Niveles de citrulina y arginina en el paciente crítico pediátrico

VANESSA ROSA CAMACHO Directores de tesis Dr. JAVIER BLASCO ALONSO Prof. Dr. JAVIER PÉREZ FRÍAS TESIS DOCTORAL NIVELES DE CITRULINA Y ARGININA EN EL PACIENTE CRÍTICO PEDIÁTRICO DEPARTAMENTO DE FARMACOLOGÍA Y PEDIATRÍA Málaga 2015 AUTOR: Vanessa Rosa Camacho http://orcid.org/0000-0002-3432-0665 EDITA: Publicaciones y Divulgación Científica. Universidad de Málaga Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercialSinObraDerivada 4.0 Internacional: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/legalcode Cualquier parte de esta obra se puede reproducir sin autorización pero con el reconocimiento y atribución de los autores. No se puede hacer uso comercial de la obra y no se puede alterar, transformar o hacer obras derivadas. Esta Tesis Doctoral está depositada en el Repositorio Institucional de la Universidad de Málaga (RIUMA): riuma.uma.es DEPARTAMENTO DE FARMACOLOGÍA Y PEDIATRÍA TESIS DOCTORAL NIVELES DE CITRULINA Y ARGININA EN EL PACIENTE CRÍTICO PEDIÁTRICO Vanessa Rosa Camacho DIRECTORES DE TESIS Dr. Javier Blasco Alonso Prof. Dr. Javier Pérez Frías MÁLAGA 2015 Dr. D. Javier Blasco Alonso, F.E.A. de Pediatría del Hospital Materno-Infantil Regional Universitario de Málaga, del Servicio de Gastroenterología Pediátrica y el Dr. D. Javier Pérez Frías, Catedrático de Pediatría de la Universidad de Málaga. CERTIFICAN: Que Dña. Vanessa Rosa Camacho ha realizado, bajo la dirección de ellos, una investigación sobre el tema “Niveles de citrulina y arginina en el paciente crítico pediátrico”, recogiendo personalmente el material necesario, efectuando el análisis de casos, la interpretación de resultados y la redacción de la memoria adjunta, que ha sido revisada por los que suscriben, quienes acuerdan que, en su opinión, es factible de ser presentada como Tesis Doctoral para ser defendida ante el Tribunal correspondiente, a lo que dan su conformidad. Y para que conste, en cumplimiento de las disposiciones vigentes, firman la presente en Málaga. J. Blasco Alonso J. Pérez Frías La investigación a la que se refiere la presente Memoria se efectuó en el Servicio Urgencias y Cuidados Críticos Pediátricos del Hospital Materno-Infantil Hospital Regional de Málaga, bajo la dirección del Profesor Dr. Javier Pérez Frías y del Dr. Javier Blasco Alonso, a quienes deseo manifestar mi agradecimiento por su magisterio y su apoyo, que he recibido continuamente a lo largo de la ejecución del trabajo. Así mismo, agradezco a todos los miembros del servicio de Cuidados Críticos de Pediatría su constante colaboración, sobre todo a Pilar Sánchez Yáñez por su implicación; al Hospital, a través del Comité de Ética e Investigación, la evaluación y aprobación del proyecto y, por último, al Servicio de Laboratorio del Hospital Materno Infantil su disposición y eficacia en el análisis de las muestras, en especial a la Dra. Raquel Yahyaoui Macías. Al equipo de FIMABIS por el apoyo estadístico. A mi familia, por el inmenso tiempo que os he robado, por vuestro apoyo y plena confianza en que podía ser capaz de realizar y llevar a cabo este proyecto. En especial a mi padre, quién me ha enseñado tantos valores en mi vida, y gracias a él he llegado donde estoy con su esfuerzo y dedicación, así como pilar fundamental en las decisiones de estudiar esta maravillosa carrera y especialidad, que me apasiona y me enamora día a día.No solo ha sido un gran padre, marido y amigo, sino mejor abuelo. Nunca lo olvidaremos, y aunque no esté con nosotros ya, siempre estará presente. A mi hermana a la cual adoro y admiro, cuantas cosas me has dado y seguimos compartiendo…A mi madre que tanto me sigue cuidando a pesar de lo que ya he crecido,que ha cuidado de mis hijos mientras trabajaba, estudiaba y no podía estar con ellos, ahora he visto lo que una madre es capaz de querer. A mis hijos, que me han demostrado el verdadero sentido de esta vida y lo que es el amor incondicional, siento el tiempo que no he podido jugar y reír con vosotros mientras realizaba y redactaba este bonito proyecto, pero que habéis estado ahí, merodeando junto mis piernas, arrugando artículos y dando el toque de color con vuestros garabatos fluorescentes. A mi esposo, compañero y gran amigo, que me ha demostrado su cariño y gran amor durante todos estos años que llevamos juntos,…media vida,…durante la carrera, el MIR, la especialidad, rotaciones,… y lo duro de nuestro trabajo, faltando tantas horas de casa y sin desconectar del trabajo a ninguna hora. Gracias por tu paciencia, compañía, complicidad, amor y darme lo mejor que tengo en esta vida…esos dos luceros que han hecho que nos volvamos a enamorar de nuevo. A Javi, mi gran amigo y tutor de tesis, por creer en mí, darme fuerzas y ganas para continuar con esta investigación, por recordarme en cada bajón que era posible terminarlo. Por enseñarme no sólo a encauzar este trabajo, sino también a ser mejor persona y luchar por las injusticias. A mis amigos, mis enfermeras y auxiliares, siempre ahí presentes en todos los momentos bonitos de mi vida, y también en los difíciles, seguiremos creciendo juntos. A mis pacientes, que me ponen a prueba cada día, hacen que cada jornada de trabajo sea diferente, llena de retos y gratitudes tanto por parte de ellos, como de sus familias, por los que han colaborado en este trabajo y los que no han podido hacerlo. A mis hijos Santi y Víctor, y a mi marido, por el tiempo que os he robado. A mi madre, hermana, y en especial a ti “abuelo Paco”. ABREVIATURAS UTILIZADAS AA Ácidoaraquidónico AAA Analizador de aminoácidos ACCP American College of Chest Physicians (Colegio Americano de médicos del tórax) ADMA Dimetilarginina asimétrica APACHE Acute Physiology and Chronic Health Evaluation (Evaluación de la fisiología de la salud aguda y crónica) ARG Arginasa AS Arginosuccinasa ASL Arginosuccinato liasa ASPEN American Society for Parenteral and Enteral Nutrition (Sociedad Americana de Nutrición Enteral y Parenteral) ASS Arginosuccinato sintetasa ATP Adenosintrifosfato ATS American Thoracic Society BH4 Tetrahidrobiopterina BPI Bactericidal/ permeability-increasing protein (Proteína bacteriana incrementadora de la permeabilidad) CAM Calmodulina CARS Compensatory Antiinflammatory Response Síndrome (Síndrome de repuesta antiinflamatoria compensatoria) CAT Catalasa CEC Circulación extracorpórea CGT Test de generación de citrulina CID Coagulación intravascular diseminada CMS Células mieloides supresoras COR Curvas de operación característica del receptor COX 2 Ciclooxigenasa 2 CrCl Aclaramiento de creatinina CSF-1 Factor estimulante de colonias de macrófagos DE Desviación estándar DDAH Arginina dimetil-amino-hidrolasa DIM Dietas inmunomoduladoras DMA Dimetilarginina DVA Drogas vasoactivas EC Enfermedad celíaca ECr Enfermedad de Crohn ECPR Receptor endotelial de proteína C EDRF Factor Relajante Derivado del Endotelio EII Enfermedad inflamatoria intestinal EN Estrés nitrosativo eNOS Óxido nítrico sintasa endotelial ERN Especies reactivas de nitrógeno EROs Especies reactivas de oxígeno ESICM European Society of Intensive Care Medicine (Sociedad Europea de Cuidados Intensivos) ESPGHAN European Society of Gastroenterology, Hepatology and Nutrition (Sociedad Europea de Gastroenterología, Hepatología y Nutrición) FAD Flavina adenina dinucleótido FEV Fracción de eyección ventricular FMN Flavina mononucleótido FMO Fracaso multiorgánico GALT Tejido linfoide asociado al intestino GI Gastrointestinal GLA Ácido gammalinolénico GLU Glutamina GLY Glicina GM-CSF Factor estimulantede colonias de granulocitos y macrófagos GSH Glutatión Hb Hemoglobina HBO2 Oxígeno hiperbárico HLA Complejo génico mayor de histocompatibilidad HPLC cromatografía líquida de alta resolución IFNγ Interferón gamma iNOS Óxido nítrico sintasa inducible IMC Índice de masa corporal LC-MS/MS Cromatografía líquida en tándem con espectrómetro de masas LEU Leucina L/M Lactulosa/ Manitol L-NAME L-nitro-arginina metil-éster LPS Lipopolisacáridos LYS Lisina M1 Macrófagos tipo 1/ proinflamamatorios M2 Macrófagos tipo 2/ antiinflamatorios MCT Triglicéridos de cadena media MS/MS Espectrometría de masas en tándem NAD Nicotinamida adenina dinucleótido NADH Nicotinamino dinucleótido reducido NE Nutrición enteral NEC Enterocolitis necrotizante NF-κB Factor nuclear κappa B NK Natural killer nNOS Óxido nítrico sintasa neuronal NO Óxido nítrico NOHA N (ω)-hydroxy-L-arginine NOS Óxido nítrico sintasa NOx Nitritos y nitratos NPA N-propil-L-arginina NPT Nutrición parenteral OAT Ornitina aminotransferasa OTC Ornitina carbamiltransferasa ODC Ornitina decarboxilasa OR Odds ratio ORN Ornitina PAF Factor activante de plaquetas PCR Proteína C reactiva PCT Procalcitonina PDE5 Fosfodiesterasa 5 PF Cociente PaO2 / FiO2 PHE Fenilalanina PI Permeabilidad de la barrera intestinal PIM Pediatric Index of Mortality (Índice Pediátrico de Mortalidad) PMN Polimorfo nucleares PRISM Pediatric Risk of Mortality (Riesgo Pediátrico de Mortalidad) PRMT6 Proteína arginina metiltransferasa 6 PRO Prolina P5CR ∆1-pirrolina-5-carboxilatoreductasa P5CS Pirrolina-5-caboxilatosintasa RACHS-1 Risk Adjustment in Congenital Heart Surgery (Riesgo ajustado en la cirugía de cardiopatías congénitas) REDOX Oxido-reducción RL Radicales libres RLO Radicales libres de oxígeno SCCM Society of Critical Care Medicine (Sociedad de Cuidados Intensivos) SDMO Síndrome de disfunción multiorgánica SDRA Síndrome de distrés respiratorio agudo SER Serina SIS Surgical Infection Society (Sociedad de infecciones quirúrgicas) SIRS Síndrome de respuesta inflamatoria sistémica SOD Superoxidodismutasa SOFA score Sequential Organ Failure Assessment (Escala de evaluación secuencial del fracaso multiorgánico) TAU Taurina TB Translocación bacteriana TBARS Sustancias reactivas al ácido tiobarbitúrico TCR Receptor de las células T TNFα Factor de necrosis tumoral alfa TRAP Total Radical Peroxyl Trappingmethod (Método de captura de los radicales peróxido) TRE Treonina VEGF Factor de crecimiento endotelial vascular VM Ventilación mecánica XO Xantino oxidasa ω-3 ácidos grasos omega 3 ω-6 ácidos grasos omega 6 INDICE DE GRÁFICOS Pág. Gráfico 1. Frecuencia de aparición evolución favorable/desfavorable 225 Gráfico 2. Diagrama de cajas para comparar la edad respecto a la evolución final 226 Gráfico 3. Diagrama de cajas para comparar las puntuaciones en PRISM respecto a la evolución final 227 Gráfico 4. Diagrama de cajas con la comparativa de días de estancia en UCIP respecto a evolución final 228 Gráfico 5. Diagrama de barras con porcentajes de utilización de ventilación mecánica (VM) y su duración 228 Gráfico 6. Diagrama de cajas con la comparativa de duración de VM (horas) respecto a evolución final 229 Gráfico 7. Diagrama de cajas descriptivo de la duración de VM (horas) 229 Gráfico 8. Diagrama de barras del uso de antibioterapia (%) 230 Gráfico 9. Distribución de pacientes según necesidad de DVA 231 Gráfico 10. Diagrama de barras con las frecuencias de aparición de las principales complicaciones 232 Gráfico 11. Cinética de PCR (mg/L) y PCT (ng/ml) 234 Gráfico 12. Cinética de la citrulina y arginina 235 Gráfico 13. Cinética de la arginina (µmol/L) dependiendo de la evolución 238 Gráfico 14. Cinética de la citrulina (µmol/L) dependiendo de la evolución 239 Gráfico 15. Niveles de citrulina a las 24 horas según la evolución 245 Gráfico 16. Niveles de citrulina al 3º día según la evolución 246 Gráfico 17. Niveles de citrulina al 7º día según la evolución 247 Gráfico 18. Niveles de arginina a las 12 horas según evolución 248 35 Gráfico 19. Relación entre arginina a las 12 horas (µmol/L) con los días de estancia en UCIP (días) 250 Gráfico 20. Relación entre arginina a las 12 horas (µmol/L) con la duración .de ventilación mecánica (horas) 251 Gráficos 21 y 22. Relación entre arginina al 3º día (µmol/L) y la citrulina a las 12 horas (µmol/L) con duración de la ventilación mecánica (horas) 252 Gráficos 23 y 24. Relación entre citrulina a las 24 horas y al 3º día (µmol/L) con duración de la ventilación mecánica (horas) 253 Gráficos 25 y 26. Relación entre citrulina al 7º día (µmol/L) con la d uración de la ventilación mecánica (horas) y estancia en UCIP (días) 254 Gráfico 27. Relación entre la citrulina a las 12 horas (µmol/L) y arginina a las 24 horas (µmol/L) 255 Gráfico 28 y 29. Relación entre la arginina a las 24 horas (µmol/L) con la citrulina a las 24 horas y al 3º día (µmol/L) 256 Gráficos 30 y 31. Relación entre la arginina a las 12 horas (µmol/L) y la citrulina al 7º día (µmol/l) con la PCR a las 24 horas (mg/L) 257 Gráficos 32 y 33. Relación entre la arginina a las 12 horas (µmol/L) y la citrulina al 7º día (µmol/L) con la PCT a las 24 horas (ng/mL) 258 Gráficos 34 y 35. Relación entre la citrulina a las 12 horas y al 3º día (µmol/L) con la PCR al 3º día (mg/L) 259 Gráficos 36 y 37. Relación entre la citrulina al 7º día (µmol/L) y la arginina a las 12 horas (µmol/l) con la PCR al 3º día (mg/L) 260 Gráfico 38. Relación entre la larginina a las 24 horas (µmol/L) con la PCR al 3º día (mg/L) 261 Gráficos 39 y 40. Relación entre la citrulina al 7º día (µmol/L) y la arginina a las 12 horas (µmol/l) con la PCT al 3º día (ng/mL) 262 Gráfico 41. Relación entre la arginina a las 24 horas (µmol/L) con el ácido úrico al 3º día (mg/L) 263 Introducción 36 Introducción 37 1. INTRODUCCIÓN 1.1. LOS AMINOÁCIDOS Las proteínas son componentes esenciales de todas las células vivas y por ello de todas las estructuras del organismo. Mediante hidrólisis se desdoblan, dando aminoácidos. Así mismo, en el organismo, a partir de los mismos, se forman proteínas de muy diversa índole. Pero los aminoácidos no son sólo la base estructural de las proteínas, sino que también sufren modificaciones en diferentes rutas metabólicas y son básicos para sintetizar otras sustancias complejas. Los aminoácidos tienen el grupo amino (-NH2) y el carboxílico (-COOH), estando el primero siempre en posición α respecto al carboxilo. Son moléculas óptimamente activas (el átomo de carbono del esqueleto carbonado está sustituido asimétricamente), existiendo dos series esféricas, la L y la D. Los aminoácidos presentes en las proteínas pertenecen a la serie L. El grupo carboxílico, por ser ácido, puede disociar iones H+ y el grupo amino, básico, fija iones H+ (como ocurre con el amoniaco). Introducción 38 Las proteínas corporales contienen regularmente unos 20 aminoácidos distintos, que se diferencian por la naturaleza del radical denominado R (esqueleto carbonado terminal). Se pueden dividir en cuatro grupos: 1. Aminoácidos con radical R no polar (una cadena lateral hidrocarbonada pura): Glicina, alanina, valina, leucina, isoleucina, prolina, fenilalanina. 2. Aminoácidos con grupos no ionizables, pero de naturaleza polar (_OH, o _SH), en la cadena lateral: Tirosina, triptófano, serina, treonina, cisteína, metionina y las amidas de aminoácidos ácidos que son asparragina y glutamina. 3. Aminoácidos de carácter ácido (aminodicarboxílicos), con un segundo grupo carboxilo en el radical R: Ácido glutámico y ácido aspártico. 4. Aminoácidos de carácter básico (diaminomonocarboxílicos), con otro grupo básico: Lisina, arginina, histidina. Otros aminoácidos menos frecuentes se encuentran libres en tejidos vegetales o animales y, a veces, se encuentran en el ser humano integrando péptidos sencillos o proteínas especiales, siendo componentes del metabolismo intermediario del organismo. Entre ellos, destacan hidroxiprolina, hidroxilisina, ornitina, ácido α-aminoadípico, taurina, ácido cisteínico, cicloserina,… Introducción 39 El organismo humano, así como el de la mayoría de animales, no es capaz de sintetizar todos los aminoácidos, por lo que unos cuantos deben ser obligadamente aportados por la alimentación, recibiendo el nombre de aminoácidos imprescindibles o esenciales. Para el ser humano son valina, leucina, isoleucina, lisina, metionina, treonina, fenilalanina, triptófano (Tabla 1). Tabla 1. Clasificación de los aminoácidos en esenciales/ no esenciales. AMINOÁCIDOS Y SUS DERIVACIONES Aminoácidos esenciales Aminoácidos que pueden ser sintetizados por el ser humano Fenilalanina (Phe) Isoleucina (Ile) Leucina (Leu) Lisina (Lys) Metionina (Met) Treonina (Thr) Triptófano (Trp) Valina (Val) Arginina (Arg) Histidina (His) Ácido aspártico (Asp) Ácido glutámico (Glu) Alanina (Ala) Asparagina (Asn) Cisteína (Cys) Glicina (Gly) Glutamina (Gln) Prolina (Pro) Serina (Ser) Tirosina (Tyr) Introducción 40 Introducción 47 La mayoría del nitrógeno de la glutamina empleada en el intestino delgado se usa para producción de alanina, amonio y citrulina, sin ser incorporada directamente en las proteínas sintetizadas3, sugiriendo estos hallazgos que los aminoácidos diferentes de la glutamina tienen un efecto mínimo en estimular la síntesis proteica en el intestino. La glutamina es consumida por las células que se replican y es un combustible importante para el mantenimiento y la reparación del tracto gastrointestinal 8. La deficiencia de glutamina se asocia con atrofia intestinal durante el estrés. El mantenimiento de la integridad del tracto gastrointestinal es un objetivo importante de los pacientes con enfermedad crítica porque la translocación de bacterias y toxinas a través de tracto gastrointestinal se considera una causa de la insuficiencia multiorgánica. Se ha demostrado que las dosis importantes de glutamina previenen la atrofia intestinal, mantienen la integridad intestinal y previenen la translocación bacteriana tras la injuria sobre el intestino. Algunos estudios en animales comunican que la nutrición parenteral (NPT) con suplemento con glutamina mejora la masa intestinal 9, 10. Sin embargo la NPT con suplemento con glutamina es menos eficaz que la nutrición enteral (NE) estándar para el mantenimiento de la integridad y la función intestinal. Las soluciones actuales de NPT no contienen glutamina debido a su inestabilidad en solución en periodos prolongados de almacenamiento. Esta ausencia de glutamina contribuye a la atrofia intestinal durante el tratamiento con NPT. Es posible agregar aminoácidos glutamina a la fórmula de NPT inmediatamente antes de la infusión. Los pacientes que reciben fórmula enteral con suplemento de glutamina tuvieron una disminución importante en los incidentes de Introducción 48 neumonía, bacteriemia y sepsis, comparados con el grupo control 11. La alimentación con dietas deficientes en glutamina produce atrofia intestinal y TB en modelos de enfermedad crítica en animales 12. Se analiza en un estudio reciente realizado a 7 pacientes pediátricos, que recibieron suplementos perioperatorios intravenosos de glutamina a 0,5g/kg/día, encontrando un aumento de los niveles de glutamina, citrulina y arginina de forma significativa. Se utiliza glutamina con un isótopo marcado encontrando que el 91% de la citrulina sintetizada proviene de la glutamina, mientras que el 49% de la citrulina es usada para la síntesis de novo de la arginina. Los riñones, utilizando como precursor la citrulina, fueron los responsables de la producción endógena del 75% de la arginina detectada. Concluyeron que la glutamina y la citrulina son la principal fuente de síntesis de novo de la arginina 13. 