progressivamente con il ridursi della funzione renale [2] (full text), risultando particolarmente elevato nei pazienti in terapia sostitutiva dialitica [3] [4].
I fattori di rischio CV tradizionali come età avanzata, diabete, ipertensione e dislipidemia, sono altamente prevalenti nei pazienti con malattia renale cronica (MRC) e contribuiscono in maniera significativa alla patologia CV, in particolare nelle fasi di disfunzione renale lieve-moderata[5] (full text) [6] (full text) [7]. Accanto a questi, l’elevata incidenza di eventi CV nei pazienti con MRC rispetto alla popolazione generale viene attribuita alla simultanea presenza di fattori di rischio CV non tradizionali, associati all’insufficienza renale [8] (full text). Questi fattori, la cui prevalenza aumenta con il declino della funzione renale, comprendono disturbi del metabolismo calcio-fosforo, malnutrizione, espansione del volume extracellulare, infiammazione, aumentato stress ossidativo, iperomocisteinemia, stato protrombotico e rigidità vascolare [9].
Relativamente alla patologia CV del paziente uremico, il ruolo dei globuli rossi (GR) è in genere stato considerato quasi unicamente in relazione alle alterazioni numeriche degli stessi. L’anemia, segno clinico tipico e frequente, è difatti considerata un fattore di rischio CV non tradizionale nella MRC [9] [10]. Tuttavia, il ruolo del GR uremico nel sistema CV può essere più ampio, in quanto nel milieu uremico l’eritrocita acquisisce numerose alterazioni che possono avere effetti sfavorevoli a livello cardiovascolare.
Nella presente review, verranno di seguito commentate le principali alterazioni eritrocitarie qualitative ed il loro potenziale ruolo fisiopatologico nel rischio CV del paziente uremico.
Ridotta attività eritrocitaria del sistema antiossidante intracellulare
Il termine “stress ossidativo” indica l’insieme delle alterazioni che si generano in tessuti, cellule e macromolecole allorché si verifica uno squilibrio tra eccessiva produzione di agenti ossidanti e inefficace meccanismo di difesa antiossidante [11] (full text). Un corretto bilanciamento tra questi sistemi (il cosiddetto equilibrio ossido-riduttivo o equilibrio redox) risulta essenziale per tutta una serie di funzioni fisiologiche del nostro organismo.
Le sostanze ossidanti sono composti altamente reattivi caratterizzati da un’emivita di pochi secondi. Quando questi radicali ossidrilici interagiscono nell’ambiente cellulare con le principali macromolecole biologiche (lipidi, proteine, carboidrati e acidi nucleici) ne modificano permanentemente la struttura e la funzione e rappresentano, quindi, dei potenziali agenti di danno CV [12] (full text). La Tabella 1 riporta i principali marcatori di stress ossidativo e i sistemi antiossidanti.
In presenza di una ridotta funzionalità renale si assiste ad un incremento in circolo dei radicali liberi dell’ossigeno (reactive oxygen species, ROS), in modo inversamente proporzionale ai livelli di filtrato glomerulare [13]. L’aumento dei ROS, ossida l’ossiemoglobina con formazione di perossido di idrogeno (H2O2) e metaemoglobina [14] (full text), responsabili di ipossia tissutale[15] (full text). L’eccessiva presenza di ROS determina inoltre perossidazione lipidica, con alterazioni ossidative permanenti delle lipoproteine [16] (full text). Tra queste, alcune fortemente aterogene come la malonildialdeide, i prodotti finali di glicazione avanzata o i prodotti proteici di ossidazione avanzata, innescano il processo aterosclerotico e danneggiano la parete intimale delle arterie, stimolando la risposta infiammatoria a livello vascolare con espressione di molecole di adesione leucocitaria e susseguente migrazione di cellule infiammatorie nello spazio sub-endoteliale. Le LDL ossidate, a loro volta, stimolano la formazione di cellule schiumose con liberazione in circolo di numerose citochine pro-infiammatorie, in grado di destabilizzare le placche aumentando il rischio di cardiopatia ischemica [17] (full text) [18].
