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Artículo 11
The Role of Oxidative Stress on the Pathogenesis of
Graves’ Disease/
El Papel del Estrés Oxidativo en la Patogénesis de la Enfermedad de Graves
La enfermedad de Graves es la causa más común de hipertiroidismo. Es una
enfermedad autoinmune, procesos autoinmunes inducen a una reacción inflamatoria, y
especies de oxigeno reactivo (ROSs) se encuentran entre sus productos. Cuando el
balance entre los oxidantes y antioxidantes se ve afectado a favor de lo oxidantes se le
denomina “estrés oxidativo” (OS). El aumento del OS caracteriza a la Enfermedad de
Graves. Parece que el nivel de OS se encuentra aumentado en pacientes con la
Oftalmopatía de Graves comparado con otros sujetos que presentan la enfermedad de
Graves. Entre otros factores el OS se encuentra involucrado en la proliferación de
fibroblastos en la órbita. El polimorfismo del 8-oxoG DNA N-glycosilasa 1 (hOGG1)
involucrado en la reparación del daño oxidativo del ADN aumenta el riego de desarrollar la
enfermedad de Grave. El tratamiento con glucocorticoides reduce los niveles de
promotores de OS. Un largo y reciente estudio clínico evaluó el efecto del Selenio en la
Oftalmopatía de Grave leve. El tratamiento con selenio se asoció con una mejora en la
calidad de vida, disminución de la participación del ojo y desacelero la progresión de la
Orbitopatía de Graves comparado con el placebo.
1. Introducción
La enfermedad de Graves es la causa más común de hipertiroidismo en áreas
dependientes de yodo. Esta caracterizada por bocio difuso e hipertiroidismo. La
Orbitopatía de Graves se produce cuando la órbita se encuentra involucrada, y es
clínicamente relevante en la mitad de los pacientes con la enfermedad de Graves (EDG).
En un 3 - 5% de los pacientes la Orbitopatía es severa. La EDG es un trastorno
autoinmune caracterizado por la presencia de autoanticuerpos séricos. El receptor de
TSH representa el mayor autoanticuerpo en la EDG. Los procesos autoinmunes inducen a
una reacción inflamatoria y especies de oxigeno reactivo (ROSs) se encuentran entre sus
productos. Las ROSs son productos metabólicos normales importantes en el
funcionamiento normal de las células, pero su producción de puede encontrar aumentada
en condiciones patológicas y causar daño. Por lo tanto un gran número de sistemas
antioxidantes actúan como mecanismo protector. Entre ellos se encuentra la superóxido
desmutasa que cataliza la desmutación del superóxido a peróxido, la catalasa que
cataliza la descomposición de peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno, mientras la
glutatión peroxidasa reduce hidroperoxidasa lipídicas y simultáneamente oxida glutatión.
La situación en la que el balance entre oxidantes y antioxidantes se encuentra alterado a
favor de los oxidantes se le llama “Estrés Oxidativo” (OS).
2. Estrés Oxidativo y la Glándula Tiroides
La síntesis de hormonas tiroideas requiere de la formación de peróxido de
hidrógeno, un oxidante altamente reactivo. El peróxido de hidrógeno y óxido yódico son
usados inmediatamente en la reacción de peroxidación catalizada por la peroxidasa
tiroidea. Para proteger a las células de especies de oxígeno reactivas (ROSs) existe un
potente sistema antioxidante en la tiroides. La peroxiredoxina, glutatión peroxidasa,
tioredoxina y catalasa están involucradas en este sistema antioxidante. Las
peroxiredoxinas pertenecen a una familia de proteínas antioxidantes que has sido bien
conservadas a lo largo de la evolución. La peroxiredoxina 5 (PRDX5) se expresa en la
tiroides, principalmente en el citoplasma. El nivel de expresión esta correlacionado con el
estado funcional de las células tiroideas, siendo elevados en el bocio multinodular, y
mucho más elevados en los tejidos hipertiroideos. La catalasa y glutatión peroxidasa
también se encuentran elevadas en tejidos hipertiroideos.
Es necesario mantener un nivel de carga oxidativa para el funcionamiento y
proliferación de la tiroides. En una tiroides sana los ROSs son producidos en un área
localizada en el polo apical de la célula en las microvellosidades, donde el H2O2 es
consumido durante la síntesis hormonal y por el sistema antioxidante. Sin embargo la
producción de ROSs inducido por la Th1 ocasiona una acumulación de ROSs tanto en el
citoplasma como en el núcleo, donde puede ser toxico. Interesantemente in-vivo tanto el
antioxidante N.acetilcysteina (NAC) como el antiinflamatorio prostaglandina 15-deoxy-12,
14-protaglandina J2 (15dPGJ2) protegen a la tiroides de los efectos tóxicos del OS.