1.2.2. CITRULINA La citrulina es un aminoácido no proteico, producido por la mucosa intestinal (duodeno-yeyuno) en los animales, a partir de la glutamina y aminoácidos derivados. La síntesis entérica de citrulina requiere ornitina y carbamil fosfato, que pueden ser aportados por la glutamina alimentaria. Entre los principales pasos para convertir la glutamina en citrulina en el enterocito podemos destacar la glutaminasa dependiente de fosfato, la P5-C sintasa, ornitina aminotransferasa (OAT) y ornitina carbamiltransferasa (OTC), además de la carbamilfosfato sintetasa (CPS) para la creación del carbamilfosfato a partir de Introducción 49 amonio, HCO3 y ATP. La glutaminasa cataliza la conversión de glutamina en glutamato que, subsecuentemente, se convierte en el γ-glutámico semialdehído por la P5-C sintasa, siendo la actividad de esta última enzima la que limita la tasa de síntesis de citrulina. Debido a esta formación a partir de la glutamina ingerida, es conveniente, para obtener una buena medida, determinar la citrulina tras una noche de ayuno o suspendiendo la NPT al menos 8 horas. En los mamíferos, la citrulina se utiliza para la síntesis de arginina en varios tipos de células, incluyendo los túbulos renales, las células endoteliales y los macrófagos. Como la arginina es el precursor del óxido nítrico, un pequeño radical libre con gran importancia y versatilidad fisiológicas, la síntesis de citrulina en el intestino juega un papel clave en la homeostasis del cuerpo. El amonio, la citrulina, la alanina y la prolina que se producen en el intestino constituyen un 37.9%, 27.6%, 24.4% y 7.2%, respectivamente, del nitrógeno metabolizado de la glutamina14. 1.2.3. ARGININA En el ser humano adulto, un 38% de la arginina aportada por la dieta es extraída en el lecho esplácnico, sobre todo por el intestino delgado15, indicando que una gran cantidad de la arginina ingerida no está disponible para los tejidos extraintestinales y sólo un 0.34% de esa arginina se utiliza para la síntesis de Introducción 50 óxido nítrico (16% de la producción diaria de NO). La L-arginina, producto intermedio del ciclo de la urea, tiene múltiples funciones a parte de contribuir a la síntesis de proteínas y óxido nítrico (figura 2). Tiene gran importancia en esferas como la sexual, la inflamación y las enfermedades infecciosas. Es el precursor de la creatinina, importante sustrato del metabolismo energético, y de poliaminas, que actúan como moléculas reguladoras del crecimiento y proliferación tisular. La arginina es sustrato para cuatro enzimas: óxido nítrico sintasas (NOS), arginasa (ARG), arginina-glicina amidinotransferasa, argininodecarboxilasa (ADC)16. En experimentos con animales se ha comprobado que, en aquellas especies en que no se produce la citrulina a partir de la glutamina, al alimentarlas con dietas pobres en arginina aparecen numerosas anomalías metabólicas, incluso la muerte. También ocurre la síntesis de citrulina en el enterocito a partir de la arginina mediante la enzima NOS. En algunos estudios se ha comprobado que la pancreatitis aguda se puede desencadenar por el bloqueo del flujo de la secreción pancreática hacia el duodeno, que está regulada, entre otros mecanismos, por la relajación del esfínter de Oddi, en la que el óxido nítrico es un importante mediador. También se ha comprobado que los pacientes con pancreatitis aguda presentan disminución de la L-arginina y la L-citrulina plasmáticas, lo que se traduce en una producción disminuida de óxido nítrico, que podría originar obstrucción en el esfínter de Oddi 17. Introducción 51 Figura 2. Metabolismo de la arginina Estos datos sugieren que la arginina es un aminoácido condicionalmente indispensable en los pacientes críticos, sobre todo demostrado en las situaciones de sepsis, ya que sus necesidades varían con el estadio de la enfermedad y los cambios en el estado metabólico. La arginina se puede entender como un aminoácido esencial, ya que los requerimientos fisiológicos varían respecto al nivel de desarrollo, aumentando en situaciones catabólicas como el trauma o la infección18. En general, como ya se ha señalado Introducción 52 previamente, en adultos sanos, la arginina se clasifica como un aminoácido no esencial y se sintetiza endógenamente mediante la colaboración entre las células epiteliales del intestino delgado y los túbulos proximales del riñón19. También se encuentra una asociación importante de arginina y asma en diversos estudios, encontrando un déficit de arginina respecto a controles sanos, disfunción en el metabolismo del NO y un aumento de la actividad de arginasa en algunos de ellos 20, 21. Por lo que podría ser una nueva estrategia terapéutica en estos pacientes20, 21, 22, 23. Incluso estudios experimentales recientes en modelos murinos con asma, que demuestran beneficios en la administración la L-arginina a altas dosis frente a la hiperreactividad bronquial y la inflamación de la vía aéra24. • SISTEMA DE TRANSPORTE DE CITRULINA Y ARGININA La producción de arginina tiene un transportador específico que introduce la arginina en el interior de la célula. El transportador más importante de arginina es y+, en una reciente revisión 25, 26, 27, el cual consiste en cuatro tipos diferentes de transportadores de amino ácidos catiónicos (CATs): CAT-1, CAT2a y CAT-2b, CAT-3 y CAT-427, 28. Los transportadores CAT-2a, CAT-3 y CAT-4 tienen muy baja afinidad por los aminoácidos catiónicos arginina y citrulina29. CAT-1 está expresado en múltiples células30 como las células endoteliares y epiteliares. En las células endoteliares26, CAT-1 está localizado junto a NOS3 en plasma de la membrana de la caveola con especial afinidad para los Introducción 53 canales de arginina en el endotelio productor de NO. CAT-2b se expresa solamente después de la inducción con citoquinas o lipopolisacáridos (LPS) ante respuesta inflamatoria de las células y está fuertemente asociada a la expresión de NOS2 28,31. En condiciones basales, la arginina se transporta a través de la membrana celular de los monocitos humanos32 y macrófagos murinos derivados de médula ósea, mayormente mediado el transporte a través de y+, asociado a CAT-1, mientras que después de la activación de la respuesta inmune, se incrementa el transporte a través de CAT-2 31. La citrulina derivada de la ingesta tiene el transporte regulado por diferentes transportadores sistémicos en los enterocitos del intestino delgado, como los sistemas B0+, L, y b0+, La presencia del sistema L en la membrana celular de las células epiteliales realiza el paso de citrulina en ambas direcciones dependiendo del gradiente de concentración. Similar al sistema L, funcionan los sistemas transportadores b0+ y B0+, que están localizados en la membrana celular regulando el consumo de citrulina33. A nivel de las microvellosidades intestinales existen otros transportadores de glutamina del sistema B0, el transportador SLC6A19 o B0AT1 34. Introducción 54 1.2.4. PROLINA Parece que, tanto in vivo como in vitro, la prolina es más efectiva que la glutamina y el glutamato como sustrato para síntesis de arginina, ornitina y poliaminas. La prolina, es sintetizada por la mucosa intestinal a partir de la arginina, la glutamina, el glutamato y la ornitina de la dieta, así como de la glutamina arterial. Por estas reacciones implicadas en su metabolismo y, dada la gran superficie del intestino, éste juega un papel clave en el inicio de la degradación de la prolina19, siendo este aminoácido esencial en casos de destrucción enterocitaria, por lo que se ha considerado a la prolina, junto con la leucina y la isoleucina, marcadores indirectos de aporte proteico exógeno. En los enterocitos la ARG tipo II se localiza tanto en el citosol como en la mitocondria y la ornitina derivada de la arginina se convierte en prolina, principalmente por las enzimas OAT y P5CR. Se ha comprobado la existencia de una marcada deficiencia en citrulina y arginina en niños con lactato elevado en plasma. También está bien documentada la coincidencia de hiperprolinemia con hiperlactacidemia en humanos35 debido a que el lactato inhibe la actividad de la prolina oxidasa hepática, aunque el mecanismo de dicha coincidencia no se conoce bien. Se puede suponer que el lactato también inhibirá la prolina oxidasa enterocitaria, suprimiendo por ello el catabolismo de la prolina y la síntesis de citrulina y arginina a partir de aquélla en el intestino (figura 2). Introducción 55 1.2.5. OTROS AMINOÁCIDOS En la mucosa intestinal existen transaminasas de aminoácidos de cadena ramificada como por ejemplo la deshidrogenasa alfa-cetoácida de cadena ramificada. En el intestino del adulto humano un 20-30% de la leucina liberada en la luz intestinal tiene un primer paso en la circulación esplácnica. La lisina, la metionina, la fenilalanina y la treonina son aminoácidos considerados como no metabolizados en mucosa intestinal. Introducción 56 Introducción 63 2. Absorción neta de grasa y proteínas en un período de 3 días: Se mide como porcentaje de grasa y proteínas no recuperado en las heces. Para ello se necesita medir: a. Ingesta alimentaria. b. Excreción en heces de 3 días: ─ Van der Kamer (grasas) y creatorrea por quimioiluminiscencia. ─ Contenido de grasas en heces de 24h, medido por infrarrojo cercano (FENIR 24h). 3. Grado de fracaso intestinal. Está representado por “el porcentaje del gasto energético que es aportado por la NPT”. Entre las causas de atrofia vellositaria destacan celiaquía, infecciones, síndrome de inmunodeficiencia (primaria o secundaria), enfermedad injerto contra huésped, linfoma T de intestino delgado, y otras. La Enfermedad Celíaca (EC) es, en los países occidentales, la causa principal de atrofia vellositaria total o subtotal. Su clínica y su bioquímica se relacionan más con la cantidad total de intestino alterado que con la gravedad de las lesiones proximales aisladas. Mediante el test de Schilling para la B12 se puede diferenciar la afectación proximal de la distal. La citrulina plasmática normal en adultos se sitúa entre 20 y 50 µmo/l, sin ser muy claros los límites en la infancia. Introducción 64 En experimentos con ratas, la citrulina evalúa el funcionamiento absortivo del intestino delgado (grado de fracaso intestinal), así como la longitud funcional del mismo, al ser sintetizada en el enterocito. La ingesta proteica habitual proporciona 5.2-8.1g de glutamina por cada 100g de proteínas y no tiene efecto en los niveles de citrulina plasmática. Tras un ayuno de más de 5 días, aparece un descenso de la citrulinemia de menos de un 30%. Un fallo renal origina una hipercitrulinemia (si el aclaramiento de creatinina (CrCl) es menor de 50 ml/min), lo que no ocurre en el fallo de otros órganos. Si se mide la citrulinemia tras una comida o durante la administración de NE durante 12 horas, se obtienen resultados algo disminuidos respecto a los obtenidos en condiciones basales normales (Tabla 2). También un estudio pediátrico reciente, realizado en nuestro centro, se demuestra que la citrulina sirve como marcador de atrofia vellositaria en la Enfermedad Celiaca (EC), 46 pacientes con EC al diagnóstico, 9 con EC con dieta libre de gluten durante 12 meses y 42 controles. Concluyen que la citrulina plasmática en los pacientes con EC es significativamente menor que en los controles, e incluyo mayor descenso aún en los pacientes que tienen mayor grado histológico de atrofia vellositaria. Igual ocurre con los niveles de arginina plasmática, es menor en los casos respecto a los controles 6. Introducción 65 Tabla 2. Interpretación de los niveles de citrulina en plasma SITUACIONES CLÍNICAS VALORES DE CITRULINA ADVERTENCIAS REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA Adultos caucásicos 40±10 µmol/L Ayuno Rabier Enfermedad/ Fallo intestinal - Sd. Intestino corto - Atrofia vellositaria crónica - Enfermedad celiaca (EC) - Toxicidad intestinal:QT/RT - Trasplante de I. Delgado ↓ ↓ ↓ ↓ Normal salvo complicación Hidratación normal Reversible Biomarcador no especifico de rechazo Crenn48, 2000 Crenn49, 2003 Blasco6, 2011 Lutgens50, 2003 Pappas51, 2001 Malnutrición Normal Crenn 49 , 2003 Estrés metabólico severo Puede ↓ Jeevanandam 52 , 1991 Fallo hepático Normal Weber 53 , 1982 Fallo Renal ↑ Si ClCr < 50 mil/min Ceballos 54 , 1990 Trastorno ciclo urea Normalmente↓ Raro: Déficit de OTC Zschocke 55 , 2004 Envejecimiento ↑ (>70 años) Chequear función renal Pitkanen 56 , 2003 * QT: Quimioterapia, RT: Radioterapia, ClCr: Aclaramiento de creatinina [Fuente: Crenn y cols57, 2008] En algunos estudios se ha comprobado que la cifra de citrulina es similar en pacientes afectos de anorexia nerviosa que en personas sanas, por lo que la escasa ingesta y la malnutrición secundaria a la misma no expresarían una reducción de la masa enterocitaria. La citrulina y la arginina, por tanto, se convierten en aminoácidos esenciales en el fallo intestinal permanente (por ejemplo, por resección extensa). Introducción 66 En el año 2000, Crenn48 publicó un artículo, que evaluaba a 57 pacientes adultos afectos de intestino corto y correlacionaba su situación clínica con los niveles de citrulina plasmática. Encontró los resultados siguientes: ─ En 15 pacientes (12 de ellos con fallo intestinal transitorio) con 100 cm o más de intestino restante, la cifra media de citrulina fue de 34 µmol/L. ─ En 42 pacientes (33 de ellos con fallo permanente) con menos de 100cm restantes, la citrulina media fue de 15 µmol/L. Sus principales conclusiones fueron: 1. La citrulina: a. Es significativamente menor en el fallo intestinal permanente que en el transitorio (92% de sensibilidad y 90% de especificidad, con 95% valor predictivo positivo y 86% de valor predictivo negativo), con cifra límite significativa de 20 µmol/L. b. Se correlaciona inversamente con la cantidad de aportes IV. c. Se correlaciona directamente con la cantidad de resección en el intestino corto. 2. La arginina desciende en el síndrome de intestino corto. Introducción 67 La cifra de citrulina que permitía diferenciar entre fallo transitorio y permanente, con significación estadística, era 20 µmol/L. La glutamina, sin embargo, no diferenciaba entre ambos tipos de fallo (figura 3). En el año 2003, Crenn49 publicó referente a la citrulina como marcador de masa enterocitaria (figura 4). En este estudio se midieron IMC, analítica (albúmina, aclaramiento de creatinina (CrCl), magnesio, calcio, colesterol) y anticuerpos antigluten, en pacientes adultos, incluyendo algunos niños grandes, con afección de intestino corto. Sus conclusiones fueron las siguientes: 1. La atrofia vellositaria produce descenso de citrulina pero no de glutamina y arginina. 