Il danno lipidico indotto dai ROS mediante perossidazione può causare alterazioni dell’integrità della membrana degli eritrociti, riducendo l’emivita cellulare [19] (full text). Il globulo rosso peraltro può contribuire di per se allo stress ossidativo uremico, attraverso alterazioni degli enzimi cellulari che agiscono sull’equilibrio ossido-riduttivo. Infatti, in corso di MRC è possibile osservare un importante aumento dell’attività della glutatione perossidasi e della glutatione reduttasi (enzimi pro-ossidanti), così come una significativa riduzione della superossido dismutasi e della catalasi (enzimi con attività anti-ossidante) [20] (full text).
Inoltre, l’attività enzimatica eritrocitaria nell’uremia può essere influenzata dal trattamento emodialitico e le membrane in cellulosa o polisulfone, frequentemente utilizzate nella pratica clinica, sono risultate associarsi ad una modulazione dei biomarcatori di stress ossidativo [21] (full text). In maniera interessante, è stato osservato che l’utilizzo di membrane arricchite con vitamina E comportava un significativo miglioramento dell’attività eritrocitaria della superossido dismutasi [22]e della deformabilità dei GR [23] (full text), con riduzione della richiesta di eritropoietina umana ricombinante (EPO). Per di più, anche i livelli di glucosio contenuti nel liquido dializzante possono svolgere un ruolo importante nella regolazione della capacità antiossidante eritrocitaria. Bober e coll. hanno infatti riportato come concentrazioni di glucosio di 5.6 mmol/l generano un aumento del ciclo dell’esoso monofosfato negli eritrociti, con benefici sul sistema antiossidante e ridotto rischio di emolisi [24].
Circa l’utilizzo di agenti antiossidanti, Usberti e coll. hanno evidenziato come la somministrazione endovena di glutatione ridotto (GSH) al dosaggio di 1200 mg al termine di ogni seduta emodialitica per un periodo non inferiore a 9 mesi, fosse in grado in 28 pazienti emodializzati (14 dei quali in trattamento con EPO) di aumentare significativamente la sopravvivenza eritrocitaria e migliorare il quadro anemico [25]. L’importanza del ruolo del GSH nel rimuovere i ROS dalla membrana eritrocitaria è stata confermata anche in sinergia con filtri arricchiti con vitamina E [26]. L’impiego di tali filtri in associazione con vitamina C (250 mg endovena) per 2 mesi, è inoltre risultato in grado di ridurre l’emolisi intradialitica e il danno ossidativo ai GR [27] (full text).
Il possibile ruolo della supplementazione di vitamina E è più controverso. Il trattamento orale con 600 mg al giorno per un periodo di 14 settimane in 36 pazienti in emodialisi, è risultato in grado di aumentare l’attività eritrocitaria di superossido dismutasi e glutatione perossidasi rispetto a soggetti sani di controllo suggerendo un ruolo protettivo [28]. Cristol e coll. hanno mostrato in pazienti in trattamento emodialitico, come l’impiego per os di vitamina E (500 mg/die) per 6 mesi sia in grado di correggere la ridotta concentrazione intra-eritrocitaria della stessa, con progressiva riduzione dei livelli di malonildialdeide e azione antiossidante [29] (full text). In pazienti uremici in terapia sostitutiva (34 in emodialisi, 13 in dialisi peritoneale) l’assunzione di 300 mg/die di vitamina E per 20 settimane è risultata associarsi ad un miglioramento della fragilità osmotica eritrocitaria [30]. Altri lavori, tuttavia, non hanno confermato l’efficacia della vitamina E nel modulare l’attività antiossidante negli eritrociti di pazienti in dialisi [31] [32].
