Terapia Génica en Hipertensión Arterial

Gustavo Pastelín, Leonardo del Valle,
Alejandro Tenorio

Departamento de Farmacología del Instituto Nacional de
Cardiología "Ignacio Chávez", México.

Introducción
Los avances en el conocimiento de la hipertensión arterial logrados en los dos últimos decenios del siglo XX han sido espectaculares. Sin embargo, el control epidemiológico global de este padecimiento, es tan precario, que se considera a la hipertensión arterial un grave problema de salud pública universal. La investigación fundamental y clínica en este terreno, no han reducido su ritmo de trabajo. Por el contrario, resultados de los diez años más recientes plantean nuevas formas de encarar el problema y ofrecen perspectivas esperanzadoras.

Epidemiología de la hipertensión arterial
Datos recientes de países del Continente Americano proporcionan cifras de prevalencia de hipertensión arterial del 5 al 70% [1], en relación con la edad, el género, la raza, etc, para México es de 30.05% [2]. La evolución de estos indicadores epidemiológicos tiende hacia el aumento, entre otras razones impulsado por un mayor peso de los factores de riesgo de la población.

Avances en el conocimiento de la fisiopatología de la hipertensión arterial.
Los avances en el conocimiento de la fisiopatología de la hipertensión arterial, han provisto de posibilidades de éxito en su control, que no han cristalizado todavía. Sin embargo, los avances son sólidos, especialmente los que han descubierto relaciones causales de alteraciones en la función del Sistema Renina Angiotensina (SRA), en la función renal relacionada con la sensibilidad al Na++, en la modulación de la función del sistema adrenérgico, en la cinética del Ca++ a nivel vascular y en fechas recientes en relación con alteraciones en la función endotelial y en relación con la participación de procesos inflamatorios vasculares.

Los fármacos antihipertensivos
Es incontrovertible que el conocimiento de la fisiopatología de toda enfermedad, hace posible su tratamiento racional y por lo tanto es determinante del control de su morbilidad y de su pronóstico de letalidad. Se ha logrado así, una buena conjunción entre el conocimiento fisiopatológico de la hipertensión arterial y el hábil manejo de las cualidades de los fármacos antihipertensivos, para ofrecerle a los pacientes la mejor opción terapéutica. De tal conjunción, ha sido posible el logro de objetivos de normalización de la presión arterial hasta en el 60-70% de los pacientes que reciben tratamiento. Sin embargo, lo difícil no es llegar a las metas de tratamiento, sino el logro de un control a largo plazo de la hipertensión arterial, lo que da lugar a una preocupante paradoja.

La proporción de control de la hipertensión arterial, es en términos generales, muy baja, según se observa en la figura 1. La proporción de pacientes con hipertensión arterial que son sometidos a control a largo plazo, no corresponde con la existencia del extraordinario arsenal terapéutico con que se cuenta actualmente, además se ve muy poco influenciada por las características socioeconómicas de cada país representado. En el trasfondo de una gran variedad de factores que intervienen en esta paradoja, se encuentra la baja adherencia al tratamiento. Este gran obstáculo para toda la farmacoterapia de enfermedades crónicas, ha venido a representar en la hipertensión arterial un factor negativo de gran impacto.

Figura 1: Proporción de control farmacológico de la hipertensión arterial en distintos países.

El difícil control de la hipertensión arterial
El paradójico bajo control de la hipertensión arterial, ha dado lugar a un acelerado proceso de evolución de los grupos de fármacos antihipertensivos, sobre todo en sus características farmacocinéticas. También se han desarrollado grupos nuevos de fármacos, que se encuentran actualmente en estudio, aunque parece ser que los resultados preliminares no son muy espectaculares. Por otra parte, se ha aplicado un recurso farmacológico tradicional como el de la sinergia medicamentosa. Con éxito se han tomado como base a los diuréticos, principalmente del grupo de los tiazídicos, en combinación con inhibidores de la enzima convertidora de angiotensina o con bloqueantes de los receptores tipo AT-1 para angiotensina-II. Igualmente provechosa ha sido la combinación de diuréticos con bloqueantes de los receptores beta adrenérgicos.

La terapia génica
En el contexto de un panorama que indica la necesidad de una mayor capacidad de control de la hipertensión arterial, surge la necesidad de investigar nuevas avenidas de tratamiento y control de la hipertensión arterial.

El análisis del problema desde el punto de vista de la genómica funcional.
La biología molecular ha tenido como uno de sus objetivos la comprensión de las funciones bioquímicas, celulares y orgánicas de las proteínas codificadas en el genoma. A esta adscripción de las funciones biológicas de los genes se la ha llamado genómica funcional. Entre la diversidad del conocimiento que aporta la genómica funcional, se encuentra la identificación de las partes de cada gen, que codifican la síntesis de cada proteína.

