Factores anti-angiogénicos y preeclampsia.

Anti-angiogenic factors and preeclampsia

Durante el embarazo normal, la placenta produce y coordina cambios en la vascularización que permiten la circulación sanguínea materno-fetal. Este proceso incluye la vasculogénesis y angiogénesis (1). Todo esto necesita de un delicado equilibrio de factores pro-angiogénicos y anti-angiogénicos (2).

La preeclampsia, un trastorno del embarazo caracterizado por hipertensión y proteinuria después las 20 semanas de gestación, afecta del 7 al 10% de las embarazadas y es una de las causas principales de mortalidad materna y fetal (3). Se ha demostrado que la remoción de la placenta resuelve los síntomas clínicos del síndrome, lo que sugiere que esta desempeña un papel central en la patogénesis (4). En las preeclámpticas, la placenta produce varios factores anti-angiogénicos, como la tirosina-quinasa 1 similar al fms soluble (sFLT-1) y la endoglina soluble (sEng), en cantidades superiores a las observadas en embarazadas normales (5). Se considera que el desequilibrio entre los factores pro-angiogénicos y anti-angiogénicos observados en la preeclampsia son la causa de la vascularización placentaria anormal.

Se siguen proponiendo hipótesis para explicar el origen de la alteración de los factores anti- angiogénicos en la preeclampsia. El objetivo de esta revisión se enfoca en discutir el desarrollo vascular normal durante el embarazo y el papel que juega el desequilibrio de los factores anti-angiogénicos en la disfunción endotelial en la preeclampsia.

El desarrollo vascular placentario incluye mecanismos de vasculogénesis y angiogénesis (1). La vasculogénesis (diferenciación de precursores endoteliales en células endoteliales que recubren los vasos) comienza en las primeras semanas del embarazo. Durante este proceso, una sub población de células precursoras mesenquimales se transforma en precursores hemangioblásticos endoteliales. Esta diferenciación celular lleva a la aparición de los nuevos vasos sanguíneos placentarios (6).

La vasculogénesis es seguida por la angiogénesis (formación de nuevos capilares a partir de los ya existentes). Desde el día 21 del embarazo, los factores angiogénicos solubles, expresados por trofoblasto placentario, la decidua y los macrófagos actúan en la formación de capilares dentro de las vellosidades coriónicas placentarias (7,8). Estos lechos capilares se expanden continuamente hasta la semana 26 de gestación. Desde la semana 26 hasta el término del embarazo, el crecimiento vascular de las vellosidades se limita principalmente a la formación de vellosidades intermedias maduras que contienen bucles capilares poco ramificados (6).

La angiogénesis está estrictamente controlada por factores pro-angiogénicos y anti-angiogénicos. El desequilibrio en este proceso puede conducir a respuestas angiogénicas excesivas o insuficientes, que se ha asociado con diferentes patologías (1). Estudios en humanos y modelos animales han demostrado que factor de crecimiento y transformante neta (TGF-beta) y factor de crecimiento vascular endotelial (VEGF) señalización desempeñar un papel crucial en el mantenimiento de la homeostasis vascular fisiológica mediante la modulación de la función de las células endoteliales (9,10). Entre los factores angiogénicos expresados por la placenta durante esta fase, el sFLT-1 y la sENG desempeñan un papel central en este proceso.

Figura 1.
Diferentes formas de transcripción y generación de sFLT-1.

La familia del VEGF es un grupo de moléculas multifuncionales que participan en diversos procesos biológicos durante el desarrollo y en condiciones tanto fisiológicas como patológicas. Sus miembros sonincluye VEGF-A, VEGF-B, VEGF-C y VEGF-D (11). La forma predominante, VEGF-A, es un factor que actúa en el ciclo de división celular endotelial específico,tienen propiedades pro-angiogénicas y antiangiogénicasy se expresa en tres isoformas diferentes(12). Tres tipos de receptores de VEGF (VEGF-R) se activan luego de la unión con el factor: FLT-1, Flk1(VEGF-R2) y FLT-4 (VEGF-R3). Dos co-receptores,neuropilinas y proteoglicanos de heparán sulfato,modifican la actividad de los receptores en diversas formas (13). El FLT-1 se une al VEGF-A, VEGF-B y factor de crecimiento placentario (PlGF), mientras que Flk1se une a VEGF-A y VEGF -C y FLT-4 se unen a VEGF-C yVEGF -D (14).