Alterata composizione della membrana cellulare eritrocitaria
Il GR è una cellula piuttosto semplice e priva di nucleo, i cui principali componenti sono rappresentati dalla membrana cellulare e dal citoplasma ricco di emoglobina. La composizione della membrana cellulare modula le proprietà visco-elastiche dell’eritrocita, a loro volta fondamentali per la sopravvivenza della cellula nel torrente circolatorio. La deformabilità è una caratteristica intrinseca del GR normale, che ne permette il passaggio attraverso capillari di calibro più piccolo per il rilascio di ossigeno [33]. Una ridotta deformabilità favorisce il processo di emolisi nei capillari e di sequestro prematuro dei GR da parte del sistema reticolo-endoteliale[34], alterando l’ossigenazione tissutale [35].
Una delle componenti patogenetiche non trascurabili dell’anemia nel nefropatico cronico è rappresentata dalla significativa riduzione del tempo di emivita dei GR circolanti [36] [37] ed è ipotizzabile che essa sia essenzialmente attribuibile all’azione tossica esercitata sui GR dall’ambiente plasmatico uremico. Difatti, è ben noto che la sopravvivenza di GR di donatori sani una volta reinfusi in pazienti uremici si riduce significativamente [38] [39]. La diminuzione dell’emivita non comporta solo un calo della quantità di emoglobina circolante, parametro normalmente utilizzato per valutare la severità della condizione anemica, ma testimonia anche la difficoltà che i GR di pazienti uremici hanno nel perfondere adeguatamente il microcircolo, proprio a causa delle alterate proprietà reologiche dei GR stessi [40].
In maniera interessante, studi recenti hanno evidenziato una alterata composizione proteica della membrana dell’eritrocita uremico, che in particolare interessa componenti proteiche del network citoscheletrico. In particolare, in GR di pazienti emodializzati in trattamento con EPO, l’analisi dell’espressione di alcune principali proteine della membrana eritrocitaria ha evidenziato ridotti livelli di spettrina [41]. Un più recente studio unbiased volto a valutare mediante proteomica la composizione della membrana eritrocitaria in soggetti affetti da MRC, ha mostrato significative variazioni di numerose proteine come beta-adducina, tropomodulina-1, ezrina e radixina [42]. Il network citoscheletrico rappresenta un principale determinante delle proprietà visco-elastiche dei GR come la deformabilità [43] (full text). Le suddette alterazioni della componente proteica di membrana [41] [42] potrebbero pertanto contribuire alla patogenesi della alterata deformabilità eritrocitaria osservata nella MRC [44] [45] [46] (full text).
Un composto in grado di influenzare positivamente le proprietà reologiche dei GR è la carnitina. In particolare, quando questo importante cofattore della beta-ossidazione degli acidi grassi è presente a concentrazioni al di sopra di quelle fisiologiche è in grado di influenzare le proprietà biofisiche e viscoelastiche della membrana cellulare. Per esempio, è noto che la carnitina allevia significativamente le alterazioni indotte da molecole anfipatiche sulla dinamica molecolare dei fosfolipidi di membrana di eritrociti umani, riducendo nel contempo l’emolisi [47]. Inoltre, attraverso l’uso di tecniche di ectacitometria, abbiamo osservato che la carnitina è capace di incrementare l’elasticità della membrana cellulare, e che tale effetto è in qualche misura connesso ad un’interazione della carnitina con alcune proteine componenti del membrano-scheletro [48]. Sembrerebbe quindi che la carnitina sia in grado di rafforzare i legami esistenti tra le proteine costituenti il citoscheletro, e che quest’azione sia responsabile dell’incrementata elasticità della membrana, che a sua volta migliora le proprietà reologiche dei GR. A sostegno di queste evidenze sperimentali, si è anche osservato che la carnitina incrementa significativamente nella membrana cellulare l’interazione tra le proteine del membrano-scheletro [49].