El camino para conocer la codificación génica, ha sido, en buena medida, señalado por el análisis de organismos mutantes. La obtención de los mapas genéticos de las mutaciones y el aislamiento y clonación de los genes alterados en la mutación, han dado lugar a toda una biotecnología de identificación de las fracciones de las cadenas de ácido desoxirribonucléico (ADN) que contienen la clave para la síntesis de tal o cual proteína celular. A tales fracciones de ADN se les llama oligonucleótidos.[3] Se trata de cadenas cortas de nucleótidos (formadas generalmente por menos de 50 nucleótidos) que contienen la información de los genes hacia los sistemas de síntesis de proteínas. La mutación "in vitro" de un gen determinado y su introducción a la célula para sustituir al gen normal, ha permitido obtener la información selectiva de la misión de dicho gen; pues se observa la alteración o la supresión de alguna función celular. A este procedimiento experimental, se le ha dado un nombre en idioma inglés que resulta muy expresivo y es ampliamente usado "knockout".

Otras técnicas de biología molecular, han permitido la introducción de genes extraños, llamados transgenes, a un sistema biológico. Sin que reemplace al gen natural, el gen extraño puede integrarse al sistema natural. Las células o los organismos tratados de esta manera han sido llamados "transgénicos".

Una vez conocida la codificación genética determinante de la síntesis de substancias como el péptido atrial natriurético, la adrenomedulina, la sintasa de óxido nítrico y el angitensinógeno o de receptores químicos membranales como los beta adrenérgicos o los receptores tipo-1 para angiotensina-II, el análisis del problema terapéutico de la hipertensión arterial, parece hallar una nueva avenida de desarrollo.

Los oligonucleótidos de contrasentido
En la estructura de los ácidos nucleicos DNA y RNA , participan solamente 2 bases púricas y tres bases pirimídicas, conocidas también como nucleótidos (Cuadro I). Las bases púricas son la adenina (A) y la Guanina (G). Las bases pirimídicas son la Citosina (C) y la Timina (T), con las que se forma el ADN. El RNA en vez de timina, contiene Uracilo (U). Una purina se diferencia químicamente de una pirimidina, en que la primera, está formada por la unión de un ciclohexano con un ciclo pentano y contiene un grupo imidazol (NH) en posición 7, la pirimidina consta de un ciclohexano solamente, también es afinada.

Cuadro 1

Las bases púricas y pirimídicas, se combinan por un extremo con azúcares: 2' desoxirribosa en el ADN y ribosa en el RNA, para formar cadenas longitudinales con puentes de fosfato. Estas cadenas, a manera de los largueros de una escalera, se unen por travesaños formados por las bases púricas y pirimidinitas y dan una estructura molecular similar a una escalera helicoidal (Figura 2 y 3). El orden en que se enlazan las bases púricas y pirimídicas, en la cadena de DNA, forma una clave a la manera de la escritura de un idioma. La secuencia de bases, como la secuencia de letras, forma lo equivalente a palabras que significan un mensaje génico. También como en un lenguaje, es posible cambiar el significado de una expresión cambiando el orden de las letras, aún utilizando las mismas letras, por ejemplo Amor y Roma, se nota que las letras en un sentido tienen una interpretación mental, completamente diferente de las mismas letras escritas en contrasentido. En el caso el orden de las bases púricas y pirimídicas, una alteración en la secuencia de asociación de estos nucleótidos, tendrá, para los sistemas bioquímicos de interpretación de mensajes génicos, significados tan distintos como lo que nos sucede con un idioma.

Figura 2: Estructura molecular de los ácidos nucléicos y puntos de acceso mediante ingeniería genética.

Figura 3: Estructura molecular básica del ADN.

Sentidos natural y de contrasentido
El conocimiento de la secuencia natural de nucleótidos, determinantes de la síntesis de algunas substancias de importancia en la fisiología cardiovascular, como el péptido atrial natrurético, la adrenomedulina y la sintasa de oxido nítrico, ha dado lugar a un reforzamiento de la producción de estos compuestos mediante la administración de los oligonucleótidos correspondientes. También se ha abierto la posibilidad de diseñar y sintetizar oligonucleótidos de contrasentido [3-7], para reducir la expresión de dichas substancias y otras proteínas de interés muy especial en hipertensión arterial, como el angiotensinógeno y los receptores AT-1 para angiotensina-II.