2. La citrulinemia se correlaciona directamente con la albuminemia, la calcemia y la hemoglobina (Hb), pero no con los demás datos analíticos ni con el IMC. 3. En los celíacos, la citrulina aumenta una vez que toman dieta sin gluten, tras un año. 4. La citrulina aumenta cuando los anticuerpos antigluten se negativizan. Introducción 68 Figura 3. Correlación entre citrulina y fallo transitorio y permanente en adultos [Fuente: Crenn y cols48, 2000] Introducción 69 Figura 4. Correlación entre citrulinemia y lesión enterocitaria en adultos [Fuente: Crenn y cols49, 2003] En otros trabajos recientes 58,51, se afirma que hasta hoy en día la biopsia ha sido la única forma de confirmar un rechazo de un órgano trasplantado y se propone la citrulina como marcador precoz del rechazo intestinal. En el primero de estos estudios, extendido a 10 adultos y 14 niños, tras trasplante intestinal, se midió la citrulina plasmática a los 30, 60, 90 y 365 días del trasplante. Se encontró ascenso de la citrulinemia en los primeros 120 días tras el trasplante. Después del primer año se mantuvieron estables en condiciones adecuadas. Introducción 70 En una superficie intestinal de ≤ 1m2 hay menos citrulina. En cambio, la cifra de citrulina en relación con la superficie corporal y el tiempo tras el trasplante puede ser un indicador para hacer biopsia que valore rechazo del intestino. Pappas y cols51 demostraron que existe una correlación inversamente proporcional entre citrulina plasmática y grado histológico de rechazo del intestino trasplantado. La irradiación abdominal se puede emplear en múltiples patologías y puede dañar el tejido intestinal con pérdida de masa enterocitaria y de función absortiva 50. En ratones, se puede cuantificar la cantidad de pérdida enterocitaria a través de los niveles de citrulina, ocurriendo el mayor descenso de citrulinemia entre 3 y 4 días después de la irradiación. En el 2005, Rhoads, Plunkett y Galanko 59 comprobaron en un estudio realizado en lactantes con síndrome de intestino corto por resección quirúrgica, que la longitud del intestino delgado se podía considerar el mejor predictor de independencia de NPT en pacientes operados de resección intestinal. Los niños mostraron mayor adaptabilidad intestinal que los adultos. Estos autores comprobaron que los niveles séricos de citrulina no estaban influidos por el IMC o el aclaramiento de creatinina, y que una cifra de citrulina igual o superior a 19 µmol/L tenía un 93% de sensibilidad para predecir la independencia de la NPT. Se ha comprobado un aumento en los niveles séricos de aminoácidos como GLU, GLY, LEU, LYS, ORN, PHE, PRO, SER, ARG, TAU y TRE, en pacientes Introducción 71 con resección intestinal, lo cual podría corresponder con una menor degradación intestinal. En otro estudio 50 se ha demostrado que la adición de glutamina a la NPT aumenta la altura vellositaria y la profundidad de las criptas en intestino, mejorando por tanto la citrulina plasmática de forma secundaria. En 2005, se ha comprobado que la validez del método no invasivo de análisis de la citrulina en una muestra de gota de sangre seca es comparable con la determinación de la citrulinemia en muestra de plasma convencional 60. Los trabajos sobre la citrulina plasmática en enfermedades intestinales siguen centrándose en su relación con la longitud del intestino delgado remanente, tanto en el síndrome de intestino corto como en el rechazo de trasplantes intestinales. Se comprueba el descenso de la citrulina en los casos de menor cantidad de masa intestinal residual y destacan su correlación con la mejoría intestinal tras terapias coadyuvantes, señalando una recuperación de cierta cantidad de masa intestinal 61. David y cols62 demostraron que el rechazo leve en trasplantes intestinales reduce la citrulina frente al período libre de rechazo, aunque sin significación estadística, mientras que, en el rechazo grave o moderado, tiene lugar un mayor descenso de la citrulinemia, estadísticamente significativo, en comparación con las cifras de citrulina durante la fase libre. En la presente Introducción 72 investigación, se ha utilizado como cifra de corte para la citrulinemia 18 µmol/L, aceptando las cifras inferiores como índice inicial de rechazo. Piton y colaboradores45, en un estudio reciente, realizan una revisión sistemática de la literatura existente hasta el momento de fracaso intestinal agudo en pacientes críticamente enfermos, y una propuesta de definición de fracaso intestinal agudo. Intentando demostrar que los niveles de citrulina en plasma son un marcador directo del fracaso intestinal 57. Lai y colaboradores 63, observaron que los suplementos de citrulina atenuaban el daño, y preservaban mejor la masa enterocitaria en yeyuno tras provocar isquemia-reperfusión mediante oclusión de la arteria mesentérica en ratones. Introducción 79 1.6. INMUNONUTRICIÓN E INMUNOMODULACIÓN El síndrome de respuesta inflamatoria sistémica (SIRS) que se produce en el marco de procedimientos quirúrgicos, trauma o infección, conlleva un marcado aumento de las demandas metabólicas que finalmente produce depleción de las reservas de algunos nutrientes esenciales77. La modificación de la respuesta inmune en estos pacientes, brinda una oportunidad de disminuir la morbilidad; aunque a la fecha no ha demostrado que disminuya la mortalidad que existe en este tipo de pacientes, además de por el propio estrés de su patología de base 78. Algunos componentes de las fórmulas de nutrición pueden afectar la función inmunológica deprimiéndola, mientras que otros pueden reestablecer dicha función, mejorando la respuesta del paciente ante una serie de agresiones 79, 80. La inmunomodulación intenta mejorar la fase hiperinflamatoria temprana del traumatismo o agresión. Al mismo tiempo, la recuperación del paciente debería ser tratada con medidas inmunopotenciadoras, teniendo funciones claves moduladoras que actúan a nivel del sistema inmune, inflamación y las diferentes rutas metabólicas. Las fórmulas actuales de farmaconutrientes contienen básicamente glutamina, arginina, ácidos grasos omega-3 y Introducción 80 nucleótidos 81, 82. Por lo tanto, la inmunomodulación debería prevenir la sobreactivación de linfocitos, macrófagos, granulocitos y células endoteliales 83. Esta intervención debería tener los siguientes objetivos: 1. Evitar la excesiva estimulación de macrófagos por endotoxinas circulantes o exotoxinas. 2. Lograr limitación, en corto tiempo (<72h), de la respuesta inflamatoria de las células inmunocompetentes. 3. Reactivar la inmunidad mediada por las células inmediatamente a la “inmunoparálisis postraumática”. Los investigadores reconocen que la respuesta dentro del intestino y la pérdida de la integridad funcional de la mucosa intestinal secundaria a isquemia y reperfusión, pueden tener consecuencias sistémicas. Xu y cols84, en 1997, mediante estudios experimentales han documentado alteraciones significativas en el tejido linfoide asociado al intestino (GALT), en modelos animales tras shock hemorrágico o daño tisular. El GALT está constituido por las placas de Peyer, ganglios linfáticos mesentéricos, linfocitos de la lámina propia e intraepiteliales. Los cambios en la respuesta inmune del GALT pueden contribuir a la disfunción de la mucosa intestinal y una susceptibilidad Introducción 81 incrementada a sepsis de origen intestinal tras la lesión traumática. Se encontró también que el GALT desaparece cuando no hay alimentación enteral y se restaura rápidamente con la administración de nutrientes a través del tracto gastrointestinal. Debido a que el GALT es la fuente de linfocitos que secretan Ig A, el cual es el responsable de la inmunidad de mucosas en todo el organismo, incluyendo vía respiratoria. Es fácil deducir que la alteración del GALT por el uso exclusivo de la nutrición parenteral en pacientes críticamente enfermos podría conducir a una deteriorada resistencia a microorganismos en la vía respiratoria, a menudo el primer órgano que participa en la cadena que conduce al síndrome de disfunción multiorgánica (SDMO). El mayor beneficio de la alimentación enteral sería la restauración del GALT, el cual contribuye a la formación de la barrera intestinal 85. Diversos estudios han demostrado que la intervención con dieta inmunomoduladora (DIM) disminuye la incidencia de infecciones nosocomiales, días de estancia hospitalaria y reducen los costes hospitalarios en pacientes seleccionados. Los efectos más consistentes han sido en pacientes con trauma severo, incluidos pacientes quemados. Aquellos bajo procedimiento quirúrgico importante, y de éstos, especialmente el paciente desnutrido previo al evento quirúrgico 81. Datos contradictorios existen en cuanto a la suplementación nutricional durante la sepsis o shock séptico, encontrando algunos estudios en los que incrementa la mortalidad 86. Disminuyen los días de estancia en UCI y de ventilación mecánica, pero secundarios a una mortalidad precoz. Si bien, en los estudios existentes, no existe unificación de las dosis administradas, ni vía de administración. Encontrando mayor tendencia a hipotensión arterial al Introducción 82 administrar arginina a alta dosis por vía parenteral y en bolo 87, siendo más segura su forma de administración en perfusión continua o por vía enteral. Se objetivó en este grupo de pacientes con sepsis un incremento de los niveles del NO 88, 89, sospechando que el incremento de la producción del NO derivado de la suplementación de arginina, era la causa de perpetuar la vasodilatación arterial, con el agravamiento del shock, y el incremento de la mortalidad. Se intentó inhibir este aumento de síntesis de NO, mediante la inhibición de la NOS en un ensayo clínico 90, en el que identifican mejoría de tensión arterial y aumento de resistencias vasculares, pero con un aumento de la mortalidad, por lo que sugieren que el NO puede ser beneficioso durante la sepsis. Necesitando cierto grado de vasodilatación esplácnica para proteger el riñón, así como inhibir la adhesión leucocitaria y agregación plaquetaria 91, 92. A pesar de la multitud de efectos teóricos sobre la utilización de suplementación, no encontramos estudios que avalen su utilización. Galbán93 en el estudio realizado a 181 pacientes con sepsis, compara dos grupos: dieta suplementada con arginina frente a dieta isocalórica e isonitrogenada, encontró una disminución de la mortalidad en el grupo con dieta suplementada, menor número de bacteriemias y de infecciones nosocomiales. Teniendo en cuenta como limitación que son en pacientes con puntuación en la escala de APACHE-II inferior a 15 en los que disminuye la mortalidad, y no en el subgrupo con estrés grave, con dicha escala superior a 15 puntos. Son muchas las fórmulas con componentes inmunoactivos que encontramos en el mercado, se reflejan en la tabla 3. Incluso algunas de las fórmulas Introducción 83 españolas difieren con las extranjeras, en cuanto a los componentes que incluyen. Introducción 84 Kudsk y cols95, en 1996, seleccionaron al azar pacientes con traumatismo, comparando una dieta inmunopotenciadora versus una dieta control y encontró complicaciones infecciosas en 6% de los pacientes que recibieron dietas inmunopotenciadoras, frente a 41% en los controles. La estancia hospitalaria, la terapéutica antibiótica y el desarrollo de abscesos intrabdominales fueron más bajos en pacientes con DIM. Este resultado clínico se reflejó también en un menor coste hospitalario. Senkal y cols96, en 1997, concluyen que la inmunonutrición postoperatoria temprana significativamente redujo las complicaciones postquirúrgicas ocurridas después del quinto día postoperatorio. Estos estudios sugieren que la inmunonutrición postoperatoria, para ser efectiva necesita una adecuada dosis y tiempo de administración. Weimann y cols97, en 1998, documentaron que pacientes que recibieron alimentación enteral con dietas inmunopotenciadoras cursaron significativamente con menores días de SIRS, 8 ± 6.3 días vs 13.3 ± 6.7 días, y puntuaciones de fallo multiorgánico (SDMO) significativamente más bajos. Chuntrasakul y cols98, en 1998, alimentando durante 14 días a pacientes con traumatismo severo, quemados y cáncer a base de una fórmula inmune compuesta por arginina, glutamina y ácidos grasos omega-3, encontraron una Introducción 85 mejoría en los parámetros nutricionales vistos a los 7 y 14 días; un incremento en todos los casos del recuento de leucocitos CD4+ (linfocitos T colaboradores), CD8+ (linfocitos T citolíticos), C3 (glucoproteína que desempeña un papel crucial en la activación del complemento), Ig A, Ig G y la proteína C reactiva (PCR) disminuyó significativamente al séptimo día de postoperatorio. Houdijk y cols99, en 1998, compararon una dieta enteral enriquecida con glutamina con una dieta estándar isocalórica e isonitrogenada, administradas durante cinco días seguidos en pacientes politraumatizados graves mediante un estudio prospectivo en el que incluyeron 70 pacientes. El subgrupo suplementado con glutamina tuvo menor incidencia de neumonía, sepsis y bacteriemia. La NTP total enriquecida con dipéptidos de glutamina tiene efectos beneficiosos después de la cirugía mayor sobre el balance nitrogenado, el mantenimiento de la concentración plasmática de glutamina, la recuperación de los linfocitos, la generación de leucotrienos y sobre la estancia hospitalaria, según un ensayo clínico, prospectivo, doble ciego 100. Heys y cols101, en 1999. En otro metaanálisis de once ensayos clínicos controlados en los que se comparaba: la nutrición enteral convencional frente a la nutrición enteral enriquecida con nutrientes “clave” (glutamina, arginina, Introducción 86 nucleótidos, ácidos grasos omega-3), solos o en combinación, observó en el segundo grupo una disminución de complicaciones infecciosas y una reducción significativa de la estancia hospitalaria. Gianotti y cols102, en 2000, administraron perioperatoriamente (7 días preoperatorios y 8 días postoperatorios), una dieta suplementada con arginina, ácidos grasos omega 3 y ARN a pacientes con cáncer de estómago y colón. Se demostró un incremento significativo de las concetraciones de prealbúmina y proteína enlazante del retinol, además de mejorar la inmunidad celular y la síntesis de proteínas de vida media corta, en relación al grupo control. Un estudio experimental en ratas, demostró que la administración de 5 días de NPT exclusiva, comparada con una dieta normal, reduce la masa de GALT, los niveles de Ig A en intestino y pulmón, y aumenta la mortalidad infecciosa de origen respiratorio. Esta diferencia se puede revertir si a la NPT se le añade el neuropéptido de bombesina. Lo cual puede conducir a nuevas modalidades terapéuticas en aquellos pacientes que sólo pueden recibir alimentación vía parenteral 103. Heylan y cols104, en 2001, realizan una revisión sistemática de 22 estudios, en 18 se recogen las complicaciones infecciosas, encontrando que los pacientes que reciben inmunonutrición presentan menor número de complicaciones infecciosas: neumonías nosocomiales, infecciones de herida quirúrgica, Introducción 87 abscesos intraabdominales, infecciones urinarias y sepsis relacionadas con catéter. Con un RR 0.66 (IC 95% de 0.54-0.8) y disminución de los días de estancia hospitalaria en 3.3 días (IC 95% de 1-5.6 días). No existen diferencias significativas en cuanto a la mortalidad. Comparan 2 grupos con pacientes enfermos críticos e ingresos programados por cirugía, encontrando beneficio en pacientes ingresados por cirugía electiva con menor incidencia de infecciones, y no se encuentra beneficio en pacientes críticos ingresados por otro motivo. Encontrando en ambos grupos disminución de la estancia hospitalaria. Montejo y cols105, en 2003, realizaron un metaanálisis de 26 ensayos clínicos sobre inmunonutrición, y analizaron los resultados clínicos. Encontraron una disminución de la tasa de infecciones en los pacientes que reciben inmunonutrición enteral (abscesos intraabdominales OR 0.26, neumonía nosocomial 0.54 y bacteriemia OR 0.45), no existen diferencias respecto a la mortalidad, pero si encuentran una significación estadística en cuanto a la reducción de días de ventilación mecánica con una media de 2.25 días, días de estancia en UCI 1.6 días y reducción de días estancia hospitalaria en 3.4 días. En cuanto al análisis en los diferentes grupos encontraron descenso de bacteriemias y abscesos intraabdominales en los pacientes ingresados para cirugía electiva, pero no presentaron beneficios frente a la neumonía nosocomial. Sin embargo, en el grupo de pacientes quemados si se evidencia disminución en la incidencia de la neumonía asociada a ventilación mecánica. Introducción 88 Farber y cols106, en 2005, observaron una reducción significativa de la incidencia de infecciones nosocomiales, reducción de días de ventilación mecánica y estancia hospitalaria, con una reducción considerable de costes respecto al grupo control. Briassoulis y cols107, en 2005, concluyen que los pacientes críticamente enfermos, que reciben una dieta enriquecida con arginina, fibra y antioxidantes, presentan una menor incidencia de sepsis relacionadas con catéteres, sin encontrar diferencias en la mortalidad, ni en los días de estancia hospitalaria. Pero en el subgrupo en el que la dieta se mantuvo más de 2 días se observó una menor mortalidad a los 6 meses. Smith y cols108, en 2006, realizaron un estudio en niños postoperados de cirugía cardiovascular con bypass, administraron citrulina oral e intravenosa siendo bien tolerada sin repercusión hemodinámica, y los resultados muestran mantenimiento de los niveles de arginina, citrulina y las concentraciones de nitritos y nitratos (NOx), lo que puede disminuir el riesgo de hipertensión pulmonar en el postoperatorio de estos pacientes109. La revisión de la Cochrane