Il riscontro di una significativa correlazione inversa tra fluidità di membrana (indice di deformabilità) e dose richiesta di EPO in pazienti emodializzati, potrebbe suggerire che gradi differenti di alterazione delle proprietà meccaniche dei GR uremici possono avere un importante ruolo sulla dose necessaria di EPO [46] (full text).
Ad oggi, non esistono evidenze cliniche dirette a supporto di un possibile ruolo delle alterate proprietà reologiche dei GR nell’incrementare il rischio CV dei pazienti uremici. Una recente esperienza preclinica, comunque, suggerisce che GR di ratto conservati per 2 settimane a 4 °C sono meno efficaci nel garantire una normale ossigenazione a livello del microcircolo rispetto a GR non conservati [50]. Difatti, sono ben note le alterazioni a cui vanno incontro i GR quando conservati in emoteche a fini trasfusionali [51], tra cui troviamo quelle che coinvolgono il membrano-scheletro e le proprietà reologiche dei GR in qualche modo sovrapponibili ai difetti presenti nei GR di pazienti uremici [52]. Queste alterazioni potrebbero rendere conto non solo dell’osservazione sperimentale riportata sopra sull’ossigenazione del microcircolo, ma anche dei potenziali effetti ipossici a carico del microcircolo coronarico e relativo rischio cardiovascolare.
Oltre che nella componente proteica, la membrana dell’eritrocita uremico risulta alterata anche nella componente fosfolipidica. I fosfolipidi del GR umano sono normalmente distribuiti in maniera asimmetrica nel doppio strato della membrana cellulare, e il mantenimento di tale asimmetria è un processo di rilevante importanza fisiologica per la cellula [53]. La perdita della normale asimmetria, difatti, in particolare l’esposizione sulla superficie cellulare dell’aminofosfolipide fosfatidilserina (phosphatidylserine, PS), normalmente localizzato sul versante interno della membrana, può avere numerose implicazioni fisiopatologiche [54] (full text)[55]. Tra queste, la generazione di un segnale riconosciuto dai macrofagi con successiva fagocitosi e rimozione della cellula dal circolo [56] (full text) [57] (full text). Tale meccanismo di accelerata morte suicida dell’eritrocita, denominato eriptosi [58], è considerato di rilevanza in vivo nella ridotta sopravvivenza del GR falciforme [59] (full text).
I GR di pazienti nefropatici cronici (sia in dialisi che in terapia conservativa) presentano un’aumentata esposizione di PS sul versante cellulare esterno [60] (full text). Tale alterazione si accentua progressivamente con il ridursi della funzionalità renale residua ed è sostenuta da composti patologicamente presenti nel plasma uremico [60] (full text), tra cui beta2-microglobulina [61], acroleina [62] (full text) e indossil solfato [63] (full text). Il trattamento dialitico extracorporeo può ridurre la capacità del plasma uremico di induzione di PS sugli eritrociti, con risultati più significativi allorché vengono impiegate tecniche con un più ampio range di rimozione rispetto all’emodialisi convenzionale quali emodiafiltrazione [64] (full text) ed emodiafiltrazione con reinfusione endogena [65]. Anche la L-carnitina si è dimostrata in grado in vitro di ridurre l’esposizione di PS sui GR di pazienti uremici attraverso un azione anti-ossidante[66], il che potrebbe almeno in parte spiegare l’aumentata sopravvivenza eritrocitaria osservata in pazienti emodializzati trattati per 24 settimane con tale composto [67] (full text).
Inoltre, l’aumentata esposizione sugli eritrociti di PS può contribuire all’anemia presente nella MRC [68] [69]. È stato infatti dimostrato che la presenza di PS promuove la suscettibilità dei GR uremici alla fagocitosi da parte di macrofagi umani [70], potendo così avere un ruolo nella ridotta sopravvivenza eritrocitaria dell’uremia [36] [37].