El VEGF y sus receptores son cruciales para el desarrollo vascular normal y la formación de vasos linfáticos. Los VEGF-R poseen un dominio extracelular, un dominio trans-membrana y un dominio tirosina- quinasa intracelular. La unión de diferentes factores conduce a dimerización del receptor y activación de la tirosina-quinasa, iniciando diferentes vías de señalización intracelulares que modulan las funciones biológicas y vasculares. El FLT-1 y el Flk1 regulan la señalización de la función de las células endoteliales, tales como proliferación, migración, formación de túbulos y ramificaciones (15). La señalización de VEGF- R3 es importante para el desarrollo de los vasos linfáticos (16). El VEGF induce el desarrollo vascular placentario a través de sus interacciones con alta afinidad a los receptores FLT-1 y Flk1, activando la tirosina-quinasa de las células placentarias (17). Se ha demostrado que el VEGF regula la estabilidad de las células endoteliales, la función de las células ependimarias y la permeabilidad periventricular cerebral (18).

La importancia de FLT-1 y Flk1 en la función vascular se volvió evidente a partir del estudio de ratones que carecían de estas estructuras. En ausencia de FLT-1 o Flk1 produjo muerte embrionaria por alteración del funcionamiento vascular, pero con diferencias para cada uno de los fenotipos. Los ratones con ausencia de FLT-1 mostraron organización vascular irregular caracterizada por proliferación de células endoteliales, mientras que embriones con ausencia de Flk1 mostraron ausencia de islas y vasos sanguíneos (19). El dominio extracelular de ambos receptores consta de siete dominios homólogos extracelulares. Solo el segundo dominio homólogo es suficiente para permitir la unión de VEGF a FLT-1, mientras que Flk1 requiere del segundo y tercer dominio homólogos para una unión adecuada (20). El VEGF-A tiene mayor afinidad por el FLT-1 que por el Flk1, esto puede ser explicado por las diferencias en los dominios extracelulares de unión. Sin embargo, la actividad

Figura 2
Señalización VEGF/FLT-1 y efectos del sFLT-1

tirosina-quinasa de la FLT-1 en respuesta a la unión con VEGF-A es débil (21), posiblemente porque el dominio yuxtamembrana en la región intracelular reprime la activación (22).

Los ratones que carecen del dominio tirosina- quinasa asociado al FLT-1 en la membrana, pero con el dominio de unión al ligando intacto, no mostraron defectos en el desarrollo vascular, lo cual sugiere que esta no es necesaria para cumplir este paso (23). En conjunto, estos datos sugieren que FLT-1 puede funcionar como señuelo receptor de VEGF-A, regulando la biodisponibilidad de unirse a Flk1 (15). La PlGF se une directamente a FLT-1 y acentúa la angiogénesis secundaria al efecto del VEGF a sobre el Flk1 (24). El PlGF puede competir con VEGF-A para unirse a FLT-1, promoviendo indirectamente la señalización VEGF-A / Flk1 al aumentar la disponibilidad del factor para unirse al receptor (25). Por otra parte, evidencia experimental indica que FLT- 1 no sólo sirve para potenciar el eje VEGF-A / Flk1, sino que también está involucrado directamente en la señalización. Tanto el VEGF-A como el PlGF producen fosforilación del receptor FLT-1 alterando la señalización (24).

La pérdida de la actividad de la tirosina- quinasa de la FLT-1 produce inflamación y angiogénesis deficiente en enfermedades como aterosclerosis, metástasis pulmonar y artritis reumatoide (26). Además, puede actuar como regulador negativo de la célula endotelial durante el proceso de brotación y ramificación vascular (27). Hasta la fecha, la función del FLT-1 en la angiogénesis es evidente, pero la señalización exacta aún debe determinarse.

Figura 3
Diferentes formas y generación de la endoglina

El FLT-1 está codificado por 30 exones. El sFLT-1 es una variante que no está unida a la membrana celular y se genera a través de empalmes alternativos de los exones 1 al 13 (fig. 1) (28). Tanto sFLT-1 como FLT-1 comparten los primeros seis dominios homólogos, que son esenciales para su actividad (17). La aparición del sFLT-1 es posiblemente regulado por hipoxia y la desmetilasas de histonas jumonji (29). Diferentes estudios han descrito variantes adicionales del sFLT-1, (denominado sFLT-1- v2, sFLT-1-v3, sFLT-1-v4). Todos comparten el dominio extracelular seguido de una cola corta C-terminal pero poseen diferentes composiciones (30). A diferencia de las otras variantes, se ha descrito que el sFLT-1-v2 tiene expresión elevada en tejidos placentarios como una forma de sFLT-1 no endotelial de (31). No obstante, su importancia en la función placentaria in vivo aún no ha sido investigada. Además del empalme alternativo, se ha encontrado otra versión de sFLT-1 producto de la escisión proteolítica y expresado por las células encontradas en cuadros de leucemia (32). No se conoce si este mecanismo proteolítico también contribuye a al aumento de las concentraciones en la preeclampsia.