del 2014, donde Tan y cols110, realizaron una revisión sistemática de los estudios existentes sobre la inmunonutrición en los pacientes quemados, encontraron evidencias en la disminución de la mortalidad en estos pacientes tras administrar glutamina en la dieta. Sin poder Introducción 95 Introducción 96 Introducción 97 Introducción 98 Introducción 99 1.7. ARGININA E IMPLICACIONES EN LA REGULACIÓN DE LA RESPUESTA ANTITUMORAL Se han propuesto dos posibles mecanismos por medio de los cuales el aumento de la actividad de ARG podría estar actuando en un proceso tumoral (tabla 7): El primero de ellos es la regulación negativa de la respuesta inmune frente al tumor 159, 160, por disminución en la proliferación de los linfocitos, detención de la progresión del ciclo celular 161, regulación de la función de los linfocitos T 162, 163 y disminución en la expresión de la cadena CD3z en los linfocitos T 164. El segundo mecanismo sería promoviendo el crecimiento tumoral al transformar la arginina en precursores de poliaminas 159,160, 165. Se objetivó que la sobreexpresión de la ornitina descarboxilasa (ODC), enzima que metaboliza la ornitina en putrescina, tuvo como efecto la transformación de la línea celular NIH/3T3 y el aumento en el desarrollo del tumor y en su capacidad invasiva 166. Se han informado niveles de poliaminas dos a tres veces más altos en cáncer de seno comparado con tejidos sanos; además, se propone que la proteína arginina metiltransferasa 6 (PRMT6) actúa como cofactor de transcripción reprimiendo a p21, que es supresor de tumor y se ha informado que detiene el ciclo celular durante la génesis tumoral del cáncer de mama 167, 168. Introducción 100 Tabla 7. Alteraciones en el metabolismo de la arginina asociadas a enfermedades tumorales NEOPLASIA ALTERACIÓN REFERENCIA Adenocarcinoma de colón Incremento de ODC Viola 164, 2007 Wu169, 2009 Appleton170, 2002 Rodríguez171,2008 Carcinoma de células renales Incremento de ARG por CMS Zea 167 , 2005 Tate172, 2012 Carcinoma hepatocelular Disminución de actividad ARG con respecto al tejido de hígado cirrótico y normal. Hoechst173, 2008 Carcinoma pulmonar de células grandes Altas concentraciones de ARG I Zakrzewicz174, 2012 Fujita175, 2010 Carcinoma de colón Incremento de actividad ARG Kono176, 1998 Carcinoma de células basales Carcinoma de células escamosas Incremento de actividad ARG y niveles de ornitina en tejido Appleton170, 2002 Jiao177, 2012 Carcinoma de cabeza y cuello Incremento de actividad ARG por CMS Appleton 170 , 2002 Jiao177, 2012 Carcinoma gástrico Incremento de actividad ARG Mauskopf 196 , 2012 Kono176, 1998 Leucemias Incremento de actividad ARG Zea 163 , 2004 Carcinoma de próstata Incremento de actividad ARG y sobreexpresión de NOS2 y ARG I Gannon178, 2010 Carcinoma de seno Incremento de actividad de ARG. Inducción de apoptosis en linfocitos T por NOHA (producto intermedio de NOS-NO) Viola164, 2007 Rodríguez168, 2007 CMS: Células mieloides supresoras [Fuente: Isaza Correa y cols179, 2014] Introducción 101 Se ha demostrado que el NO, principal producto de la vía mediada por la NOS, estimula la angiogénesis tumoral y la permeabilización vascular en tumores sólidos. También se ha relacionado la NOS2 con la regulación de la actividad de la COX-2 (ciclooxigenasa 2), molécula que juega un papel importante en la progresión de varios tipos de cáncer por la vía de síntesis de prostaglandinas y la angiogénesis 159, 180, 181, 182. Para el caso del melanoma se ha encontrado que debido al bajo nivel de la enzima argininosuccinato sintetasa (ASS) en las células tumorales, se crea una dependencia a la arginina exógena y que existen ventajas importantes en la terapia de privación de arginina en comparación con la quimioterapia citotóxica convencional 160, 182, 184. Además de la disminución en la expresión de la cadena CD3z, se han descrito otras alteraciones en la respuesta inmune frente al tumor asociadas al metabolismo de la arginina, por lo que la expresión de la ARG y el agotamiento de la L-arginina se han convertido en una vía inmunosupresora potente 185. En los de pacientes con cáncer de pulmón en estadios III y IV, antes y después de la quimioterapia con cisplatino y etopósido, se objetivó una disminución en la producción de IFN-γ en células T y de otras citoquinas proinflamatorias172, asociadas a la disminución en la expresión de la cadena CD3z 184, 186. Introducción 102 1.7.1. CÉLULAS MIELOIDES SUPRESORAS (CMS) Son una población heterogénea de células de origen mieloide que tiene por función regular negativamente la respuesta de los linfocitos T. Se ha informado que dichas células se generan a partir de precursores hematopoyéticos en respuesta a citoquinas producidas por el tumor, entre ellas GM-CSF (factor estimulante de colonias de granulocitos y macrófagos), IL-3, VEGF (factor de crecimiento endotelial vascular), IL-10 y CSF-1 (factor estimulante de colonias de macrófagos). Estas citoquinas no solo reclutan las CMS, sino que también favorecen su maduración como un mecanismo para evadir la respuesta inmune 170. Se ha observado que las CMS se encuentran tanto en el microambiente tumoral como en la periferia, posiblemente generando un microambiente idóneo para que las células malignas proliferen y adquieran nuevas mutaciones que les permitan expandirse y evadir la inmunovigilancia del huésped 187, 160, 165, 188. Las CMS fueron descritas originalmente en cáncer de cabeza y cuello, y posteriormente se las caracterizó en carcinoma de células escamosas, cáncer de pulmón de células grandes, cáncer de seno, cáncer de colon y melanoma, en estos últimos como un factor clave en la inmunosupresión causada por defectos en las células T 177. Las CMS son reguladoras de la respuesta antitumoral, representan un grupo de células con amplia plasticidad en términos de fenotipo y función, la Introducción 103 subpoblación que tiene funciones inmunorreguladoras posee mecanismos supresores específicos del tumor que promueven la tolerancia tumoral en el modelo murino. Estas células han mostrado la capacidad de bloquear la función efectora de la célula T, inhibiendo la liberación de citoquinas como IFN-γ y disminuyendo la expresión de la cadena CD3z del receptor de células T (TCR); además, las CMS pueden disminuir las propiedades migratorias del linfocito T activado, como se ha informado en casos de cáncer de pulmón, y en el modelo murino promueven la angiogénesis en el tumor 176. Los mecanismos de inhibición dependen del tipo de tumor; los más estudiados describen la capacidad para bloquear linfocitos CD4 y CD8, y la reacción antígeno-específica y no específica; también su acción en la inmunidad innata para bloquear la citotoxicidad de las células NK, así como la activación de las células dendríticas y la función de los macrófagos 189. Se ha propuesto que los mecanismos por los cuales las CMS alterarían la función de los linfocitos T son dependientes de la actividad de ARG I producida por los linfocitos. Entre los principales efectos desencadenados por la expresión de la enzima sobre los linfocitos T se informan la inhibición por contacto, la inducción de células T reguladoras (Treg) y de apoptosis 190, todos ellos con el claro propósito de regular negativamente la respuesta inmune frente al tumor 183, 173, 168. La inhibición por contacto requiere la presencia de las dos principales enzimas del metabolismo de arginina, ARG y NOS, en las CMS 178. Por otra Introducción 104 parte, se informó que la inducción de apoptosis es dependiente de la alta producción de peroxinitritos, derivados del metabolismo de la arginina por NOS2, y las bajas concentraciones de arginina. La NOS2 y la ARG I producidas por las CMS pueden actuar individual o sinérgicamente en la regulación negativa de la función de los linfocitos T 164. Los principales efectos de la expresión de ARG I por las CMS demostrados por estos autores fueron la inhibición de la expresión del TCR y de la respuesta de células T antígeno específica 187. La disminución de la expresión de la cadena CD3z por efecto de las CMS con la consecuente inactivación de los linfocitos efectores y el silenciamiento de LT autorreactivos in vitro191 e in vivo también fueron informados en eczema crónico por Marhaba y cols192, en 2007. Rotondo y cols190, en 2009, describieron una menor expresión intracelular de ARG I en las CMS infiltrantes de tumor frente a las CMS intravasculares y peritumorales, en muestras de pacientes con cáncer de pulmón de células grandes. Se estudió la función de los neutrófilos polimorfonucleares (PMN) y la actividad relacionada de ARG I en carcinoma pulmonar no microcítico, en el que linfocitos infiltrantes del tumor mostraron reducción de la proliferación en respuesta a la activación CD3/TCR179. La inmunohistoquímica mostró que la infiltración del tumor por leucocitos PMN reduce la ARG I intracelular, en comparación con los PMN intravasculares o peritumorales, lo que sugiere un papel de liberación en el microambiente tumoral de ARG I 171. La inhibición de la acción de las CMS tanto in vivo como Introducción 111 oxígeno o con el radical superóxido, aumentando la formación de metabolitos citotóxicos como los peroxinitritos (Figura 8). Además la generación aumentada de radicales libres (RL), especialmente del radical superóxido, desvía al NO de su metabolismo normal alternado su disponibilidad y aumentando la producción de otros RLN. Figura 7. Metabolismo arginina-citrulina en condiciones inflamatorias. Abreviaturas: NO: óxido nítrico, NOS3: óxido nítrico sintetasa endotelial, NOS2: óxido nítrico sintetasa inducible, AAS: arginosuccinato sintetasa, ASL: arginosuccinato liasa, AS: arginosuccinato [Fuente: Wijnands y cols138, 2015] Arginina Citrulina AS ASS ASL Respuesta inmune Microcirculación Ornitina Urea Urea Fumarato Aspartato Aspartato ↓ NO ↑ NO NOS2 ↓NOS3 ARG ARG AS ASL ASS Fumarato LPS Bacteriano Citoquinas proiinflamatorias (IL-1, IL-6, IL-8, TNFα, INFγ) Citoquinas antiinflamatorias IL-4, IL-10, IL-13 Introducción 112 Figura 8. Vía metabólica de producción de NO. *NADP/NADPH=nicotinamida adenina dinucleótido fosfato-oxidasa *NOS=NO sintasa. [Fuente: Bescós y cols205, 2012] Nitrato/ nitrito Sangre Vía independiente-NOS Nitrato/ nitrito Riñón / Orina NO L - arginina+O 2 NADPH Arginina Succinato NADP L-citrulina Vía dependiente-NOS Pulmón O 2 Dieta Síntesis endogena (Riñón/Hepática) Introducción 113 1.8.1.1. METABOLISMO Y FUNCIONES DEL OXÍDO NÍTRICO La síntesis del NO y su efecto vasodilatador se basa en la generación de GMPc, y se hace en respuesta, principalmente, de la existencia de bradiquininas o acetilcolina, o bien, como respuesta a diferentes citoquinas. Además de la regulación de la vasodilatación que ocasiona el NO, tiene otro tipo de funciones: regula la expresión de células musculares lisas vasculares, efecto antiagregante paquetario y evita la adhesión leucocitaria local. En la síntesis de NO influyen otros factores. La ingestión importante de grasas saturadas en los alimentos disminuye la síntesis de óxido nítrico. Las concentraciones elevadas de colesterol pero, sobre todo, la mayor coexistencia en las LDL oxidadas, alteran de forma importante el metabolismo del óxido nítrico a través de diferentes rutas: • Inhiben el transporte de arginina del plasma a la célula endotelial. • Disminuye la actividad de la eNOS (mediante la formación de cavergolina) • Interfiere en la expresión de la eNOS. Introducción 114 • Incrementa las concentraciones locales de dimetilarginina asimétrica (ADMA) que funciona como un inhibidor competitivo de las rutas metabólicas de la arginina. • Disminuye las concentraciones de BH4, cuya función es facilitar la síntesis de NO. 1.8.1.2. OXIDO NÍTRICO Y CARDIOPROTECCIÓN El NO también participa en la cardioprotección durante eventos graves, al favorecer la expresión de la ciclooxigenasa (COX 2), participa en esa expresión la acción del factor nuclear κ-B (FNκB). La enzima participante en este aspecto es la iNOS, esperable al encontrarse en dichos procesos una liberación importante de citoquinas. Esta misma situación explica la disfunción miocárdica observada en pacientes críticamente enfermos, sobre todo los que cursan con sepsis grave o shock séptico 206. Aunque la incidencia es difícil de determinar, es muy probable que incluso 50% de los pacientes con shock séptico cursen con disfunción miocárdica definida como fracción de eyección ventricular (FEV) baja. No existe evidencia estructural que explique esta disfunción. Es muy probable que esto sea secundario a problemas microcirculatorios coronarios, o a una disfunción mitocondrial 207. Introducción 115 1.8.1.3. DISFUNCIÓN ENDOTELIAL Y RIESGO CORONARIO Las alteraciones vasodilatadoras dependientes de endotelio demostradas mediante la administración de acetilcolina, conforman la base de muchas enfermedades que contribuyen al riesgo cardiovascular. La disfunción endotelial secundaria a un traumatismo local, sepsis o alteración del equilibrio de óxido-reducción local, determina alteraciones vaso-reguladores importantes que culminan en disfunción orgánica múltiple 207, 208. 1.8.2. PEROXINITRITOS (ONOO-) El peroxinitrito (ONOO-) no es un radical en sí mismo, pero es un agente fuertemente oxidante y nitrante, cuyas acciones tóxicas se han visto involucradas en una gran cantidad de patologías, como las enfermedades neurodegenerativas y las enfermedades cardiovasculares. Es una especie reactiva del nitrógeno que se forma por la reacción del óxido nítrico con el anión superóxido: O2- + NO ONOOEs capaz de inducir la peroxidación lipídica, interferir en la señalización celular, degradar carbohidratos y fragmentar el ADN. El ONOOes capaz de reaccionar con proteínas que tienen iones metálicos como hierro, cobre y manganeso. Estas modificaciones pueden inducir cambios conformacionales en la Introducción 116 estructura tridimensional de las proteínas causando la pérdida de su función. Inactiva a la enzima superóxido dismutasa entre otras. Puede oxidar a la BH4, cofactor de la NOS y de la tirosina hidroxilasa, y también puede oxidar al glutatión reducido, cofactor de la glutatión peroxidasa209. Una vía importante de descomposición del peróxido de nitrógeno in vivo es su reacción con el CO2. Esta reacción origina como compuesto final un potente compuesto nitrante: el trióxido de nitrógeno (N2O3). 1.8.3. DIÓXIDO DE NITRÓGENO (NO2) El dióxido de nitrógeno (NO2) es un agente sumamente oxidante, hidrosoluble, constituido por un átomo de nitrógeno y dos átomos de oxígeno en su estructura molecular. Es un radical libre contaminante que se forma a partir de la oxidación del NO atmosférico y que es capaz de inducir la peroxidación lipídica y la ruptura de cadenas de ADN. Introducción 117 1.8.4. ÓXIDO NÍTRICO SINTASA (NOS) Los distintos miembros de la familia NOS están codificados por diferentes genes 210. La NOS es una de las enzimas más reguladas en la biología. Hay tres isoformas conocidas (tabla 8), dos son constitutivas (nNOS/cNOS) y la tercera es inducible (iNOS) 211. Tabla 8. Isoformas de la óxido nítrico sintasa. NOMBRE GEN UBICACIÓN FUNCIÓN NOS neuronal (nNOS/NOS1) NOS1 Tejido nervioso Músculo esquelético tipo II Comunicación celular NOS inducible (iNOS/NOS2) NOS2A Sistema inmune Sistema cardiovascular Defensa inmune contra patógenos NOS endotelial (eNOS/NOS3/cNOS) NOS3 Endotelio Vasodilatación NOS bacteriana (bNOS) Múltiple Varias especies Gram (+) Defensa contra estrés oxidativo, antibióticos y ataque inmune La clonación de enzimas NOS señala que NOS2 es inducible, mientras que NOS1 y NOS3 son constitutivos, en cerebro y en tejido endotelial Introducción 118 respectivamente 212. Recientemente, la actividad de NOS se ha demostrado en varias especies bacterianas, incluyendo los mismos agentes patógenos conocidos como Bacillus anthracis y Staphylococcus aureus 213, 214. Se ha demostrado que la NOS bacteriana (bNOS) protege contra el estrés oxidativo, los antibióticos diversos y la respuesta inmune 213, 215. Las diferentes formas de NOS han sido clasificados de la siguiente manera: 1.8.4.1. nNOS/NOS1 La NOS neuronal (nNOS) produce NO en tejido nervioso, tanto central como periférico. También realiza un papel en la comunicación celular y se asocia con la membrana plasmática. La acción de nNOS puede ser inhibida por NPA (Npropil-L-arginina). Esta forma de la enzima se inhibe específicamente por 7nitroindazol 216. 1.8.4.2. iNOS/NOS2 A diferencia de la regulación crítica, dependiente de calcio, de las enzimas NOS constitutivas (nNOS y eNOS), iNOS ha sido descrito como insensible al calcio, probablemente debido a su interacción estrecha no covalente con la calmodulina (CAM) y calcio. Aunque las pruebas de línea de base la expresión de iNOS ha sido difícil de alcanzar, IRF-1 y la activación dependiente de NF-κB del promotor inducible NOS apoya la idea de una estimulación de la transcripción medida por inflamación. Introducción 119 Desde una perspectiva funcional, es importante reconocer que la inducción de la iNOS de alto rendimiento por lo general ocurre en un ambiente oxidativo, por lo que los altos niveles de NO tienen la oportunidad de reaccionar con especies reactivas de nitrógeno de superóxido, que conduden a la formación de peroxinitrito y toxicidad celular. Estas propiedades pueden definir las funciones de la iNOS en la inmunidad del huésped, lo que permite su participación en actividades microbianas y antitumorales como parte de la explosión oxidativa de los macrófagos 217. Se ha sugerido que la generación patológica de óxido nítrico mediante el aumento de la producción de iNOS puede disminuir el batido ciliar de las trompas y las contracciones del musculo liso y, por tanto, afectan al transporte de embriones, pudiendo acabar en embarazo ectópico 218. 