L’emivita eritrocitaria determina il tempo necessario per raggiungere uno stato di equilibrio (steady state) tra una somministrazione e l’altra di EPO [71]. Non essendo completamente integrata negli algoritmi di dosaggio, la diminuita emivita del GR nell’uremia potrebbe avere un ruolo nella risposta eritropoietica all’EPO [71], favorendo il fenomeno della variabilità dell’emoglobina [72] (full text), che nel paziente uremico è stato associato ad un aumentato rischio di mortalità [73] (full text).
Aumentata attività eritrocitaria pro-coagulante
La sindrome uremica è caratterizzata da complesse modificazioni del sistema emostatico. Accanto ad una diatesi emorragica dovuta principalmente ad alterazioni funzionali delle piastrine, può difatti coesistere una aumentata tendenza trombotica [74]. I pazienti uremici presentano un aumentato rischio di trombosi venose e arteriose, che possono rappresentare la causa predominante di mortalità soprattutto nei pazienti sottoposti ad emodialisi [75] [76] (full text). La presenza di uno stato di ipercoagulabilità nell’uremia è suggerita da numerose alterazioni a carico delle piastrine e della cascata coagulativa [77] [78] [79] [80]. Questo stato trombofilico è ritenuto essere di origine multifattoriale [81], anche se meccanismi specifici dello stato uremico non sono ancora stati identificati [82] (full text).
I GR possono acquisire un’attività pro-coagulante a seguito dell’esposizione di PS sulla superficie esterna della loro membrana cellulare. L’aminofosfolipide promuove l’assemblaggio di due complessi del sistema della coagulazione, tenasi e protrombinasi, con susseguente generazione di trombina [83], che causa ipercoagulabilità. Questo meccanismo è ritenuto un fattore contribuente allo stato protrombotico di condizioni patologiche quali l’anemia a cellule falciformi e la beta talassemia [84] [85] (full text).
Recenti evidenze indicano che l’aumentata esposizione eritrocitaria di PS può indurre un fenotipo patologico pro-coagulante, che potrebbe contribuire allo stato di ipercoagulabilità dell’uremia.
L’attività pro-coagulante dei GR uremici è dimostrata dalla aumentata generazione di trombina in vari saggi enzimatici [82] (full text) [86] (full text). Il ruolo della PS esposta sulla superficie eritrocitaria è suggerito da diverse osservazioni [86] (full text): l’aumentata generazione di trombina determinata con il saggio della protrombinasi, che misura la conversione di protrombina in trombina indotta dall’esposizione di PS su GR interi [54] (full text); la significativa correlazione tra livelli eritrocitari di PS e grado di attivazione protrombinasica; la significativa inibizione dell’attività pro-coagulante a seguito della preincubazione dei GR con annessina V, che lega la PS rendendola non disponibile per altri processi. Similmente, la preincubazione di GR uremici con lattoaderina, che si lega alla PS esposta sulla superfice cellulare e ne blocca l’attività pro-coagulante, è risultata associarsi ad una riduzione dell’80% dell’attività pro-coagulante eritrocitaria, suggerendo un possibile uso del composto quale strategia terapeutica contro l’ipercoagulabilità uremica [82] (full text). Sono anche state osservate in pazienti emodializzati significative correlazioni tra eritrociti PS-positivi e aumentati livelli plasmatici di markers di generazione di trombina (frammento protrombinico F1.2 e complesso trombina-antitrombina) e di fibrinolisi (D-dimero e complesso plasmina-antiplasmina) [86] (full text). Inoltre, in un’analisi retrospettiva di 3 anni, abbiamo osservato che i pazienti che avevano sofferto di eventi trombotici presentavano livelli di GR PS-positivi significativamente più elevati rispetto ai pazienti senza tali eventi [86] (full text).
I GR possono indurre ipercoagulabilità anche attraverso il rilascio di microparticelle, che espongono PS ed esprimono antigeni di membrana sulla loro superficie [87]. Recentemente è stato dimostrato che i livelli circolanti di microparticelle dotate di attività pro-coagulante e derivate da cellule ematiche come i GR, sono aumentati nei pazienti uremici rispetto ai controlli sani [82] (full text).