Parece que NAC y 15dPGJ2 actúan principalmente en las células inflamatorias,
reduciendo la carga de ROS extrafolicular. Como el peróxido de hidrógeno y el yodo son
co-sustratos en la producción de hormonas tiroideas, el yodo inhibe la producción de
peróxido de hidrógeno. El humo de tabaco contiene tiocianuro que bloquea al
transportador de yodo hacia el tirocito (célula de la tiroides). Esto puede incrementar la
producción H2O2 y carga oxidativa, especialmente cuando se asocia con otros factores
ambientales.
Poncin y sus colaboradores sugirieron que la inflamación de la tiroides depende
del balance entre el OS y las defensas antioxidantes (AODs). En estado basal y condición
saludable tanto el OS como las AOD se encuentran bajos, y no hay inflamación. Un
aumento del OS balanceado por el aumento de AOD producen una pequeña inflamación,
un aumento de OS sin ser balanceado provocaría una inflamación severa y necrosis
celular. Reducir el OS conllevaría a una disminución de la inflamación y viceversa.
3. Estrés Oxidativo en la Enfermedad de Graves y Tejidos Periféricos
La EDG está caracterizada por un incremento del OS. Abalovich un incremento en
los marcadores de OS y una disminución en los de AOD en los eritrocitos de pacientes
con la EDG. Todos los marcadores analizados se normalizaron cuando se consiguió el
eutiroidismo después del tratamiento con metimazol. Sin embargo después del
tratamiento con yodo radioactivo, niveles de tert-butyl hidroperóxido iniciaron
luminiscencia química y los niveles de superóxido desmutasa no se normalizaron. En el
plasma de pacientes con EDG fueron encontrados marcadores aumentados de OS,
incluso cuando ya ellos sean eutiroideos. Los niveles de marcadores de OS y AOD eran
más altos tanto en plasma como en tejido tiroideo, en pacientes cuyo tratamiento duro
menos que 6 meses. Sin embargo las hormonas tiroideas por si inducen al OS, que es de
tejidos y especies específicas. Incluso en el hipertiroidismo subclínico el estrés oxidativo y
la respuesta antioxidativa parecen estar aumentados. Parece la activación de la ruta del
NF-kappaB inducida por el OS pude jugar un papel en la respuesta autoinmune del
hipertiroidismo. Por lo tanto cuando se agrega suplementos antioxidantes al metimazol, se
logra más rápido el eutiroidismo. Sin embargo, parece que el nivel de OS esta aumentado
en pacientes con la Oftalmopatía de Graves (OG), comparado con otros pacientes con la
EDG. El tratamiento con metimazol normaliza los marcadores de OS en el plasma en los
sujetos con EDG, pero no en los que presentan Oftalmopatía de Graves.
El hipertiroidismo está asociado con un aumento de los productos de peroxidación
lipídica en el hígado de rata y con actividad incrementada de Glutatión peroxidasa,
superóxido desmutasa y catalasa en el hígado. El OS del hígado aumenta rápidamente
después de un incremento en la cantidad de hormonas tiroideas. En el riñón y testículos
de rata, el hipertiroidismo es asociado con un aumento del OS y la peroxidación lipídica.
El hipertiroidismo también está asociado con un aumento del OS y daño oxidativo
a los lípidos y el ADN en la pared aórtica. Durante el hipertiroidismo hay un incremento de
el OS en el miocardio, asociado a peroxidación lipídica y oxidación proteica. Un
incremento en la actividad de la enzima antioxidante miocárdica acompañada por
expresión de una proteína de inducción ocurre después de 4 semanas de hipertiroidismo.
Parece que el OS juega un papel importante en la hipertrofia cardíaca, por la activación
redox de las rutas de señalización de AKT1 y JUN/FOS. Un desbalance del redox debido
al hipertiroidismo induce a la adaptación de los AOS, también induce a la activación de
ERK1/2 llegando al desarrollo de una hipertrofia cardíaca. Es interesante darse cuenta
que aunque la administración de tiroxina por largo tiempo causa hipertrofia cardíaca, esta
también asociada con un aumento de la tolerancia del miocardio a isquemia y reperfusión.
Esta respuesta pude involucrar a la regulación de HSP70 inducida por hormona tiroidea.
En el músculo esquelético el hipertiroidismo causa aumento del OS asociado con una
modificación oxidativa en la miosina de cadena pesada, causando una disminución en la
fuerza muscular.