La SFLT-1 secuestra al VEGF-A, VEGF-B y PlGF circulante (fig. 2) (24). Además, puede formar un complejo estable con el dominio extracelular del Flk1, interfiriendo con la dimerización del receptor y la señalización intracelular (33). Debido a la neutralización del sFLT-1 a sus ligandos naturales, se ha desarrollado un señuelo que contiene los primeros tres dominios homólogos (34). Se ha demostrado que tanto el sFLT-1 como el señuelo actúan como reguladores negativos de la función endotelial (35) y la angiogénesis (36).

La endoglina es una glicoproteína unida a la membrana que funciona como un co-receptor auxiliar para los miembros de la familia del TGF-beta (37). Esta super-familia incluye, además, activinas y proteínas morfogenéticas óseas (BMP) que actúan sobre varios tipos celulares. Las señales de estos factores se realizan a través de los receptores de complejos de tipo I y tipo II de serina/treonina proteína kinasa (TßRI / II) (38). La endoglina tiene un dominio extra celular, un único dominio transmembrana y un pequeño dominio citoplasmático (39). El dominio extracelular está formado por un péptido de señalización, un dominio huérfano y un dominio de zona pelúcida involucradas en la oligomerización. Los dominios extracelular e intracelular median las interacciones heterodiméricas con los TßRI / TßRII (40). El TGF-beta sólo se une a la endoglina en complejo con TßRII, mientras que BMP-9 se une directamente al dominio huérfano (41).

La endoglina está estrechamente relacionada con el co-receptor betaglicano. Este último se une a TGF-beta1 y beta 3, mientras betaglicano interactúa con las tres isoformas TGF-beta (9). Los efectos específicos del TGF-beta por tipo celular están mediados por los receptores auxiliares que poseen patrones diferenciales de expresión e interactúan con diferente afinidad a cada isoformas. Debido a división diferencial de ARN mensajero, existen dos formas de endoglinas: la endoglina de forma larga (L-endoglina) y la endoglina de forma corta (S-endoglina). La L- endoglina es la isoforma expresada en forma más abundante (42). Aparte de las formas ligadas a la membrana, la endoglina puede existir como una forma soluble (fig. 3).

La endoglina se expresa escasamente en las células endoteliales senescentes, pero se expresa activamente en las células endoteliales proliferativas. Además de las células endoteliales, también se expresa en el sincitiotrofoblasto (43), células estromales (44), hematopoyéticas y placentarias a término (45). Su expresión es inducida y regulada por la hipoxia, TGF-

Figura 4.
Señalización de TGF-beta / BMP / endoglina y efectos de la sEng.

beta1, TGF-beta3 y BMP-9 (41). Las células endoteliales aórticas de ratones que carecen de endoglina muestran proliferación, migración, secreción de VEGF reducida y expresión disminuida de la sintasa de óxido nítrico endotelial (46). También se demostró que las células endoteliales derivadas de embriones sin endoglina tienen alteraciones de la proliferación (38). El aumento de la expresión de endoglina protege a las células endoteliales de la apoptosis inducida por TGF- beta1 (46). Su importancia en la biología vascular se demostró por su papel en la muerte embrionaria debido a la angiogénesis defectuosa in vivo de ratones que carecen de endoglina (47).

Las concentraciones séricas de sEng están elevadas en las preeclámpticas (48, 49), así como en pacientes con cáncer de mama y colorrectal (50), provocando una respuesta angiogénica anormal. Se ha informado de que sEng se genera a través de la metaloproteinasa (MMP)-14 que interviene en la separación de la endoglina en la membrana en pacientes con cáncer colorrectal, en un sitio cercano al dominio transmembrana de endoglina (fig. 3) (50). Este sEng posee todo el dominio extracelular y mantiene su capacidad de unión a TGF-beta y BMP-9 (5, 41). Por lo tanto, el desprendimiento local es una fuente potencial de sEng, que posteriormente puede afectar la angiogénesis en el microambiente tumoral. Se ha comprobado que MMP-14 participa en la generación de sEng en pacientes con preeclampsia. Esta se expresa en el sincitiotrofoblasto e interactúa dentro de la placenta de las preeclámpticas. El tratamiento de las células trofoblásticas con inhibidores de MMP-14 atenúa la producción de sEng (51).