Composición de los ácidos nucléicos
Se cuenta con oligonucleótidos de contrasentido para reducir la producción de angiotensinógeno y por lo tanto de angiotensina-II y lo más importante, la reducción de la síntesis de receptores AT-1 para A-II. Estos oligonucleótidos de contrasentido, pueden considerarse en cierta forma como fármacos de acción intracelular. Puesto que ocuparían en la cadena de DNA el lugar de nucleótidos naturales, pueden considerarse en la categoría de antagonistas. Estos antagonistas, poseen un elevadísimo grado de selectividad por el lugar que deben ocupar, medido por su constante de afinidad (Cuadro II). Los oligonucleótidos, comparados con los agonistas de receptores membranales, como las aminas adrenérgicas, poseen una elevadísima constante de afinidad, que los hace ver como fármacos de gran eficacia. La supresión de la síntesis de receptores AT-1, puede dar lugar a efectos análogos a los de los bloqueantes de receptores AT-1 en la hipertensión arterial. Efectos que pueden ir desde una terapia reductora de la presión arterial, con sus acciones protectoras del daño a órganos blanco, hasta acciones restauradoras y regenerativas. Existen, por otra parte, diferencias de naturaleza farmacocinética, entre los oligonucleótidos de contrasentido y los fármacos antihipertensivos. La extraordinariamente larga vida media de los oligonucleótidos, es del orden de varias semanas, hasta 2 a 3 meses.

Cuadro 2

Modalidades de la terapia génica
La administración de oligonucleótidos de sentido natural y de contrasentido, ha planteado interesantes retos a la tecnología biomolecular. Si bien es posible la administración de oligonucleótidos ya sea desprotegidos o encapsulados en liposomas, el rendimiento de la distribución del fármaco, deja mucho qué desear.

La bioingeniería molecular, además de la identificación de secuencias de las bases púricas y pirimídicas en los oligonucleótidos y las síntesis correspondientes, ha tomado el camino que los virus han ensayado durante muchos miles de años, para llegar al interior de las células. Los ha tomado como portadores del material biomolecular o vectores. Se han utilizado distintos tipos de virus no patógenos al hombre, con resultados diversos. Se ha tomado el camino de los adenovirus adeno- asociados, como uno de los mas viables y que han sido de buen rendimiento experimental. La transferencia de oligonucleótidos de contrasentido para la síntesis de receptores AT-1 hacia los virus, tiene lugar en el laboratorio de cultivo de virus (Figura 4). Una vez cargado el vector viral se puede administrar por vía intravenosa o hasta por inhalación y así llega hacia la intimidad de los vasos y de toda la microcirculación y los órganos perfundidos. Por diferentes pasos de endocitosis, liberación intracelular del oligonucleótido de contrasentido, integración génica, impresión del mensaje por el ADN en el RNAm (RNA mensajero) e interpretación microsomal del mensaje, se llega a producir la supresión de la síntesis protéica, o en este ejemplo, la supresión de la síntesis de receptores AT-1 para angiotensina-II (Figuras 2 y 4).

Figura 4: Transfección viral de oligonucléotidos de contrasentido.

Acciones farmacológicas experimentales. Hipertensión arterial en ratas
La administración por vía endovenosa de oligonucleótidos de contrasentido, para la reducción de receptores AT-1 en ratas hipertensas se muestra en la figura 5. Esta figura 3 claramente demuestra que una sola administración de ologonucleótidos de contrasentido, transportados por un vector viral, produce un descenso sostenido de la presión arterial de alrededor de 8 a 9 semanas. Esta, es una clara demostración de que estamos ante un nuevo sistema terapéutico de control a largo plazo, de la hipertensión arterial. También es un sistema que puede contrarrestar, con firmeza, el grave problema de falta de adherencia al tratamiento, que conlleva el sistema actual de administración diaria de medicamentos antihipertensivos.

Una observación adicional derivada de estos experimentos, consiste en que la administración a ratas normotensas,de oligonucleótidos de contrasentido para reducir la producción de receptores AT-1, o para reducir los niveles de angiotensina, no produjo hipotensión. Es decir, que este tratamiento, como el de la administración de bloqueantes de los receptores AT-1, solamente reduce la presión arterial en los animales con hipertensión.

El significado de este resultado ha llevado a varios investigadores a proponer que el sistema renina angiotensina no juega un papel crítico en la regulación de la presión arterial en condiciones normales y que las terapias farmacológica y génica, son efectivas solamente cuando la actividad del Sistema Renina Angiotensina se encuentra elevada. De igual manera [7], se ha demostrado que tanto la administración de oligonucleótidos de contrasentido para reducir la producción de receptores AT-1, como la administración de un bloqueante de receptores AT-1 (losartan), producen una reducción de proporciones iguales en las ratas hipertensas.[8] El bloqueante de receptores AT-1, administrado después del oligonucleótido de contrasentido, carece de acción, como prueba de que el oligonucleótido ha eliminado los receptores AT-1 (Figura 6).