1.8.4.3. eNOS/NOS3 NOS endotelial (eNOS), también conocido como óxido nítrico sintasa 3 (NOS3), genera NO en los vasos sanguíneos y está involucrada con la regulación de la función vascular. Un NOS constitutivo dependiente de Ca2+ proporciona una liberación basal de NO. La eNOS se asocia con la membrana plasmática que rodea las células y las membranas del reticulo de Golgi dentro de las células. Introducción 120 Para NOS1 y NOS3, concentraciones fisiológicas de Ca2+ en las células regulan la unión de la CAM a los dominios traba, iniciando así la transferencia de electrones desde el grupo flavin al hemo. Por el contrario, la CAM sigue siendo fuertemente unida a la isoforma inducible e insensible a Ca2+ (iNOS o NOS2), incluso en un bajo nivel intracelular de Ca2+, actuando esencialmente como una subunidad de esta isoforma. El NO puede regular por sí mismo la expresión y actividad de NOS. En concreto, se ha demostrado que el NO desempeña un importante rol regulador negativo (feedback negativo) sobre NOS3 y por consiguiente en la función de las células endoteliales vasculares. Este proceso puede ser importante ya que está regulado por las condiciones redox de la célula y por tanto, puede proporcionar un mecanismo para la asociación entre el estrés oxidativo y la disfunción endotelial. Además de NOS3, tanto NOS1 y NOS2 se han encontrado S-nitrosados, pero la evidencia para la regulación dinámica de las isoformas de NOS por este proceso es menos completa. Además se ha demostrado que tanto NOS1 y NOS2 forman complejos ferrosos nitrosilo en los grupos hemo, que pueden actuar parcialmente para auto-inactivar estas enzimas en determinadas condiciones. El paso limitante para la producción de NO también puede ser la disponibilidad de L-arginina en algunos tipos de células. Esto puede ser particularmente importante después de la inducción de NOS2. Introducción 127 También se ha implicado a la endotoxemia secundaria a la hipoperfusión esplácnica como mecanismo activador de la inflamación en la activación del complemento, en relación con la activación de la proteína C tras la reversión de la heparina. El papel que juega el complemento en la respuesta inflamatoria ha sido demostrado a través del efecto de sus inhibidores. El bloqueo del fragmento C3a previene la activación de los neutrófilos, monocitos y plaquetas en modelos de CEC. Anticuerpos anti-C5a disminuyen la disfunción pulmonar, miocárdica, mesentérica y microvascular, asociadas a la CEC. Ambos inhibidores disminuyen la expresión de moléculas de adhesión necesarias para la unión de los neutrófilos al endotelio. El grado de activación del complemento tiene importancia clínica. La activación de la vía clásica se correlaciona con el shunt pulmonar postoperatorio y con la incidencia de arritmias postoperatorias. Los niveles postoperatorios de C3a pueden predecir la probabilidad de disfunción cardíaca, pulmonar, renal y hemostática. El empleo de anticuerpos anti-C5a reduce la lesión miocárdica, las pérdidas sanguíneas y los déficits cognitivos postoperatorios. 2. Citoquinas. Son proteínas y polipéptidos producidos por una gran variedad de células con una acción mensajera paracrina. Pueden ejercer un efecto proinflamatorio y antiinflamatorio. Se ha analizado la asociación entre los niveles plasmáticos de citoquinas con el curso evolutivo y la mortalidad, encontrándose que los niveles de IL-6 tienen una alta correlación con la mortalidad de pacientes con shock séptico y distrés respiratorio del adulto. Se ha observado un patrón de liberación de citoquinas tras la CEC, encontrando un pico de IL-6 alrededor de las primeras 4-6 horas 225. En aquellos pacientes Introducción 128 que desarrollan SIRS niveles más elevados de IL-8 e IL-18 se han asociado con una peor evolución. Aunque el efecto de las citoquinas antiinflamatorias en la CEC permanece confuso, parece que el balance entre citoquinas proinflamatorias y antiinflamatorias puede determinar el pronóstico clínico de dichos pacientes. 3. Óxido nítrico. Mediador biológico que entre sus acciones posee una importante acción sobre el tono vasomotor. Podemos distinguir dos formas de NOS, una la constitutiva, beneficiosa, y otra la inducible, perjudicial. Tras un evento isquémico el endotelio produce la sintasa constitutiva del NO (cNOS), a concentraciones picomolares, cuya misión sería la de proteger inicialmente la integridad de la permeabilidad vascular, así como prevenir la adhesión leucocitaria y plaquetaria. Posteriormente si el estímulo persiste, mediado por ejemplo por una producción persistente de citoquinas, o los mecanismos contrarreguladores fallan, tendría lugar la liberación de la iNOS por múltiples estirpes celulares, a concentraciones nanomolares, esta activación continua de estos mecanismos compensadores conllevaría un daño miocárdico y vascular. La administración de precursores del NO (arginina) en la cardioplejia tiene efectos beneficiosos sobre la acumulación de neutrófilos en la post-reperfusión, la función endotelial y miocárdica. La disfunción miocárdica inducida por el aumento de los niveles de citoquinas parece estar mediada por el incremento en la liberación de la iNOS. Como se observa el efecto del NO es dependiente del momento de su liberación, las fuentes de producción y las cantidades que se vierten al torrente sanguíneo, explicando así su acción paradójica. Introducción 129 4. La respuesta celular. El proceso de la adhesión leucocitaria al endotelio es esencial en la extensión de la respuesta inflamatoria provocando mayor daño endotelial. Este proceso consta de distintas fases, en un primer momento existe una adhesión al endotelio, y posteriormente comienzan a girar sobre la superficie endotelial. Estos fenómenos son favorecidos por la expresión de la familia de las selectinas (P y E por parte del endotelio; L por los leucocitos), que a su vez parecen ser modulados, entre otros, por las proteínas de la matriz extracelular. Seguidamente se establecerán uniones más firmes, en las que participan las integrinas, para finalmente tener lugar la transmigración de los neutrófilos a través del endotelio. Tras la CEC aumenta la expresión de moléculas de adhesión leucocitaria, la agregabilidad de los neutrófilos y la liberación de elastasa 226. La expresión incrementada de CD11b se ha asociado a lesión renal, mientras que la inhibición de su expresión mejora la función miocárdica y disminuye la lesión pulmonar. 5. Los sistemas de la coagulación y fibrinolisis. Aunque la coagulaciónfibrinólisis y la inflamación en diversos aspectos son procesos separados, existe una interconexión entre ambos sistemas, retroalimentándose uno al otro. En este contexto deberían ser considerados como distintas facetas de la misma respuesta del huésped a la agresión. La hemostasia es resultado del equilibrio entre factores procoagulantes y anticoagulantes. La activación celular y citoquinas proinflamatorias juegan un Introducción 130 papel determinante, a nivel local, en el inicio de la coagulación en el lugar de la inflamación, activando el endotelio, promoviendo la liberación del factor tisular, de las moléculas de adhesión leucocitaria y la producción de FAP. Este hecho, combinado con un descenso de la actividad y expresión de la trombomodulina, del sistema fibrinolítico y de la vía de la proteína C, resulta en un marcado estado procoagulante. A su vez la vía de la proteína C ejerce sus efectos antiinflamatorios inhibiendo los factores humorales y celulares implicados en la inflamación. La gran mayoría de estas acciones son dependientes del receptor endotelial de proteína C (ECPR). 6. El endotelio. Pieza dinámica clave en la interacción entre los componentes sanguíneos y los tejidos, siendo su acción reguladora fundamental en la amplificación o inhibición de los procesos inflamatorios y procoagulantes. El endotelio controla el tono vascular y su permeabilidad, regula la coagulación y fibrinólisis, así como la migración celular, a través de la expresión de proteínas de superficie y la secreción de mediadores solubles. Mediadores como el TNFα y la IL-1β se unen específicamente a receptores endoteliales activando mecanismos transcripcionales (NF-κB). Este proceso da lugar a la translocación de moléculas de adhesión y citoquinas, amplificando la respuesta inicial. El endotelio activado es el nexo de unión entre los sistemas de coagulación e inflamación por medio de la expresión o supresión de moléculas fundamentales en la regulación de ambos sistemas. Introducción 131 Durante la fase hipóxico-isquémica, se produce un acúmulo de sustratos capaces de aumentar de forma importante la producción de RL, debido fundamentalmente a la presencia de oxígeno durante la reperfusión. Son importantes dos mecanismos: el acúmulo de derivados purínicos y la activación de la NOS (figura 9). Figura 9. Esquema de la fase de reoxigenación y reperfusión. Introducción 132 1.9.2. FISIOPATOLOGÍA DEL ESTRÉS EN EL PACIENTE CRÍTICO Frente al estrés, independientemente de su etiología, se pone en marcha un proceso inflamatorio mediado por diferentes factores que conducen o intentan conducir hacia la limitación y reparación del proceso nosológico. El efecto de una agresión severa sobre el organismo, es entre otros factores, un estrés metabólico. El organismo pretende conservar la energía sobre órganos vitales, modular el sistema inmunológico y retrasar el anabolismo 227. La inflamación localizada es una respuesta fisiológica de protección estrechamente controlada por el organismo en el lugar de la lesión. La pérdida de este control local o la presencia de una respuesta superactivada que condiciona una exagerada respuesta sistémica identificada como SIRS, y se caracteriza por ser una reacción inflamatoria anormal y generalizada de órganos a distancia de la agresión inicial. Una vez iniciada la respuesta inflamatoria se ponen en marcha mecanismos compensatorios concertados siendo la evolución dependiente del balance entre el SIRS y los mecanismos compensadores hacia la resolución del proceso, SDMO o fallecimiento (Figura 10). La capacidad innata de defensa del organismo se base en tres elementos: barrera externa, sistemas no-específicos y respuestas antígeno-específicas. La inflamación es la respuesta, inicial y no específica, que el organismo produce Introducción 133 ante estímulos mecánicos, químicos o microbianos. La inflamación consiste en una respuesta rápida y ampliada, controlada humoral y celularmente (complemento, cininas, coagulación y cascada fibrinolítica) y desencadenada por la activación conjunta de fagocitos y células endoteliales. Se caracteriza por cuatro eventos importantes: vasodilatación, aumento de la permeabilidad microvascular, activación/adhesión celular y coagulación. Tanto la vasodilatación, como el aumento de la permeabilidad, aumentan la disponibilidad de nutrientes locales y oxígeno produciendo calor, hinchazón y edema tisular en el lugar de la lesión. La respuesta fisiológica normal al estrés y a la agresión condiciona una serie de cambios cardiovasculares (incremento de la frecuencia cardiaca, contractilidad y gasto cardiaco) y neuroendocrinos (liberación de catecolaminas, cortisol, hormona antidiurética, hormona del crecimiento, glucagón e insulina) 227. Se presenta una mayor necesidad de líquidos debido al desarrollo de un tercer espacio e hipovolemia relativa, así como el incremento del consumo de oxígeno, que cuando sobrepasa las situaciones de adaptación del organismo adopta la vía anaerobia, con generación de RL, aumento de las necesidades metabólicas y presencia de caída de las resistencias vasculares sistémicas. Si no existe una segunda agresión, generalmente las alteraciones fisiológicas locales y sistémicas duran de 3-5 días y desaparecen en 7-10 días. Cuando existe una nueva agresión, la pérdida de control local o una respuesta desproporcionada a la agresión, condiciona una respuesta exagerada a la que se denomina SIRS. Introducción 134 Figura 10. Evolución de la agresión a SIRS y a SDMO [Fuente: García de Lorenzo y Mateos228, 2002] Introducción 135 Cuando la causa desencadenante es una cirugía, traumatismo o quemadura, además de los cambios descritos anteriormente existe dolor asociado a la lesión, poniendo en marcha quimiorreceptores, estímulo frente a la regeneración de tejidos con la activación de las diferentes rutas metabólicas para la cicatrización, alterando los sustratos sanguíneos, cambios en la temperatura corporal e incluso desarrollo de infecciones sobre el lugar lesionado 229. Bone220, en 1996, propuso un esquema en tres fases para explicar el desarrollo del SIRS: Fase I. Como respuesta a la agresión, el medio ambiente local produce citoquinas que evocan la respuesta inflamatoria, reparan los tejidos y reclutan las células del sistema retículo endotelial. Fase II. Se liberan citoquinas a la circulación para aumentar la respuesta local. Se reclutan macrófagos y plaquetas, y se estimulan la producción de factores de crecimiento. Se inicia una respuesta de fase aguda que es estrechamente controlada por la disminución de mediadores proinflamatorios como por la liberación de antagonistas endógenos. Mantienen la respuesta inflamatoria local inicial, pero vigilando tanto la infrarregulación de la liberación de citoquinas, como contrarrestando los efectos de las citoquinas liberadas. Esta situación se mantiene hasta la fase de cicatrización, la infección quede resuelta y se recupere la homeostasis. Introducción 136 Fase III. No se reestablece la homeostasis o se altera el mecanismo de contrarregulación, provocando una reacción sistémica masiva que puede conducir al SDMO y al exitus. 1.9.2.1. MEDIADORES Y REACTANTES EN EL ESTRÉS La situación de estrés incluye una serie de relaciones entre las defensas del huésped y el agente agresor. La inflamación consta de una fase humoral y otra celular, asociadas a cambios en la permeabilidad del sistema circulatorio para marginar o dirigir la migración de las células circulantes. Las proteínas del grupo de las selectinas de los linfocitos, neutrófilos y monocitos, y las del endotelio son las responsables de acumular linfocitos en el punto inflamado, que a su vez colaboran con las moléculas de adhesión y las series de inmunoglobulinas. Otras sustancias como el NO, los metabolitos del AA y los RLO generados in situ, modulan y dirigen la adhesión, migración y activación leucocitarias. Todos estos mecanismos son los responsables junto con las citoquinas proinflamatorias de conducir hacia el SDMO (Figura 11). Las citoquinas presentan acciones paracrinas y autocrinas, están intimamente relacionadas con el sistema endocrino clásico, induciendo la liberación de corticoides, sobre todo de cortisol, en la fase postagresión, e interactuando con los glucocorticoides para modular la respuesta al estrés (tabla 11). Introducción 143 Aproximadamente el 25% de los niños que ingresa en UCIP presentan SDMO, y la mortalidad asociada varía entre el 26 y el 50%. La mortalidad del SDMO en niños, aunque elevada, es inferior a la del adulto. En un estudio retrospectivo se encontró que la mortalidad del SDMO en niños con sepsis fue del 66%, aumentando al 84% en el shock séptico con SDMO. El riesgo de que los niños con síndrome séptico y shock séptico evolucionen a SDMO es elevado, 25 y 52% respectivamente. Algunas infecciones tienen una alta probabilidad de desarrollar SDMO y muerte, lo que sucede cuando éstas presentan signos de insuficiencia circulatoria (hipotensión arterial persistente o recurrente que requiera una expansión superior a 20 mL/kg y/o moderada o altas dosis de drogas inotropas vasopresoras); recuento de leucocitos en sangre periférica inferior a 10.000/mm3 y coagulopatía 233. En la sepsis ha sido demostrado que un predictor precoz del desarrollo de SDMO es el grado de perfusión tisular esplácnico (tonometría gástrica, capnografía sublingual). El pH arterial, pH venoso mixto, pH intramural gástrico (pHi), ácido láctico, índice cardiaco, resistencias sistémicas. El índice cardiaco valorado en el momento del ingreso ha mostrado ser un mal predictor de evolución hacia SDMO. Introducción 144 TABLA 12. CRITERIOS DE DISFUNCIÓN ORGÁNICA ORGANO AFECTO CRITERIOS DE DISFUNCIÓN CARDIOVASCULAR A pesar de la administración de fluido intravenoso ≥ 40 mL/kg en 1 hora: • Hipotensión < percentil 5 para su edad o presión arterial sistólica < 2 SD para su rango de edad. • Necesidad de drogas vasoactivas para mantener la presión arterial (dopamina > 5 µg/kg/min o dobutamina, adrenalina o noradrenalina a cualquier dosis). • Dos de los siguientes criterios: - Acidosis metabólica: déficit de base ≥ 5 mEq/L. - Incremento de ácido láctico dos veces superior al límite normal. - Oliguria: diuresis < 0,5 mL/kg/h. - Relleno capilar > 5 segundos. - Gradiente de temperatura > 3°C. RESPIRATORIO • PaO2/FiO2 < 300 en ausencia de cardiopatía congénita o de enfermedad pulmonar previa • PaCO2 > 65 mmHg o 20 mmHg por encima de la línea basal de PaCO2 • Necesidad de ventilación mecánica invasiva o no invasiva NEUROLÓGICO • Escala de coma de Glasgow ≤ 11. • Cambios agudos con descenso ≥ 3 puntos en la escala de coma de Glasgow. HEMATOLÓGICO • Plaquetas < 80.000/mm 3 o descenso del 50% en el recuento plaquetario más elevado de los tres días previos en los pacientes hemato-oncológicos crónicos. • Tiempo de tromboplastina parcial elevado. RENAL • Elevación de la creatinina dos veces por encima del límite superior normal correspondiente a la edad o doblar el nivel sérico basal de creatinina. HEPÁTICO • Bilirrubina total ≥ 4 mg/dL (no aplicable en el recién nacido). • Elevación de ALT por el encima del límite superior normal correspondiente a la edad. [Fuente: Nieto Moro233, 2015] Introducción 145 La mayoría de las muertes en pediatría ocurren en los primeros días tras el diagnóstico de SDMO y el 50% de todas ellas en las primeras 24 horas. Los predictores de gravedad y muerte en niños con SDMO han podido ser identificados mediante análisis multivariante y fueron el máximo número de órganos fracasados, la edad inferior a 12 meses, gravedad en el momento del ingreso y la escala de gravedad valorada por Pediatric Risk of Mortality Score (PRISM). La escala PELOD está validada recientemente para niños y ha demostrado una buena capacidad de discriminación pronóstica. Se asocia mayor mortalidad cuando los órganos afectos son el cardiovascular, respiratorio y neurológico. 