Se ha demostrado que sEng inhibe la angiogénesis en estudios ex vivo (50, 52). La sEng puede ejercer efectos anti-angiogénicos en las células endoteliales a través de la modulación de la señalización de TGF-beta / BMP (48, 52). Estudios in vitro han demostrado que interfiere con la señalización de TGF-beta y la actividad de la sintasa de óxido nítrico (48). La explicación para estos hallazgos es que la sEng funciona como bloqueador de los factores circulantes, afectando el equilibrio de la señalización vascular de TGF-beta / BMP. También es posible que por la unión a los receptores de TGF-beta, la sEng interfiera con la disponibilidad de la TGF-beta para unirse a los receptores unidos a la membrana (fig. 4) (52).

A medida que avanza el embarazo, el citotrofoblasto migra hacia las arterias espirales uterinas y las arteriolas deciduales. En esta etapa, también sufren una transformación fenotípica de las características epiteliales a endoteliales. El citotrofoblasto invasor disminuye la expresión de moléculas de adhesión (caderina-E y ᾰ6ß4) y comienzan a producir moléculas de adhesión específicas de células endoteliales (caderina vascular endotelial y ᾰVß3) (53). El reemplazo de la capa endotelial de las arterias espirales uterinas disminuye su capacidad de resistencia y, por lo tanto, aumenta el flujo sanguíneo placentario. Este proceso es fundamental para proporcionar nutrientes - oxígeno a la placenta y al feto en desarrollo (54). Se ha propuesto que la remodelación de las arterias espirales también es regulada por los factores angiogénicos angiopoietina-1 y angiopoietina-2 (49). Se están realizando investigaciones para descubrir aquellos mecanismos subyacentes en la progresión de la vasculogénesis y la angiogénesis durante la placentación normal y las razones de la tolerancia materna a la invasión de citotrofoblasto.

En las preeclámpticas, las altas concentraciones circulantes de factores anti- angiogénicos de origen placentario contribuyen a la disfunción endotelial materna y a las manifestaciones clínicas observadas en la preeclampsia (55). La expresión placentaria y las concentraciones circulantes de sFLT-1 y sEng están marcadamente aumentadas en las preeclámpticas (5, 48, 49, 56). La elevación de las concentraciones de estos factores precede a la aparición clínica del síndrome y se correlaciona con la severidad de la preeclampsia (49, 56, 57).

El sFLT-1 placentario es producido en cantidades superiores a las embarazadas normotensas, aproximadamente 5 semanas antes de la aparición clínica de la preeclampsia (56). Se considera que compromete la angiogénesis al unirse al VEGF y PlGF circulantes, inhibiendo las acciones mitogénicas y homeostáticas en las células endoteliales (58). Existen varias vías para regular la producción de sFLT-1: hipoxia placentaria, anomalías genéticas, estrés oxidativo, inflamación y deficiencia de catecol-O-metil transferasa (59). En ratas gestantes a las que se les administró sFLT-1 exógeno desarrollaron sintomatología de preeclampsia, incluyendo hipertensión, proteinuria y endoteliosis glomerular (5). Se ha demostrado que los anticuerpos contra VEGF inducen daño endotelial glomerular y proteinuria en ratones no gestantes (60). Además, estudios in vitro han demostrado que los anticuerpos exógenos contra sFLT-1 pueden revertir el estado anti-angiogénico causado por el plasma de las preeclámpticas (58). Se ha propuesto que también contribuye al aumento del riesgo de preeclampsia en embarazos molares (10,61) y gemelares (62). El uso de inhibidores de VEGF para el tratamiento de la angiogénesis en pacientes con cáncer se ha asociado con aparición de hipertensión, proteinuria, elevación de la concentración de enzimas hepáticas circulantes, edema cerebral y leucoencefalopatía posterior reversible – hallazgos similares a los observados en pacientes con preeclampsia y eclampsia (63, 64). Estos estudios recalcan el papel central de sFLT-1 y la alteración de la señalización del VEGF en el desarrollo de la preeclampsia.

Se han descubierto varias variantes de sFLT-1 sólo se encuentra en los primates (65). La expresión de la isoforma e15a del sFLT-1 se incrementa marcadamente en las preeclámpticas (65, 66). Esta se produce principalmente en porciones anormales del sincitiotrofoblasto degenerado, conocidos como “nudos sincitiales” (65). Se ha propuesto que, en los humanos, esta isoforma de sFLT-1 puede haber aparecido para proteger a los diferentes órganos de la señalización negativa del VEGF.