Figura 5: Acción antihipertensiva prolongada mediante terapia génica.

Figura 6: Acción antihipertensiva comparada de oligonucleótido de contrasentido para receptores AT-1 vs Losartan.

En otros estados fisiopatológicos asociados a la hipertensión arterial, la administración de oligonucleótidos de contrasentido, ha demostrado también una acción benéfica sobre otros estados fisiopatológicos asociados a la hipertensión arterial. Esta acción se da en forma análoga a la acción de los bloqueantes de los Receptores AT-1 y de los Inhibidores de la enzima Convertidora de Angiotensina (ECA). La figura 7 muestra los resultados de un estudio experimental sobre la hipertrofia ventricular en ratas espontáneamente hipertensas [9]. Se puede observar que estas ratas desarrollan una hipertrofia ventricular como del 25% superior a las dimensiones ventriculares de las ratas de control. También se observa que la administración de oligonucleótidos de contrasentido para reducir la síntesis de ECA y también para reducir la síntesis de receptores AT-1, impiden el desarrollo de hipertrofia ventricular en las ratas hipertensas (Figura 7). Algo similar se había demostrado con anterioridad, ante la administración de Angiotensina-II.

Figura 7: Acción antihipertrófica en el miocardio de oligonucleótido de contrasentido para receptores AT-1 vs inhibición de la ECA.

El engrosamiento de la pared de las arterias coronarias en la hipertensión arterial, también ha sido estudiado experimentalmente ante la administración de oligonucleótidos de contrasentido para ECA y para AT-1[9]. El espesor de la pared coronaria que aumenta en proporción importante en las ratas hipertensas, se muestra reducido con la administración de oligonucleótidos de contrasentido para ECA y muy especialmente para AT-1 (Figura 8). Igualmente se ve influenciado el cociente Neointima/Media, de los vasos coronarios después de una lesión por angioplastía.

Figura 8: Acción contra remodelación de oligonucleótido de contrasentido para receptores AT-1 en arterias coronarias.

Conclusiones

  1. La prevalencia de la hipertensión arterial en América es muy elevada, al igual que en el resto del mundo.
  2. A pesar de que se cuenta con grupos de fármacos muy eficaces, y algunos de estos son de muy baja toxicidad, la proporción de pacientes controlados, es muy baja.
  3. La deficiente adherencia al tratamiento farmacológico, explica al menos en parte, los muy bajos índices de control farmacológico de hipertensión arterial.
  4. Con el propósito de contribuir a mejorar los índices de control farmacológico de la hipertensión arterial se encuentra en desarrollo la terapia génica. Se han desarrollado oligonucleótidos de contrasentido para reducir la síntesis de receptores AT-1 para angiotensina II, Estos, pueden ser administrados mediante el uso de un virus portador.
  5. La administración de oligonucleótidos de contrasentido anti AT-1, en ratas hipertensas, produce el control de las cifras de hipertensión dentro de cifras normales, en un efecto que se prolonga hasta por 8 a 9 semanas, ante la administración de una sola dosis de oligonucleótido de contrasentido.
  6. La administración de oligonucleótidos de contrasentido anti AT-1, también previene el desarrollo de hipertrofia ventricular y de remodelación de arterias coronarias y de la aorta, en las ratas hipertensas.

Bibliografía.

1. Hansen L;. Kilander L; Ohrvall M. Epidemiology of hypertension. In Hypertension. A companion to Brenner and Rector´s, The Kydney. O´Paril S; Weber MA. Editors. W.B. Saunders Co. Philadelphia (2000) pp 4-19.
2. Velázquez O; Lara A; Rosas M; et al. Hipertensión arterial en México: Resultados de la Encuesta Nacional de Salud (ENSA) 2000. Arch. Cardiol. Mex. (2002); 72:71-84,2002.
3. Phillips IM; Galli SM; Mehta JL. The potential role of antisense oligodeoxinucleotide therapy for cardiovascular disease. Drugs (2000); 60: 239-248.
4. Lebedeva I; Stein CA. Antisense oligonucleotides: Promise and reality. Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. (2001); 41: 403-419.
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6. Pachori AS; Huentelman MJ; Francis SC; et al. The future of hipertensión therapy: sense, antisense, or no sense?. Hypertension (2001); 37: 357-364.
7. Lu D. Losartan vs Genetherapy. Hypertension. (1997); 30:363-370
8. Reaves PY. Permanent Prevention of high blood pressure. Circ. Res. (1999); 86:E44-E50
9. Raizada MH; Katovich MJ; Wang H, et al. Is antisense gene therapy a step in the right direction in the control of hypertension? Am. J Physiol. (1999); 177: H423-H432.

 

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Actualización: 28-Nov-2003