4. Estrés Oxidativo en la Enfermedad de Graves y los Tejidos Retroorbitales
La orbitopatía de Graves es ocasionada por una inflamación del tejido conjuntivo
de la órbita. Un incremento en la formación de adipocitos y sobreproducción de
glucosaminoglicanos (GAGs) ocasiona un aumento del volumen de la órbita y fibrosis de
los músculos extraoculares. Entre otros factores, el OS está relacionado con la
proliferación de fibroblastos de la órbita. En fibroblastos orbitarios obtenidos en pacientes
con orbitopatía de Graves severa, los radicales de superóxido inducen a una proliferación
celular dependiente de dosis. Este efecto no se produce en los fibroblastos obtenidos de
los sujetos control. Sin embargo la proliferación de fibroblastos inducida por superóxido
puede ser prevenida por el metimazol, el inhibidor de la xanthine oxidasa allopurinol y
nicotinamida. En muestras de tejido orbitario hay un incremento del nivel de
hidroxiperoxidasa lipídica, superóxido desmutasa, glutatión peroxidasa y glutatión
reductasa en los pacientes con orbitopatía de Graves, comparado con los sujetos control.
Además hay una fuerte correlación negativa entre el índice de oftalmopatía y el nivel de
glutatión.
El IL-1β es un importante mediador de la respuesta inflamatoria producido por
macrófagos activados. Añadir IL-1β a cultivos de fibroblastos retoorbitales produce un
incremento en la producción de radicales libres de oxígeno de una forma dosisdependiente. Esto se observa tanto en los sujetos con EDG como en los control. La
actividad de la superóxido desmutasa intracelular (SOD) fue estimulada por IL-1β, tanto
en los cultivos con EDG como en los control. Sin embargo en los cultivos con EDG la
actividad de la SOD incremento al retso y menos sensible al tratamiento con IL-1β. El IL1β fue un potente estimulador de la acumulación de GAGs tanto en el los fibroblastos
retrooculares normales como en los que tenían OG. El IL-1β estimulo significativamente la
síntesis de GAGs tanto en los fibroblastos normales y los de OG, de una forma dosis
dependiente. Añadir SOD y catalasa bloquea parcialmente la acumulación de GAGs
inducida por el IL-1β.
La HSP72 es una forma de la HSP70 citosólico inducido por estrés. Su expresión
es inducida por estrés ambiental, como infarto, anoxia e isquemia. HSP72 tiene efectos
citoprotectores y controla el plegamiento, transporte y degradación de proteínas. Además
HSP72 puede inhibir la apoptosis por vario mecanismos distintos. Y también los HSPs son
potentes activadores del sistema inmune innato y estimulan la producción de citoquinas
proinflamatorias. En fibroblastos retroorbitales obtenidos de pacientes con GO, el H2O2 y
calor acentuado incrementa significantemente la expresión de HSP72. Los antioxidantes,
metimazol y PTU reducen la expresión de HSP72 inducida por H2O2, a un grado menor
que la expresión de HSP72 inducida por calor. El daño oxidativo al ADN es
significativamente elevado en cultivos de fibroblasto orbitales, pero solo aumento un poco
en los tejidos firboadiposos de los paciente con orbitopatía de Graves.
En paciente con GO hay una significante correlación entre el receptor de TSH, los
niveles de anticuerpos y el contenido de 8-hidroxi-2-deoxiguanosina (un biomarcador de
daño del ADN). La presencia de parámetros de OS en cultivos de fibroblastos y su
correlación con el receptor TSH de anticuerpos representan un buen indicador que el OS
ejerce una acción en el GO.
La 8-hidroxi-2-deoxyguanosine urinaria (8-OhdG) también es un marcador de
daño oxidativo del ADN. En un estudio realizado por Tsai et al se descubrió que el nivel
de 8-OhdG en la orina se encontraba significativamente aumentado en pacientes con GO.
Además el nivel de 8-OhdG urinario esta correlacionado tanto con la puntuación de la
actividad clínica, como con el índice de oftalmopatía. Sin embargo esta asociación de
vuelve insignificante después del ajuste de otros parámetros, particularmente la categoría
de fumador. Se debe notar que un fumador tiene niveles más altos de 8-OhdG urinario
que personas que nunca han fumado, y que fumar es un factor significante en el análisis
de múltiple variables. Es bien conocido, por estudios epidemiológicos que hay evidencia
causal de la asociación entre fumar y desarrollar la orbitopatía de Graves. El estudio de
Tsai et al afirma que el OS inducido por fumar contribuye al desarrollo de GO. Una de las
principales formas de daño del ADN inducido por OS es la 7, 8-dihydro-8-oxoguanine (8oxoG). Este tipo de daño del ADN es reparado por la ruta de reparación por excisión de
bases. Esta ruta es iniciada por el reconocimiento y excisión de la guanina oxidada por
una ADN glicosilasa. En humanos la principal glicosilasa es la 8-oxoG ADN N-glicosilasa
1 (hOGG1). La hOGG1 se encuentra localizada en el lugar 3p25/26 del cromosoma y es
altamente polimórfica. El cambio de una C a G en la posición 1245 del exón 7 resulta en
la substitución de una serian por una cisteína en el codón 326, ha sido asociado con una
disminución de la capacidad de reparar daño oxidativo en el ADN. Tanrikulu et al evaluó el
polimorfismo hOGG1 Ser326Cys como un factor de riesgo para EDG. Ellos descubrieron
que el genotipo Cys/Cys tenía un 3.5-doblamiento (95% CI: 2.10–6.01, P < 0.001) y el
alelo Cys tenía 1.83-doblamiento (95% CI: 1.43–2.34, P < 0.001) incrementando el riesgo
de desarrollar EDG en su población. El polimorfismo Ser326Cys en el gen de la hOGG1
disminuía la actividad de la enzima en estudios tanto in vitro como in vivo. Como la
producción de 8-oxoG aumentaba tanto en los fibroblastos retoorbitales como en la orina
de pacientes con EDG y se correlacionaba con la actividad de la enfermedad, se podía
argumentar que la actividad reducida de la hOGG1 incrementaba el daño en el ADN y el
OS haciéndolo más susceptible a desarrollar la orbitopatía de Graves.