Nell’insieme, si può ragionevolmente ipotizzare un effetto di promozione della coagulazione indotto dall’esposizione di PS sui GR, che può contribuire all’elevata incidenza di complicanze trombotiche nell’uremia. Alternativamente, l’aumentata esposizione di PS potrebbe rappresentare un nuovo marker o un predittore di trombosi cliniche [82] (full text).
Alterata produzione e biodisponibilità eritrocitaria dell’Ossido Nitrico
L’ossido nitrico (Nitric Oxide, NO; monossido di azoto) è un radicale libero gassoso prodotto per azione dell’enzima ossido nitrico sintasi (NOS), costitutivamente espresso a livello endoteliale (eNOS) e neuronale (nNOS) mentre risulta inducibile (iNOS) in numerosi tessuti e cellule in situazioni fisiopatologiche peculiari. L’NO è implicato nella regolazione del signaling intracellulare in numerosi distretti ed esercita un’ampia azione pleiotropica [88]. A livello vascolare, l’NO rappresenta la molecola chiave nella regolazione della vasodilatazione endotelio-mediata [89]; regola inoltre una serie di meccanismi vascolari quali aggregazione piastrinica, adesione dei leucociti all’endotelio e proliferazione/migrazione delle cellule muscolari lisce [90], le cui alterazioni rappresentano eventi cruciali nel processo di aterosclerosi [91].
La disfunzione endoteliale è considerata un meccanismo patogenetico in grado di contribuire all’aumentato rischio CV nella MRC [92]. Ridotta vasodilatazione endotelio-dipendente e aumentati livelli plasmatici di mediatori derivati dall’endotelio rappresentano alterazioni consistentemente riportate nei pazienti uremici [93] (full text) [94] (full text) [95] [96] (full text). L’alterata vasodilatazione endotelio-dipendente di questi pazienti suggerisce una riduzione della biodisponibilità di NO [93] (full text) [94] (full text). I meccanismi della ridotta bioattività dell’NO nell’insufficienza renale rimangono tuttavia ancora non ben precisati.
È noto da tempo che i livelli di NO presente in circolo sono determinati principalmente dall’attività enzimatica dell’endotelio vascolare e ad oggi i GR erano stati considerati responsabili del trasporto di tale gas e non della sintesi. È stato dimostrato, infatti, che gli eritrociti legano e inattivano l’NO prodotto nell’endotelio mediante una rapida reazione con l’ossiemoglobina per formare metaemoglobina, S-nitrosoemoglobina e nitrati [97] (full text) [98] (full text).
In condizioni di ipossiemia, i GR giocano un ruolo fondamentale nel rilascio di NO e conseguente vasodilatazione NO-dipendente [99] (full text) [100] [101] (full text), mentre in condizioni di normo-ossigenazione o in condizioni patologiche diverse dalla ipossiemia il ruolo dei GR nel rilascio e/o eventuale produzione di NO è ancora da caratterizzare. A tal riguardo, la localizzazione e la funzione della NOS nei GR e nelle piastrine è stata descritta per la prima volta nel 2006 [102] (full text), anche se studi antecedenti suggerivano la presenza di tale enzima nei GR [100] [103] [104].
In particolare, nel 2006, Kleinbongard e coll. hanno dimostrato la presenza della isoforma eNOS eritrocitaria, estendendo così il ruolo dei GR da semplici trasportatori di NO a produttori di tale gas [102] (full text). Successivamente, gli stessi autori hanno ipotizzato un meccanismo di regolazione della NOS eritrocitaria paragonabile a quella della NOS endoteliale, sebbene nei GR maturi manchino gli organelli cellulari che svolgono un ruolo chiave nella regolazione della NOS endoteliale [105]. Più di recente, è stato dimostrato che i GR producono NO anche in condizioni di normo-ossigenazione attraverso l’attivazione della isoforma endoteliale della NOS e che i livelli di espressione ed attività della eNOS nei GR di pazienti affetti da coronaropatia sono significativamente ridotti rispetto a GR di soggetti sani [106] (full text).