1.9.3.2. SDMO PRIMARIO Y SECUNDARIO Parecen existir diferencias en la cronología del SDMO del niño y adulto. En niños, los órganos fracasan rápidamente, de forma que el día de la admisión en UCIP el 86% cumplen los criterios diagnósticos, apareciendo la mayor afectación en los primeros tres días. • SDMO primario. Es la respuesta sistémica a una lesión o insulto que produce disfunción simultánea de los órganos dentro de la primera semana de admisión en UCIP, sin afectación posterior, secuencial de otros órganos. En ellos la respuesta inflamatoria no es tan evidente. Introducción 146 • SDMO secundario. Es la disfunción debida a la respuesta inflamatoria por parte del paciente dentro de un síndrome de respuesta inflamatoria sistémica, manifestándose como uno de los siguientes: 1) Aparición de SDMO después de la primera semana de ingreso en UCIP o 2) Diagnóstico de SDMO en la primera semana de admisión en UCIP, pero con la disfunción o fracaso secuencial de otros órganos de forma que transcurre más de 72 horas entre el diagnóstico de SDMO y el máximo número de órganos afectados. En niños, el SDMO primario es más frecuente, el secundario se asocia a mayor afectación de órganos, mayor tiempo de estancia en cuidados intensivos y a cifras más elevadas de mortalidad (74% vs. 30%) que el primario. Los adultos adoptan también dos patrones, uno de aparición precoz, sin embargo menos frecuente, se produce en los primeros 2-3 días después de la agresión (politraumatismo, shock); otro más frecuente, tardío, que se manifiesta una o dos semanas después del factor desencadenante y afecta al pulmón (SDRA) y riñón principalmente. El SDMO precoz en adultos tiene globalmente menor mortalidad (50%) que el tardío (70-90%). Introducción 147 1.9.3.3. FISIOPATOLOGÍA DEL SDMO El SDMO se produce por la activación del sistema inflamatorio de manera generalizada, persistente y anárquica, lo que representa el último eslabón, el más grave del SIRS. Tras cualquier agresión se activan los mecanismos inflamatorios fisiológicos, cuyo objetivo es producir inflamación para la defensa eficaz; cuando la respuesta inflamatoria es excesiva, descontrolada, aparece SIRS y más tarde SDMO. Esta respuesta inflamatoria, que persiste una vez que la causa inicial ha desaparecido, produce disfunción de los órganos, translocación bacteriana, respuesta séptica en presencia o ausencia de infección, y más tarde fracaso multiorgánico y muerte. El SDMO es, por tanto, un proceso sistémico producido por mediadores inflamatorios cuyos efectos permanecen una vez que la causa desencadenante ha finalizado; es el precio que el organismo paga por tener un sistema de defensa contra la agresión eficaz, ya que cuando los mecanismos fisiológicos de control de la inflamación se alteran, rompiéndose el equilibrio entre los mediadores proinflamatorios, tales como TNF-α, IL-1,IL-6, IL-8, IL-12 y los mediadores antiinflamatorios (IL-4, IL-10, IL-13), se inicia una cascada de migración de leucocitos y macrófagos que conducen a la agresión de los tejidos. El SDMO puede iniciarse a través de infección (bacteria, virus, hongos,...), lesión tisular (trauma, quemadura) o shock. Los microorganismos juegan un papel desencadenante muy importante ya que activan los mediadores inflamatorios a través del lípido A de la endotoxina (bacterias gram negativas) o Introducción 148 del ácido teicoico (gram positivas). Éstas producen en el huésped el mismo efecto que la inoculación de gérmenes vivos, esto es, alteraciones cardiovasculares (taquicardia, hipotensión arterial), alteración de la termorregulación (fiebre, hipotermia) y alteraciones metabólicas (acidosis, hipoxemia, hipermetabolismo), todas ellas características del shock séptico. La endotoxina además activa la coagulación y el complemento, por las dos vías, la alternativa y la clásica, lo que produce CID, que aumenta la hipoxia tisular por microtrombosis. La activación del complemento conduce a vasodilatación (histamina, bradicinina) y activación de los macrófagos y PMN, lo que tiene una gran trascendencia en el desarrollo del cuadro. Los microorganismos o sus productos (endotoxina, ácido teicoico) activan la fosfolipasa A2 de las células endoteliales y macrófagos, que produce metabolitos del ácido araquidónico (sistema eicosanoide) que tienen potentes efectos vasomoduladores y permeabilizadores de la pared vascular, permitiendo la pérdida de líquidos del lecho vascular hacia el intersticio. La endotoxina libera también citoquinas (TNF, IL) que juegan un papel fundamental en la respuesta inflamatoria. Son capaces de activar la respuesta inflamatoria primaria (citoquinas, AA, activador de PMN) que aunque inicialmente tiene un efecto beneficioso, cuando es excesiva o persiste conduce a daño tisular y fracaso del funcionamiento de algunos sistemas, especialmente el cardiocirculatorio. Introducción 149 La respuesta séptica aparece también en ausencia de infección. En el pasado se creía que la infección oculta existía aunque no fuera posible demostrarla, actualmente se conoce que la respuesta séptica aparece también ante cualquier agresión intensa o persistente (quemadura, traumatismo, pancreatitis), en ausencia de infección, ya que la activación de los mediadores inflamatorios (citoquinas, complemento, activación macrófagos,...), sucede de idéntica forma ante estímulo infeccioso o no infeccioso. Esto explica que en muchos pacientes aparentemente sépticos, no se encuentren gérmenes, siendo imposible distinguir clínicamente entre respuesta séptica (shock séptico sin sepsis) e infección clásica que conduce a shock. Por tanto, la endotoxina, otros productos microbianos, así como algunas situaciones de agresión aguda, tales como necrosis tisular, estimulan la producción y la activación de los macrófagos, incrementan los niveles de complemento sérico, inducen la granulocitosis y facilitan la respuesta inflamatoria. Cuando ésta es excesiva o persistente, algunos de sus componentes generan toxicidad lejos del lugar de producción; la liberación de citoquinas y otros productos tóxicos procedentes de los macrófagos activados simulan los síndromes infecciosos (síndrome séptico, shock séptico) de manera tan fidedigna que los hace indistinguibles. La liberación descontrolada de citoquinas ha sido documentada, tanto en los procesos infecciosos como no infecciosos (shock, hipoxia, lesión tisular, quemados). Estas pueden estimular la inflamación, citoquinas proinflamatorias TNF-α, IL-1, IL-6, IL-8, IL-12 e INF-γ cuyos efectos son sinérgicos entre sí. Su inoculación a animales de experimentación o al hombre produce los mismos cambios clínicos, Introducción 150 hemodinámicos, metabólicos y de alteración de la termorregulación que la administración de endotoxina o bacterias, bien directamente por citotoxicidad o bien induciendo la activación de otros mediadores (eicosanoides, RLO, PAF, proteasas,...). Se sabe que algunas citoquinas potencian la producción de otras proinflamatorias, pero se conoce poco de los mecanismos que permiten al organismo la sobreproducción y el fracaso en el control de ésta, de forma que mientras las citoquinas proinflamatorias están aumentadas otras antiinflamatorias (IL-4, IL-10, IL-13) están disminuidas. Se ha comprobado que la falta de respuesta de IL-13, en la fase precoz de los niños con sepsis, se asocia a una mala evolución. El endotelio juega un importante papel en la regulación del tono vascular y de la hemostasia. Cuando sus células son activadas (endotoxina, citoquinas) adquieren funciones procoagulantes y protrombóticas por la liberación de tromboplastina y PAF. Además, las células endoteliales sintetizan y expresan moléculas de contacto para la adhesión y activación de PMN. Cuando las células endoteliales son activadas, producen citoquinas, FAP, prostaglandina-I 2, endotelina (sustancia vasoconstrictora) y NO. Durante la sepsis se produce una sobreproducción de NO que es responsable de vasodilatación e hipotensión arterial. Los niños sépticos con niveles plasmáticos elevados de nitrato y nitrito, el primer día de sepsis desarrollan síndrome de distrés respiratorio agudo (SDRA). Por último, la lesión endotelial y algunas sustancias vasomoduladoras (metabolismo del AA, LT) aumentan la permeabilidad capilar, Introducción 151 lo que permite la salida de fluido al intersticio y edema, que es especialmente dañino para el pulmón. Por diversos mecanismos se produce insuficiencia cardiocirculatoria: escape de agua al intersticio, que aumenta el daño tisular; hipotensión arterial secundaria a la vasodilatación con secuestro de la volemia en los capilares persistentemente abiertos; disminución de la contractilidad miocárdica por depresores miocárdicos circulantes, etc. Todo ello produce insuficiencia en la perfusión de los órganos y tejidos corporales que perpetúa el SDMO. Ha cobrado importancia el papel del intestino en el desarrollo y establecimiento del SDMO. Básicamente, cuando el organismo necesita redistribuir el flujo sanguíneo (shock cardiogénico, hipovolemia, politraumatismo, quemaduras,...), con el objeto de mantenerla perfusión tisular de los órganos vitales, se produce una autotransfusión desde el área esplácnica a la circulación general, lo que produce isquemia del tracto gastrointestinal, pérdida de la integridad anatómica y funcional de la mucosa, y paso de las bacterias o sus antígenos desde la luz hacia el torrente sanguíneo (translocación bacteriana). Estas bacterias o sus endotoxinas estimulan la producción local, en la lámina propia, de citoquinas proinflamatorias que llegan a la circulación general a través de la vena porta, del sistema linfático o de la cavidad peritoneal. Estudios experimentales y clínicos han demostrado que existe pérdida de la barrera intestinal en los pacientes con riesgo de desarrollar SDMO, lo que podría explicar por qué no se encuentra foco infeccioso en las autopsias de más de la tercera parte de los fallecidos por SDMO con datos de bacteriemia. Introducción 152 En resumen, el SDMO es el resultado de una excesiva respuesta del huésped frente a la agresión, microbiana o no. Aunque los mecanismos de defensa son habitualmente beneficiosos, a veces producen daño tisular por excesiva activación. Existe evidencia de que las citoquinas proinflamatorias son liberadas a la circulación y estimulan la actividad de distintas células, endotelio, plaquetas, macrófagos y neutrófilos, y que las citoquinas antiinflamatorias son desbordadas en su papel de modular la respuesta inflamatoria. Además, son activados los sistemas del complemento, coagulación, fibrinólisis y eicosanoides, se producen y se liberan productos tóxicos y RLO. Aunque no se conoce con exactitud la interrelación que existe entre esta compleja red de células activadas, mediadores, productos tóxicos y moduladores antiinflamatorios, es seguro que las citoquinas cumplen un papel fundamental en el desarrollo del shock y SDMO. Resultados 255 Gráfico 27. Relación entre la citrulina a las 12 horas (µmol/L) y arginina a las 24 horas (µmol/L) Arginina 24h 25,0020,0015,0010,005,000,00 Citrulina 12h 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 Sq r lineal = 0,05 Rho 0.505 p 0.001 Resultados 256 Gráfico 28 y 29. Relación entre la arginina a las 24 horas (µmol/L) con la citrulina a las 24 horas y al 3º día (µmol/L) Arginina 24h 25,0020,0015,0010,005,000,00 Citrulina 24h 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 Sq r lineal = 0,09 Arginina 24h 12,0010,008,006,004,002,000,00 Citrulina 3º día 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 Sq r lineal = 0,035 Rho 0.504 p <0.001 Rho 0.359 p 0.04 Resultados 257 Gráficos 30 y 31. Relación entre la arginina a las 12 horas (µmol/L) y la citrulina al 7º día (µmol/L) con la PCR a las 24 horas (mg/L) Arginina 12h 80,0060,0040,0020,000,00 PCR 24h 250,00 200,00 150,00 100,00 50,00 0,00 Sq r lineal = 0,023 Citrulina 7º día 40,0030,0020,0010,000,00 PCR 24h 250,00 200,00 150,00 100,00 50,00 0,00 Sq r lineal = 0,201 Rho - 0.325 p 0.05 Rho - 0.478 p 0.033 Resultados 258 Gráficos 32 y 33. Relación entre la arginina a las 12 horas (µmol/L) y la citrulina al 7º día (µmol/L) con la PCT a las 24 horas (ng/mL) Arginina 12h 80,0060,0040,0020,000,00 PCT 24h 200,00 150,00 100,00 50,00 0,00 Sq r lineal = 0,043 Citrulina 7º día 40,0030,0020,0010,000,00 PCT 24h 100,00 80,00 60,00 40,00 20,00 0,00 Sq r lineal = 0,245 Rho - 0.67 p 0.002 Rho - 0.478 p 0.033 Resultados 259 Gráficos 34 y 35. Relación entre la citrulina a las 12 horas y al 3º día (µmol/L) con la PCR al 3º día (mg/L) Citrulina 12h 60,0050,0040,0030,0020,0010,000,00 PCR 3º día 300,00 250,00 200,00 150,00 100,00 50,00 0,00 Sq r lineal = 0,227 Citrulina 3º día 40,0030,0020,0010,000,00 PCR 3º día 300,00 250,00 200,00 150,00 100,00 50,00 0,00 Sq r lineal = 0,114 Rho - 0.583 p 0.001 Rho - 0.414 p 0.05 Resultados 260 Gráficos 36 y 37. Relación entre la citrulina al 7º día (µmol/L) y la arginina a las 12 horas (µmol/L) con la PCR al 3º día (mg/L) Citrulina 7º día 40,0030,0020,0010,000,00 PCR 3º día 250,00 200,00 150,00 100,00 50,00 0,00 Sq r lineal = 0,177 Arginina 12h 20,0015,0010,005,000,00 PCR 3º día 300,00 250,00 200,00 150,00 100,00 50,00 0,00 Sq r lineal = 0,134 Rho - 0.532 p 0.034 Rho - 0.425 p 0.038 Resultados 261 Gráfico 38. Relación entre la arginina a las 24 horas (µmol/L) con la PCR al 3º día (mg/L) Arginina 24h 12,5010,007,505,002,500,00 PCR 3º día 300,00 250,00 200,00 150,00 100,00 50,00 0,00 Sq r lineal = 0,102 Rho - 0.635 p 0.001 Resultados 262 Gráficos 39 y 40. Relación entre la citrulina al 7º día (µmol/L) y la arginina a las 12 horas (µmol/L) con la PCT al 3º día (ng/mL) Citrulina 7º día 40,0030,0020,0010,000,00 PCT 3º día 12,50 10,00 7,50 5,00 2,50 0,00 Sq r lineal = 0,171 Arginina 12h 12,0010,008,006,004,002,000,00 PCT 3º día 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 Sq r lineal = 0,087 Rho - 0.561 p 0.03 Rho - 0.497 p 0.019 Resultados 263 Gráfico 41. Relación entre la arginina a las 24 horas (µmol/L) con el ácido úrico al 3º día (mg/L) Arginina 24h 12,0010,008,006,004,002,000,00 Ácido úrico 3º día 6,00 4,00 2,00 0,00 Sq r lineal = 0,339 Rho - 0.577 p 0.01 Resultados 264 Discusión 271 5. 