Aunque sFLT-1 tiene un papel importante en la patogénesis de la preeclampsia, es poco probable que por sí sola controlen la aparición y desarrollo del síndrome. La sEng está aumentada en la preeclampsia y actúa en conjunto con sFLT-1 provocando disfunción endotelial (48). En forma similar a sFLT-1, las concentraciones circulantes de sEng están elevadas semanas antes de la aparición del síndrome (49). Los animales tratados con sFLT-1 y sEng muestran signos de preeclampsia severa, incluyendo síndrome HELLP (hemólisis, aumento de las enzimas hepáticas y trombocitopenia) (48). Los efectos de sEng pueden ser mediados por el bloqueo de la vasodilatación dependiente de óxido nítrico, lo que sugiere que la actividad de la sintasa de óxido nítrico y/o la producción de este puede ser inhibida por la sEng (67).

Dado que la hipertensión y la proteinuria no son síntomas exclusivos de la preeclampsia, un marcador diagnóstico específico es necesario para el diagnóstico y la prevención temprana de la preeclampsia. Con este fin, una serie de biomarcadores han sido objeto de estudio (68). La expresión de sFLT-1 y sEng se incrementa en las preeclámpticas antes de la aparición del síndrome clínico, lo que indica su valor predictivo. Sin embargo, las concentraciones de la primera durante el embarazo son variables, por lo que es difícil interpretar su precisión pronostica.

Figura 5
El sFLT-1 y sEng causan disfunción endotelial antagonizando la señalización de VEGF y TGF-beta1.

Varios estudios recientes han analizado la relación sFLT-1 / PlGF para evaluar su capacidad como indicador para el inicio de la enfermedad. Esta proporción aumenta antes de la aparición de la preeclampsia, pero no distingue a las preeclámpticas de las embarazadas con hipertensión gestacional. Además de las concentraciones aumentadas de sFLT-1, las concentraciones de sEng también están aumentadas en las preeclámpticas con cambios en la relación (49). Se ha demostrado que el aumento de las concentraciones de sEng permite discriminar a las preeclámpticas de las embarazadas con hipertensión gestacional y de las hipertensas crónicas (69).

Las pruebas de determinación disponibles para la detección de sFLT-1 están compuestas por anticuerpos que no distinguen las diferentes isoformas que se expresan en forma diferencial en la placenta (31). El uso de pruebas discriminantes podría evaluar específicamente las funciones potenciales de diferentes isoformas en la patogénesis de la preeclampsia. Con respecto a la detección de sEng, se han descrito diferentes pesos moleculares. Esto parece ser variable en diferentes entornos experimentales. Para validar el valor de predicción de sEng, se necesitan más estudios para entender la fuente de diferentes formas.

A medida que el papel del desequilibrio angiogénico en la preeclampsia se vuelve más claro, nuevas vías para el diagnóstico, predicción y tratamiento están disponibles. En las preeclámpticas, los cambios en las concentraciones plasmáticas de los factores anti-angiogénicos también pueden ser útiles en la predicción de recién nacidos pequeños para la edad gestacional (70).

También se han sugerido estrategias terapéuticas para abordar el desequilibrio angiogénico en la preeclampsia. En un modelo animal, el tratamiento con VEGF-121 mejora la tasa de filtración glomerular y la función endotelial, disminuyendo la hipertensión asociada con isquemia placentaria (71) y a la sobre expresión de sFLT-1 (72). Las estrategias terapéuticas para tratar el desequilibrio angiogénico pueden reducir significativamente la mortalidad materna y neonatal asociada a la enfermedad

Existe evidencia sustancial que apoya el papel de sFLT-1, sEng y otras proteínas anti-angiogénicas en el desarrollo de la preeclampsia. Por otra parte, aún quedan varios aspectos importantes pendientes para su exploración. Por ejemplo, como los polimorfismos, las variaciones del número de reproducciones o cambios epigenéticos afectan el balance de los factores pro-angiogénicos y anti-angiogénicos producidos por la placenta en la preeclampsia. También se necesita definir mejor la regulación del desarrollo vascular placentario y la expresión de estos factores en embarazos normales y patológicos. A medida que se continúen haciendo descubrimientos, es de esperar que sea posible crear herramientas de diagnóstico que puedan detectar la aparición de la enfermedad antes del inicio de los síntomas y desarrollar terapias que modifiquen su curso.

El autor declara no tener ningún conflicto