Oltre a quanto citato, studi focalizzati sulla caratterizzazione della NOS eritrocitaria, sia in condizioni fisiologiche che patologiche, sono piuttosto esigui e talvolta controversi [107] (full text)[108] [109] [110] [111] (full text).
Il nostro gruppo ha recentemente pubblicato uno studio che descrive per la prima volta i possibili meccanismi implicati nella sintesi e nella biodisponibilità di NO nei GR di pazienti uremici [112]. In particolare, è stata messa a confronto la produzione enzimatica di NO negli eritrociti di pazienti affetti da MRC in stadio terminale in trattamento emodialitico con quella di individui sani di pari età.
Il nostro studio ha dimostrato che, in condizioni basali, sebbene l’espressione della eNOS nei GR uremici risultasse inferiore rispetto a quella riscontrata nei GR di controllo, i livelli di fosforilazione di eNOS in Serina-1177, di produzione di NO e la sua biodisponibilità (livelli di guanosina monofosfato ciclico, cGMP) risultavano significativamente più elevati. Al contrario, in seguito a stimolazione dei GR con insulina o ionomicina (note per attivare eNOS rispettivamente tramite un meccanismo di fosforilazione o in maniera calcio dipendente), i livelli di NO e la sua biodisponibilità risultavano significativamente più elevati nei GR dei soggetti sani rispetto ai GR dei pazienti emodializzati, suggerendo che la condizione uremica possa ridurre la risposta della eNOS eritrocitaria ad ulteriori stimoli.
Le nostre osservazioni hanno permesso in primis di confermare la presenza della isoforma eNOS eritrocitaria (evidenza sulla quale in letteratura ad oggi non è stato raggiunto univoco consenso) ed identificare, per la prima volta, un meccanismo alterato di attivazione di tale enzima nei GR di soggetti uremici [112].
In maniera interessante, tali risultati sono supportati da studi precedenti in cui è stato mostrato un marcato aumento della produzione di NO sia negli eritrociti che nelle piastrine di pazienti uremici in emodialisi [113] [114]. Inoltre, uno studio pubblicato nel 1982 [115] dimostrava un aumentato livello di cGMP negli eritrociti di pazienti uremici rispetto ai soggetti sani. Tale dato è stato confermato nel nostro recente studio [112], in cui è stato dimostrato che l’accumulo di cGMP nel GR dei soggetti affetti da uremia era associato ad un difetto di trasporto di tale nucleotide verso il circolo ematico [112] [116]. Ciò era associato ad una compromessa attività del trasportatore eritrocitario del cGMP (MRP4), i cui livelli di nitrazione e nitrosilazione risultavano significativamente aumentati nei GR prelevati da soggetti uremici (Figura 1).
Questi dati ci permettono pertanto di ipotizzare che il livello di cGMP eritrocitario potrebbe rappresentare un biomarcatore utile a monitorare nel paziente uremico lo stato pro-ossidante e/o pro-infiammatorio associato alla riduzione della biodisponibilità vascolare di NO nella MRC.
Aumentata adesione eritrocitaria all’endotelio
Recentemente, nostri studi hanno dimostrato che i GR di pazienti emodializzati presentano un’aumentata capacità di adesione all’endotelio, attraverso l’interazione tra la PS esposta sulla membrana esterna del GR e la trombospondina, presente nella matrice extracellulare endoteliale[117] (full text). In maniera interessante, è stato osservato che l’adesione degli eritrociti uremici all’endotelio può modulare il rilascio di NO da parte di tali colture cellulari [118] (full text), così come riportato anche per il GR falciforme [119] [120]. In particolare, il nostro studio ha evidenziato ridotti livelli di espressione della eNOS (mRNA e proteina), nonché una significativa riduzione dell’attività NOS, in colture primarie di cellule endoteliali umane incubate con GR di pazienti uremici [118] (full text).