2. CRITERIOS DE EXCLUSIÓN No se incluyó a los recién nacidos menores de 7 días, ya que no disponemos de valor de referencia de arginina y citrulina en este grupo de edad con el que comparar nuestros resultados. Por otro lado, en neonatos se conoce que existe un aumento en la filtración transmucosa en el intestino, fenómeno que finaliza en el tercer trimestre de vida, en un proceso llamado “de cierre”. Este proceso de filtración transmucosa se puede medir por medio de la determinación de la permeabilidad intestinal 312, 313. Se sabe que la permeabilidad intestinal está elevada en los primeros días de vida, comprobado por van Elburg y colaboradores314, y que desciende posteriormente en la primera semana de vida, sin encontrar diferencia significativa según la edad gestacional, llamándose primer cierre intestinal. Se excluye a los pacientes a los que se les realiza cirugía abdominal, con resección intestinal amplia y con necesidad de nutrición parenteral por este motivo, por la influencia de la patología de base y la resección intestinal en los niveles de citrulina y arginina, evidenciándose en diversos estudios que los pacientes con resección intestinal amplia 48, 49, 51, 59, 315 y atrofia intestinal presentan cifras de citrulina y arginina disminuidas 6, así como los pacientes que reciben radiación abdominal 50, secundarias a la pérdida de masa enterocitaria por el daño directo y no secundaria a la respuesta inflamatoria que genera la patología de base y factores estresantes desencadenantes. Discusión 272 Los pacientes ingresados con hipertensión pulmonar también fueron excluidos, ya que la implicación de L-arginina en la vía metabólica del NO se encuentra fuertemente asociada, por lo que puede alterar los niveles de arginina, y se encuentra influenciada por polimorfismos de la carbamilfosfato sintetasa (CPS) y la activación de eNOS 316. Discusión 273 5.3. GRUPO CONTROL Formado por 51 niños sanos, no hospitalizados, sin enfermedad conocida y sin infección activa en el mes anterior. Presentan una edad media 4.9 ± 2.4 años. Son niños que no presentaban afectación intestinal ni hepática, así como con la función renal normal (media de creatinina de 0,38 mg/dL) y una cuantificación normal de grasa fecal en una muestra de 24 horas 2,2g/24h, con ajuste de edad por métodos directos. Existe la posibilidad de sesgo por no encontrarse pareados casos y controles. Analizando los controles sanos, las cifras de arginina y citrulina eran similares en los lactantes menores de un año (eran menor número) que en los mayores. Si bien, es un grupo de edad homogénea en torno a la edad preescolar como el de nuestros pacientes, sin diferencias estadísticamente significativas con el grupo de estudio. Discusión 274 5.4. EPIDEMIOLOGÍA En nuestro estudio finalmente se incluyeron un total de 74 pacientes, sin encontrar diferencia significativa en el sexo, igual que ocurre en los estudios realizados en pacientes adultos con enfermedad crítica, por Piton 277 y Ware 284, y en un estudio reciente realizado en pacientes pediátricos con sepsis 279. En el estudio realizado por Luiking y colaboradores272, si encontraron predominio de varones en el subgrupo de pacientes con sepsis, sin encontrar tampoco diferencias en el grupo de pacientes ingresados en UCI. Existe un claro predominio en nuestra serie de pacientes caucásicos. También en el estudio de Ware y colaboradores284, del Critical Care, existe un predominio de la raza caucásica 73%, 76.7% en la serie de Weiss279 realizada en pacientes pediátricos con sepsis y 90% en el estudio pediátrico de Smith y colaboradores 108, realizada en pacientes intervenidos de cirugía cardiaca. Del total de nuestros pacientes, 14 (18.9%) son de origen magrebí, debido a que nuestra unidad es centro de referencia del Hospital Comarcal de Melilla, y un porcentaje no despreciable de pacientes que recibimos provienen de dicha región. No encontramos diferencias entre las cifras de arginina y citrulina en estos pacientes con respecto al resto, observando que la mayoría de estos pacientes presentan un estado de malnutrición basal, influenciada por las condiciones socio-económicas y culturales en las que se encuentran, recibiendo dieta hipoproteica e hipocalórica. Lo que coincide con la literatura, donde estudios realizados en pacientes con anorexia, a los que se ha Discusión 275 comparado con controles sanos, la cifra de citrulina es similar, por lo que la escasa ingesta y la malnutrición secundaria por la baja ingesta proteico-calórica no expresarían una reducción de la masa enterocitaria 49. La media de edad de los pacientes es de 39,3 ± 45,5 meses, pero como mejor medida de tendencia central, al no ser una distribución normal por tener muchos lactantes, se expresa la mediana de edad, que es de 13,5 meses, equivalente a 1,13 años (RIQ 0,48-5,14). Es el estudio con edad media más baja descrito en la revisión bibliografía de pacientes críticos, solo se encuentra un estudio de cinética de citrulina y arginina en pacientes pediátricos con sepsis 16, en los que los pacientes son de mayor edad 11 ± 4 años (x±SD), pero que se podrían correlacionar mejor los valores obtenidos respecto a los adultos jóvenes o estudio realizados en adultos. También en la serie de van Waardenburg278 la media de edad fue superior, divide a la población a estudio en 3 grupos: afectos de VRS (2,2 ± 0,7 años), ingresos por accidentes o cirugía (10,3 ± 1,4 años) y el grupo con sepsis (2,7 ± 0,6 años). Weiss y colaboradores279, en un estudio reciente realizado en pacientes pediátricos con sepsis tienen una mediana de edad de 7.2 años (RIQ 2.4-15.4). Los pacientes que tienen evolución desfavorable tienen una media de edad inferior (22,79±9,59 meses vs. 46,35±7,12 meses), con más tasa de complicaciones infecciosas, probablemente porque la respuesta inflamatoria en estos pacientes es más severa y presentan una peor respuesta inmunitaria frente a la agresión, por inmadurez de la respuesta adquirida, con disfunción leucocitaria y una mayor vulnerabilidad frente las agresiones. Discusión 276 La mediana de duración del ingreso en UCIP en nuestra serie fue de 5.5 días, con una mayor estancia de los pacientes con evolución desfavorable (18 vs. 3 días). Estancias inferiores a las que encontramos descritas por Weiss279 , con una mediana de estancia en UCIP de 11 días (RIQ 8-18) en su serie de pacientes sépticos, y en el estudio realizado en adultos de pacientes críticos por Piton277, en 2010, con una estancia media en UCI de 10 ± 9 días, y estancia hospitalaria global de 26 ± 24 días, siendo en el grupo de evolución desfavorable la estancia en UCI inferior (6 ± 7 días), lo que indica una mortalidad muy precoz de los pacientes, frente a 11 ± 10 días de ingreso en UCI de los pacientes supervivientes a los 28 días. Discusión 277 5.5. CINÉTICA DE LOS NIVELES DE ARGININA Y CITRULINA El descenso en los niveles plasmáticos de aminoácidos en la inflamación se atribuye, en gran parte, por el catabolismo acelerado con incremento de la degradación proteica, y a un aumento del aclaramiento metabólico de los aminoácidos liberados. Probablemente se lleve a cabo el hígado para la síntesis de proteínas hepáticas, la gluconeogénesis y la síntesis de urea. Todo este hipercatabolismo desencadenado por el fenómeno de respuesta inflamatoria sistémica y activación del sistema inmune, generando liberación de citoquinas proinflamatorias que estimulan e inducen las diversas enzimas de las rutas metabólicas hacia la proteolisis. El equilibrio de este trastorno en la homeostasis se llevará a cabo si el sistema inmune, y el síndrome de respuesta antiinflamatoria sistémica (CARS) se pone en marcha, liberando citoquinas antiinflamatorias que contengan al SIRS, apaciguando la respuesta local y sistémica generada ante una agresión, con resolución del problema hacia la fibrosis y cicatrización de la lesión. De lo contrario, se produce una hiperrespuesta exagerada con una suelta masiva de citoquinas que perpetuan la situación, degenerando en SIRS severo que puede conducir finalmente a la disfunción de órganos (SDMO) y exitus. En nuestra serie, los niveles plasmáticos de citrulina descendieron rápidamente y se situaron significativamente por debajo de los niveles normales (grupo de control) a las 12 horas (se suelen considerar normales si se encuentran entre 18 y 35 µmol/L), manteniendo niveles menores que los controles hasta el Discusión 278 séptimo día. La arginina ya había disminuido en las primeras horas en comparación con los controles, y aumentó con mayor rapidez (tercer día). En un estudio similar realizado por Piton G y colaboradores277, en 2010, en Intensive Care Medicine, realizado en adultos en un estudio unicéntrico de pacientes ingresados en la unidad de cuidados intensivos, en el que estudian cifras de citrulina y arginina al ingreso, 12 horas, 24 horas, 48 horas y 7º día de ingreso, encuentran que las cifras de citrulina ya descienden el primer día de 18.8 µmol/L a 13.5 µmol/L. Descenso de citrulina en plasma a las 24 horas asociado con niveles bajos de glutamina (p 0.01) y arginina (p 0.04). La arginina como sustrato principal de 2 enzimas como son la arginasa y la NOS, ante procesos patológicos, en los que se induce la NOS2 o iNOS, activada por citoquinas proinflamatorias y endotoxinas, aumenta la producción de NO durante el estrés, de hecho la arginina es el principal precursor de NO. Molécula de vida media ultracorta, pero que es ubicua y con gran número de efectos sobre muchos tejidos del organismo, principalmente ser un potente vasodilatador de la circulación sistémica y esplácnica, de forma que regula la presión arterial, conserva perfusión de órganos, así como la interacción del endotelio vascular con las plaquetas y leucocitos plasmáticos. Además de estar implicado en la neurotransmisión y el sistema inmunológico 16. Encontramos en nuestros pacientes niveles basales de arginina más bajos que los descritos en los estudios realizados en pacientes críticos pediátricos 279 y adultos 50, 273, 280, y niveles de citrulina más elevados, también cuantificados con espectrometría de tandem masas. Weiss y colaboradores279 encuentran en los pacientes sépticos cifras de arginina una mediana de 10 (RIQ 7-20 µmol/L) y de Discusión 279 citrulina una mediana de 8 (RIQ 4-10 µmol/L). En los estudios realizados en pacientes críticos adultos, sin sepsis, encontramos cifras de citrulina similares a nuestro estudio, con valores de citrulina que oscilan de 19 a 29 ± 2-3 µmol/L (x±DS), realizados en plasma por cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) 17, 52, 89. Por otro lado, sí que se encuentran cifras inferiores en los estudios realizados en pacientes críticos sépticos adultos 89, 317, traumatológicos sin sepsis 318 y quemados 319, con cifras de citrulina inferiores a 15 µmol/L. Incluso en un estudio amplio realizado en 114 pacientes críticos adultos sin sepsis 320, encuentran cifras de citrulina < 15 µmol/L. En los últimos estudios descritos no existe grupo control disponible con el que comparar las cifras de citrulina. Posiblemente encontremos diferencias en las cifras de citrulina respecto al estudio pediátrico de Weiss 279, porque la citrulina en los pacientes con sepsis sufre un descenso más marcado, comparado con controles febriles incluso en controles sanos, secundario a una mayor activación de la respuesta inflamatoria sistémica, con degradación y rotura proteica incrementada, disminución de la síntesis del NO por la escasa biodisponibilidad de la arginina; comprometiendo la microcirculación local y la perfusión de órganos esplácnicos, con una mayor afectación intestinal por hipoperfusión, descrito en el estudio de Betue281 (figura 16) y Peters 321. Es por todo lo anterior, por lo que la citrulina sería un parámetro de valoración de disfunción intestinal, en pacientes críticos, sobre todo los afectos de sepsis. Sin poder encontrar explicación lógica a las diferencias encontradas en los niveles de arginina más bajos en nuestra serie, con respecto a los descritos en los diferentes estudios realizados en pacientes críticos pediátricos 279 y adultos. Discusión 280 Si bien, en todos ellos se encontraban disminuidos respecto a los controles de forma significativa 272, 273, 280 (tabla 12). Una posible hipótesis es las variaciones por cuestiones técnicas de la determinación, aunque los controles sanos se realizan bajo el mismo procesamiento y extracción de la muestra, sin presentar diferencias con los valores de arginina descritos en población sana ni con los pacientes controles utilizados en los estudios reflejados previamente 17, 52, 317. Por todo ello, debemos considerar como real la bajada de arginina más allá de la técnica de medición empleada, siendo una explicación plausible la del aumento del catabolismo que ocurre en el proceso de SIRS. Los cambios endocrinos, paracrinos y autocrinos del SIRS inducen un espectro de alteraciones metabólicas en la que se ve implicado todo el metabolismo intermediario con hipermetabolismo, hipercatabolismo, incremento de la proteolisis, con aumento de la síntesis de proteínas reactantes de fase aguda, menor síntesis hepática de proteínas viscerales, con depleción de los aminoácidos esenciales y semiesenciales reseñados previamente. Aumento de la neoglucogénesis, intolerancia al aporte de glucosa, y perturbación del metabolismo lipídico con hipocolesterolemia e hipertrigliceridemia 322. Esta respuesta biológica a la agresión, de carácter defensivo, precisa ser modulada para evitar la lesión secuencia a nivel de los diversos órganos y degenerar en el SDMO. Algunos de los mecanismos de control se desencadenan inmediatamente, pero otros son dependientes de los aportes o carencias de algunos sustratos consumidos durante esta situación hipercatabólica establecida, donde la inmunonutrición presenta un eslabón importante. Discusión 287 no es hasta el séptimo día de ingreso cuando comienza a disminuir. Encontramos que el subgrupo de pacientes con peor evolución presentó cifras de PCT más elevadas respecto a los que tienen evolución favorales (tabla 22). Lo mismo ocurre con la PCR al tercer día de ingreso, existe mayor aumento significativo de PCR en el grupo de evolución desfavorable comparado con los pacientes con evolución favorable. Lo que indica una mayor respuesta inflamatoria sistémica con aumento de RFA en los pacientes con peor evolución, y se correlacionan con menores cifras de arginina y citrulina en este subgrupo como veremos a continuación (tabla 22). Similares resultados encontramos en el estudio de Van Waadenburg y colaboradores 278, realizado en pacientes críticos pediátricos (pacientes afectos de infección vírica respiratoria presentaban una PCR media de 21 ± 5mg/L (x±DS), ingresos por cirugía/trauma 117 ± 22 mg/L, sepsis 242 ± 24 mg/L; p<0.001). Y en el estudio de Luiking272, realizado en adultos, el grupo de pacientes utilizados como control presentaban cifras de 1.4 ± 1.8 mg/L (x±DS), los pacientes de UCI sin sepsis una media de PCR 85 ± 69 mg/L, y en los pacientes de UCI con sepsis 219 ± 123 mg/L con significación estadística entre los 2 últimos grupos comparados con el grupo control (p< 0.001). Solamente encontramos en la literatura, realizado en la edad pediátrica, el estudio de van Waanderburg278, que correlaciona las cifras de arginina y citrulina bajas con el grado de inflamación, medido como determinación de PCR. Basada la correlación existente de estos hallazgos en estudios previos realizados en edad pediátrica con otras enfermedades de la infancia asociadas a gran grado de inflamación, como ocurre en la enterocolitis necrotizante del prematuro 326, malaria cerebral Discusión 288 327, enfermedad de células falciformes durante las crisis vasooclusivas 328 y durante la exacerbaciones del asma 329. No existen descritos en la literatura resultados comparables del descenso de aminoácidos con las cifras de procalcitonina (PCT) ni en población pediátrica ni en adultos, por lo que es una gran aportación debido a la precocidad de la elevación de las cifras de PCT en las primeras horas, indicando severidad de la inflamación, respuesta inflamatoria y gravedad del proceso desde el ingreso en la unidad, y la fuerte correlación inversamente proporcional que existe entre el incremento de PCT y los bajos niveles de arginina y citrulina. Mayores descensos de la arginina en las primeras 12 horas del ingreso se correlacionan con un número mayor de complicaciones (gráfico 18 y tabla 22), estancias más largas en la UCIP (gráfico 19), mayor duración de VM (gráfico 20) y una elevación superior de los niveles de reactantes de fase aguda como la PCR y la PCT al tercer día (gráficos 37 y 40). Además, el nivel de citrulina sérica que continúa disminuido el séptimo día se asocia a la elevación de la PCR y la PCT a las 24 horas (gráficos 31 y 33), una mayor duración de la VM y la estancia en la UCIP (gráficos 25 y 26), con una mayor incidencia de complicaciones (gráfico 17 y tabla 22). En discordancia con los hallazgos encontrados por van Waardenburg278, en American Journal of Clinical Nutrition, donde encontraron que las concentraciones plasmáticas bajas de arginina y citrulina en la fase aguda de la enfermedad crítica en niños, se normalizaron durante la fase recuperación y se Discusión 289 producía incremento de las cifras en la determinación de aminoácidos realizados al 7º día. En nuestra serie encontramos que dicho ascenso es menos marcado, que al 7º día aunque se encuentran en aumento, persisten disminuidos los niveles de citrulina sin llegar a normalizarse, y los niveles de arginina empiezan a incrementarse a partir del tercer día, sin llegar a alcanzar las cifras del grupo control en la determinación realizada al 7º día. Probablemente estos hallazgos sean derivados de que las cifras de citrulina y arginina basales de nuestros pacientes críticos, sean más bajas que las descritas en el estudio de van Waardenburg 278. Si bien, no creemos que sea por problema en la determinación de la muestra, porque en los casos control se realizó el mismo procesamiento de la muestra y método de extracción, sin encontrar diferencias de los niveles plasmáticos de citrulina y arginina en los pacientes sanos con los descritos en la bibliografía. Todos estos datos indican que la inflamación induce cambios en el perfil de aminoácidos, mediados por citoquinas inflamatorias que se liberan durante la fase de respuesta inflamatoria frente a la agresión o estrés desencadenado en el paciente, y que estos cambios en el metabolismo de arginina y citrulina son más profundos y pronunciados cuando la inflamación es más severa. Por esto, en los estudios realizados en pacientes con sepsis y SRIS existe una mayor depleción de estos aminoácidos, con una relación inversa con las cifras de RFA (PCR). Encontramos un aumento significativo del acido úrico en pacientes que tenían una evolución desfavorable frente a los que presentan evolución favorable. La Discusión 290 isquemia-reperfusión en el SRIS se asocia a la activación del estrés oxidativo y producción de radicales libres. Durante la fase de isquemia se consumen las reservas de ATP con formación de AMP, luego adenosina, inosina e hipoxantina y se induce también la enzima xantino oxidasa (XO) endotelial a partir de la xantino deshidrogenasa. Durante la reperfusión, con la llegada del oxígeno, la XO es capaz de transformar hipoxantina + O2 en xantina + ácido úrico + O2.