5. Antioxidantes como Tratamiento para la Enfermedad de Graves.
El tratamiento de la EDG reduce el OS y convierte a los pacientes en eutiroideos
por el efecto directo de drogas antitiroideas, particularmente metimazol. El metimazol
normaliza completamente los parámetros de OS en eritrocitos periféricos, mientras que el
yodo radioactivo no lo hace. En cultivos de fibroblastos el metimazol prevenía la
proliferación estos inducida por superóxido, mientras que el propiltiouracilo tenía poco
efecto.
Otras formas de tratamiento de la EDG también influencian los parámetros de OS.
En pacientes eutiroideos el tratamiento para la oftalmopatía de Graves se realiza con
glucocorticoides orales, que reducen significativamente el nivel de 8-OhdG urinario
(marcador de daño oxidativo en el ADN). También se destacó que en pacientes que
tenían recurrencia de GO, el nivel de 8-OhdG urinario era elevado.
En un estudio realizado por Akarsu et al los niveles séricos de malondialdehyde
(MDA, un producto de la degradación de lípidos poliinsaturados por ROS) eran más altos
en pacientes con GO, comparados con sujetos controles y pacientes con EDG pero sin
GO. Por otra parte e nivel de glutatión (GSH, un antioxidante no enzimático) se
encontraba disminuido en pacientes con GO.
El tratamiento con metilprednisolona redujo el nivel de MDA. Sin embargo, la
metilprednisolona intravenosa inducía una respuesta terapéutica más rápida y una
disminución más rápida de los niveles de MDA (en 4 semanas). Doce semanas después
del fin del tratamiento el puntaje de actividad clínica y los niveles séricos de MDA fueron
los mismos en ambos grupos tratados con metilprednisolona.
El tratamiento de la EDG con antioxidantes está basado en el papel del estrés
oxidativo en esta patogénesis. Una pequeña prueba utilizando allopurinol y nicotinamida
demostró la efectividad del tratamiento con antioxidantes en oftalmopatía de Graves leve
a severa.
El selenio es un elemento de rastreo y es esencial para la síntesis de
selenoproteinas, donde el selenio actúa como centro redox. Algunas de las
selenoproteinas como la tioredoxin reductasa y la glutatión peroxidasa juegan un papel
clave en las defensas antioxidativas. La mayoría de los países europeos son deficientes
de selenio. Una reciente y larga prueba clínica evaluó el efecto del selenio en GO leve.
Pacientes de varios países europeos fueron tratados con selenito de sodio en una dosis
de 100 μg dos veces al día. El tratamiento con selenio fue asociado con una mejora en la
calidad de vida, menos participación del ojo y disminución en el progreso de la GO en
comparación con el placebo.
6. Conclusiones
Evidencia de estudios previos sugirieron que el estrés oxidativo juega un rol en la
patogénesis de la Enfermedad de Graves. Estudios in vitro e in vivo demostraron que las
drogas antitiroideas y los antioxidantes influenciaban parámetros del estrés oxidativo,
tanto en tejido retroorbital como en el resto del organismo. Sin embargo hasta ahora todos
los estudios fueron pequeños, no aleatorios y descontrolados; y era necesario realizar
estudios amplios y controlados. Ahora un estudio amplio, aleatorio y controlado probó que
la suplementación con selenio mejora significantemente la calidad de vida, reduce la
participación de los ojos en pacientes con orbitopatía de Graves leve. Aunque parece que
la terapia con antioxidantes no jugara un mayor papel en el tratamiento de la enfermedad
de Graves, es necesario realizar pruebas más adelante para demostrar que tiene lugar
como terapia anexa, o como tratamiento para la GO leve y moderada.
Escrito por: Milosˇ Zarkovi
Traducido por: Ma. Verónica Mejía.