La riduzione dell’attività dell’enzima eNOS è ritenuta un parametro fondamentale nel caratterizzare la disfunzione della cellula endoteliale [121] (full text), pertanto, la potenziale diminuzione dell’attività eNOS vascolare nell’uremia potrebbe avere correlazione con lo stato disfunzionale dell’endotelio [118] (full text). La ridotta produzione di NO, infatti, rappresenta un evento importante per le alterazioni vascolari funzionali e strutturali, e può risultare implicata nella patogenesi della vasculopatia uremica. Inoltre, l’inibizione cronica di NOS potrebbe favorire lo stress ossidativo e l’espressione delle molecole di adesione, con danno endoteliale e accelerata aterosclerosi [122] (full text).
Oltre agli effetti pro-infiammatori conseguenti alla ridotta biodisponibilità di NO, l’interazione PS-mediata tra il GR uremico e l’endotelio può causare direttamente un fenotipo endoteliale pro-infiammatorio [123]. Come mostrato in Figura 1, l’aumentata adesione dei GR uremici all’endotelio ha infatti indotto nelle cellule endoteliali un aumento di espressione (mRNA e proteina) e di esposizione di membrana delle molecole di adesione intercellulare ICAM-1 (intercellular adhesion molecule-1) e VCAM-1 (vascular cell adhesion molecule-1) [123]. L’aumento di queste ultime è modulato da vie di trasduzione del segnale con effetto proinfiammatorio [124][125], NO-indipendenti, quali attivazione della protein chinasi mitogeno-attivata (MAPK; mitogen activated protein kinase) e ridotta attività Akt (anche conosciuta come proteina chinasi B) [123]. Tali molecole svolgono un ruolo chiave nel regolare l’infiltrazione leucocitaria che rappresenta un evento fondamentale nell’infiammazione vascolare e nel processo aterosclerotico precoce [126] [127], ed è da notare che nelle suddette condizioni sperimentali l’adesione all’endotelio di cellule monocitoidi umane è risultata marcatamente aumentata [123].
Può essere rilevante notare che questi meccanismi sono analoghi a quelli dimostrati in alcune emoglobinopatie caratterizzate da accelerata aterosclerosi [119] [128] (full text).
Infine, l’inibizione della eNOS potrebbe anche avere un ruolo causale nell’aumento delle resistenze periferiche e della pressione arteriosa dell’uremia [129].
Nel complesso, diverse evidenze sottolineano la potenziale rilevanza delle interazioni tra eritrociti ed endotelio nell’induzione nell’uremia cronica di un fenotipo vascolare infiammatorio. Pertanto, interventi terapeutici volti ad antagonizzare l’aumentata adesione eritrocitaria all’endotelio e/o i sistemi MAPK e Akt, potrebbero rappresentare un nuovo approccio per la prevenzione/trattamento della patologia vascolare uremica.
Conclusioni
La presente revisione della letteratura è stata incentrata sul potenziale ruolo delle alterazioni qualitative eritrocitarie nelle complicanze cardiovascolari nell’uremia. Sulla base delle evidenze descritte è possibile proporre che l’eritrocita nel milieu uremico subisca compromissioni strutturali e funzionali (Figura 2), come la riduzione dell’attività antiossidante e l’alterazione dei meccanismi di produzione/biodisponibilità di NO, la modifica della composizione della membrana plasmatica, l’aumento della potenzialità pro-coagulante e di adesione all’endotelio, che possono comprometterne le principali proprietà.
Tali trasformazioni molecolari, oltre a rappresentare un interessante nesso fisiopatologico con lo sviluppo delle complicanze cardiovascolari dell’uremia, potrebbero assumere un potenziale ruolo traslazionale se, mediante ulteriori studi, si riuscisse ad individuare possibili bio-marcatori eritrocitari utili sia per la prevenzione che per il monitoraggio rischio cardiovascolare nell’uremia.
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