-. En este escenario los antioxidantes endógenos, particularmente aquellos intracelulares, se consumen rápidamente. El ácido úrico se transforma en un marcador de daño oxidativo por este mecanismo 291, por este motivo se encuentra aumentado en los pacientes que presentan una respuesta inflamatoria más severa, con mayor grado de SDMO y peor evolución. La albúmina se encuentra más disminuida en el grupo de evolución desfavorable, respecto a los que evolucionan bien, pero sin presentar significación estadística salvo al ingreso. Sin embargo, en los estudios realizados en adultos si se objetivó una disminución significativa de los pacientes afectos de sepsis respecto al grupo de pacientes ingresados en UCI por otra patología, posiblemente por la alteración de la permeabilidad vascular marcada que existe durante la sepsis, con paso de albúmina al intersticio, originando una depleción plasmática mayor 272. En la serie sólo hay dos casos con insuficiencia renal, sin poder aportar por ello diferencias estadísticamente significativa en cuanto a los niveles de citrulina o arginina, lo cual hubiera sido menor descenso de citrulina y mayor bajada de la Discusión 291 segunda. La disfunción renal definida como aumento de creatinina en un 20% respecto al valor basal ha sido calculada en los pacientes operados de forma programada y no ha generado cambios en las cifras de citrulina ni de arginina. Hay que seguir estudiando la influencia del SRIS y la insuficiencia renal aguda en la concentración plasmática de citrulina, y el valor de dicha concentración como indicador de insuficiencia intestinal en pacientes críticamente enfermos, ya que hay estudios en los que se objetivan aumento de los niveles de citrulina por acúmulo renal y disminución del aclaramiento de la citrulina 54, 330. Así como una asociación con el aumento de las cifras de tensión arterial y tendencia a hipertensión arterial en los pacientes con insuficiencia renal crónica en estadios avanzados (estadio 2-3) por la influencia en la regulación a nivel del endotelio hacia la vasoconstricción y su implicación con el NO 331, 332. Otro hecho que avala la importancia del intestino, es que la disminución de la función renal no afecta a la producción de novo de arginina, a pesar de que el riñón es el principal lugar de producción de novo de la citrulina 330. Ware y colaboradores 284 tampoco encuentran diferencia entre las cifras de citrulina y arginina en pacientes con SDRA que presentan insuficiencia renal. Estas alteraciones metabólicas contribuyen a la reducción de la disponibilidad de la citrulina y la arginina, y ofrecen posibilidades de intervención para restaurar el metabolismo de la arginina en el SRIS. Por tanto, en los pacientes con insuficiencia renal con CLCr < 50ml/min, podemos encontrar una limitación para aplicar las cifras de citrulina como un marcador de la función intestinal. Sin embargo, si encontramos cifras inferiores a 20µmol/L, es compatible con disminución de la Discusión 292 producción de citrulina por disfunción de los enterocitos, incluso en presencia de insuficiencia renal 321. Discusión 293 5.7. ESTIMADORES DE RIESGO Y VALORACIÓN DE MARCADORES DE ENFERMEDAD Aunque la sensibilidad, la especificidad y los valores predictivos han sido usados por mucho tiempo como indicadores de la precisión de una prueba diagnóstica, existen métodos modernos, como las curvas de operación característica del receptor (COR), la regresión logística y la razón de verosimilitud, que son considerados indicadores más robustos, pues superan muchas de las limitaciones de los índices tradicionales. El área bajo la curva COR es el mejor indicador global de la precisión de una prueba diagnóstica, como son los marcadores aminoacídicos en nuestro trabajo. La curva COR hace factible expresar el desempeño de la prueba mediante un número simple. Esta área es siempre adecuada si es mayor o igual a 0.5. El rango de valores se mueve entre 1 (discriminación perfecta) y 0.5 (no hay diferencias en la distribución de los valores de la prueba entre los 2 grupos). La interpretación del valor del área sería del modo siguiente: un área de 0.65, como ocurre en la citrulina a los 3 días, significa que un individuo seleccionado aleatoriamente tiene mala evolución en el 65 % de los casos si tiene citrulina de 10.7 mmol/L o menos (tabla 24). Discusión 294 El uso de las curvas COR en la evaluación de estas pruebas analíticas de aminoácidos presenta las siguientes ventajas: 1. Son una representación fácilmente comprensible de la capacidad de discriminación de la analítica en todo el rango de puntos de corte. 2. Son simples, gráficas y fáciles de interpretar visualmente. 3. No requieren un nivel de decisión particular porque está incluido todo el espectro de puntos de corte y sólo hay que analizar el punto que aporte mejor sensibilidad sin perder especificidad. 4. Son independientes de la prevalencia, ya que la sensibilidad y la especificidad se obtienen en distintos subgrupos. Por tanto, no es necesario tener cuidado para obtener muestras con prevalencia representativa de la población. Las curvas COR en nuestro caso son índices de la exactitud diagnóstica y proporcionan un criterio unificador en el proceso de evaluación de los aminoácidos. Las pruebas diagnósticas son utilizadas para ayudar a responder preguntas en relación con la atención de los pacientes. Para la citrulina en su capacidad de predecir mala evolución global del paciente, el mejor punto de corte en cuanto a sensibilidad (70%) y especificidad (70%) es tener citrulina al tercer día por debajo de 10.7 µmol/L. Resultados Discusión 295 similares encontramos en el estudio de Piton y colaboradores325, del 2013, estableciendo como punto de corte 12.2 µmol/L, y consideran que cifras de citrulina inferiores a 10 µmol/L son representativas de fracaso intestinal en pacientes críticos. Para la arginina sería la de las 12 horas por debajo de 3.05 (sensibilidad 60% y especificidad de 47%) y para la arginina por debajo de 4.07 al tercer día (sensibilidad 60% y especificidad de 47%), tabla 24. No existen estudios que realicen puntos de corte de arginina que exprese sensibilidad y especificidad máxima en pacientes críticos. El Odds ratio (OR) que es un concepto ampliamente utilizado en la investigación biomédica se ha traducido de múltiples formas al español: razón de oportunidades, razón de posibilidades, oportunidad relativa, razón de probabilidades o razón de productos cruzados, e incluso algo tan extraño como «razón de momios». Una buena opción que sirve para evitar confusiones y se ha hecho mayoritaria es incorporar directamente el término inglés y decir siempre “Odds ratio”. Para poder interpretar una OR es necesario siempre tener en cuenta cuál es el factor o variable predictora que se estudia y cuál es el resultado o desenlace. Aquí el factor es el resultado del aminoácido correspondiente, y la respuesta o desenlace es la buena o mala evolución. Discusión 296 En nuestro trabajo, se aprecia que tener una arginina a las 12 horas inferior a 3.58 µmol/L hace que sea 3.9 veces más probable tener evolución desfavorable y tener una arginina a los 3 días inferior a 2.7 µmol/L hace que sea 11 veces más probable tener ventilación mecánica mayor de 6 horas. Así como las cifras de citrulina inferiores a 12.69 µmol/L a las 12 horas de ingreso con un OR de 8.7 veces mayor de tener VM más de 6 horas (tabla 25). En los estudios descritos, solamente Piton325 hace referencia al OR de mortalidad a los 28 días de ingreso, con un OR de 8.7 cuando las cifras de citrulina son inferiores a 10 µmol/L a las 24 horas, no pudiendo ser comparado con nuestra serie por la escasa mortalidad, sólo un paciente. Discusión 303 5.9. LIMITACIONES TEÓRICAS DE LAS CONCENTRACIONES PLASMÁTICAS EN ENFERMOS CRÍTICOS Bajo condiciones fisiológicas, las concentraciones plasmáticas de citrulina reflejan la síntesis intestinal desde la glutamina. Sin embargo, en pacientes críticos existen dos condiciones que pueden aumentar los niveles de citrulina: 1. Estímulo de la iNOS en el SIRS, que puede generar un aumento de la citrulina generada extraintestinalmente, procedente de la arginina 339. 2. Fallo renal agudo, una condición frecuente en los pacientes críticos, que puede disminuir la síntesis de arginina desde citrulina, y causar una falsa hipercitrulinemia por disminución en el aclaramiento renal. Por lo que un valor normal de citrulina en el paciente crítico (≥ 20 µmol/L) no descarta afectación intestinal. Si los niveles de citrulina plasmática están bajos en pacientes expuestos a situación de estrés, indican descenso en la síntesis intestinal de glutamina. Ciertamente, dos estudios recientes observan esto mismo en pacientes críticos 272, 280. Discusión 304 La Espectrometría de tándem masas (MS/MS) es la técnica elegida en nuestro trabajo para la determinación de la arginina y la citrulina, principalmente basado en su rapidez de obtención de resultados (24h) lo que permitiría su uso como marcador pronóstico en el futuro, y en el menor gasto que si se hubiera elegido cromatografía líquida mediante HPLC. La Espectrometría de Masas es una técnica microanalítica usada para identificar compuestos desconocidos, cuantificar compuestos conocidos, y para elucidar la estructura y propiedades químicas de las moléculas. Requiere cantidades pequeñas de muestra y obtiene información característica como el peso y algunas veces la estructura del analito. La cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) es la técnica de separación de sustancias más ampliamente utilizada. En la Espectrometría de masas la muestra es ionizada (y por tanto destruida) usando diversos procedimientos para ello. De todos ellos el más usual y/o utilizado es la técnica denominada de Impacto Electrónico consistente en el bombardeo de la muestra (previamente vaporizada mediante el uso de alto vacío y una fuente de calor) con una corriente de electrones a alta velocidad. Mediante este proceso, la sustancia pierde algunos electrones y se fragmenta dando diferentes iones, radicales y moléculas neutras. Los iones (moléculas o fragmentos cargados) son entonces conducidos mediante un acelerador de iones a un tubo analizador curvado sobre el que existe un fuerte campo magnético, y conducidos a un colector/analizador sobre el que se recogen los impactos de dichos iones en función de la relación carga/masa de los mismos. Discusión 305 Cada compuesto es único, y cada uno de los compuestos se ionizará y fragmentará de una determinada manera, y en este principio se basa la espectrometría de masas para identificar cada analito. En 2015 se ha hecho algún trabajo para comparar la desviación de niveles de diversos aminoácidos entre ambas técnicas, la espectrometría de masas en tándem (MS/MS) y un analizador de aminoácidos (AAA) 340. Se realizaron 207 pares de mediciones; los niveles de fenilalanina obtenidos por el MS / MS fueron en promedio 26.1% más bajos y los niveles de tirosina eran, en promedio 15.5% inferior en comparación con el AAA; la diferencia entre el método podría tener implicaciones para el diagnóstico y el manejo clínico de los pacientes con hiperfenilalaninemia. Son varios los estudios que utilizan la espectrometría por tándem-masas para cuantificar los niveles de citrulina y arginina, realizados en sangre seca, encontrando una aceptable correlación con los niveles en plasma 60, 341,342. No debemos olvidar que nuestro método pretende poder servir como marcador pronóstico precoz, por lo que se debe hacer en sangre seca, obteniendo resultados en 24-48 horas, y así podría ser reevaluado por otros trabajos futuros. Discusión 306 Discusión 307 5.10. PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN Nuestro proyecto actual nos ha llevado a programar dos nuevos trabajos de investigación, que actualmente ya están en marcha, de entrada limitados a pacientes postoperatorios de cirugía cardiovascular mediante circulación extracorpórea. El primero relacionado con la neopterina como marcador de SIRS y el segundo con la permeabilidad como mecanismo implicado en la activación intestinal del SIRS. La neopterina es un derivado pteridínico sintetizado a partir de la guanosina y producido por monocitos y macrófagos activados. Su síntesis se estimula sobre todo por interferón gamma a partir de linfocitos T. La monitorización de la neopterina es útil en el seguimiento de condiciones patológicas asociadas con la activación de inmunidad mediada por células. También se han descrito elevaciones de neopterina en pacientes con síndrome de Down. Son muy limitados los datos sobre niveles de neopterina en cirugía cardiaca diferente de la coronaria. Nos planteamos la hipótesis de que la citrulina y la arginina plasmáticas sufren una evolución diferente en sus cifras plasmáticas durante los primeros días de un enfermo crítico pediátrico según la gravedad del cuadro, se pueden correlacionar con los niveles de neopterina, así como con otros parámetros clínicos y analíticos asociados a la respuesta inflamatoria sistémica. Para ello nos planteamos determinar la existencia de un ascenso de neopterina y de un descenso mantenido de los niveles de arginina y citrulina, Discusión 308 más marcado en base al grado de respuesta inflamatoria sistémica de pacientes pediátricos ingresados en cuidados críticos. La cirugía extracorpórea (CEC) supone una situación de hipoperfusión intestinal relativa con posterior reperfusión y genera disfunción intestinal, valorada por un aumento en la permeabilidad intestinal, estando ésta muy relaciona con activación del complemento, elevación de citoquinas proinflamatorias, PCR y PCT, sin asociarse a destrucción enterocitaria (normalidad de citrulina plasmática), y sí con aumento de respuesta inflamatoria intestinal monitorizada por medio de la calprotectina y alfa-1antitripsina fecales. Pretendemos valorar el posible aumento en las primeras 24 horas postoperatorias en la permeabilidad intestinal en pacientes afectos de cardiopatía congénita que se hayan sometido a CEC, así como su correlación con los sistemas de puntuación de riesgo cardiovascular (RACHS-1 y Aristóteles), los niveles plasmáticos de PCR y PCT, los niveles de citrulina y arginina plasmáticas, de calprotectina y de alfa-1-antitripsina en heces pre y postoperatorios. Conclusiones 310 Conclusiones 311 6. CONCLUSIONES Del análisis de los resultados obtenidos en la presente investigación, y teniendo en cuenta los objetivos de la misma, pueden establecerse las conclusiones siguientes: 6.1. CINÉTICA DE CITRULINA Y ARGININA EN EL PACIENTE CRÍTICO PEDIÁTRICO 1.- El déficit de citrulina y arginina en pacientes críticos pediátricos es muy prevalente. 2.- Las cifras de citrulina al ingreso son similares a la del grupo control. 3.- La citrulina cae de forma significativa a las 12 horas de ingreso, con un nuevo ascenso al tercer día. 4.- Los niveles de citrulina se mantienen sin ascender aún a los 7 días de ingreso, siendo más marcada la diferencia entre los que tienen evolución desfavorable. Conclusiones 312 5.- La arginina está ya descendida en las primeras horas de ingreso (0-6h). 6.- Los niveles de arginina se mantienen disminuidos a las 12 horas de ingreso, presentando un nuevo descenso a las 24 horas. 7.- Se produce un ascenso de arginina más precoz al tercer día, manteniéndose estable hasta el 7º día. 8.- Las cifras de arginina no llegan a normalizarse, quedando disminuidas respecto al grupo control. 9.- El descenso de citrulina en las primeras 24 horas tras el ingreso se correlaciona de forma estadísticamente significativa con el de arginina. Bibliografía 365 16. Argaman Z, Young VR, Noviski N, Castillo-Rosas L, Xiao-Ming L, Zurakowski D, et al. Arginine and nitric oxide metabolism in critically ill septic pediatric patients. Crit Care Med. 2003;31(2):591-7. 17. Sandstrom P, Gasslander T, Sundqvist T, Franke J, Svanvik J. Depletion of serum L-arginine in patients with acute pancreatitis. Pancreas 2003;27(3):261-6. 18. 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DATOS ANALÍTICOS: cuantitativas, continuas - Leucocitos (mm-3) - Plaquetas (mm-3) - Ácido láctico (mmol/L) - Ácido úrico (mg/dl) - Urea (mg/dl) - Creatinina (mg/dl) - Proteína C reactiva (mg/L) - Procalcitonina (ng/ml) - Álbúmina (g/dl) - Arginina (µmol/L) - Citrulina (µmol/L) 4. DETERMINACIÓN DE LOS PARÁMETROS ANALÍTICOS Al ingreso (0-6h), a las 12 horas, a las 24 horas, a las 72 horas y al 7ºdía Anexo 368