Efecto de altas concentraciones de D-Glucosa sobre la adhesión leucocitaria en células endoteliales humanas

Resumen

La vasculopatía diabética es la principal causa de morbi-mortalidad entre los pacientes diabéticos. La disfunción endotelial es un marcador temprano de estas complicaciones vasculares. La hiperglucemia característica de la diabetes parece desempeñar un papel relevante en la patogénesis de las complicaciones vasculares. Sin embargo, los mecanismos por los cuales la hiperglucemia causa el daño vascular no se conocen con exactitud. Actualmente, la diabetes mellitus es considerada como una enfermedad inflamatoria crónica de bajo grado en la que se han encontrado elevados niveles circulantes de diferentes marcadores inflamatorios. La adhesión y la migración leucocitaria a través del endotelio, que requieren la expresión de moléculas de adhesión (CAMs), representan un paso clave en el desarrollo de aterosclerosis, condición presente en diferentes enfermedades vasculares. El objetivo principal de este trabajo fue evaluar si la elevación de la concentración de D-glucosa promueve la aparición de lesiones ateroscleróticas a través de un efecto proinflamatorio directo en las células endoteliales. Los estudios in vitro mostraron que la mera elevación de la concentración de D-glucosa extracelular de 5,5 a 22 mM durante 18 h no incrementó la expresión de la molécula de adhesión (ICAM-1) o de la molécula de adhesión de células vasculares (VCAM-1), cuantificada por citometría de flujo, en células endoteliales de vena de cordón umbilical humano (HUVEC) en cultivo. La citoquina proinflamatoria interleuquina (IL)-1beta (0,1 a 10 ng/ml) incrementó la inducción de ambas CAMs de manera concentración dependiente. Sorprendentemente, la expresión de ICAM-1 y VCAM-1 inducidas por la IL-1beta (5 ng/ml) fue exacerbada en presencia de 22 mM de D-glucosa. Estos efectos no se debieron a cambios de la osmolaridad en el medio de cultivo, ya que L-glucosa no reprodujo los efectos producidos por D-glucosa. De forma similar, la elevación de D-glucosa no indujo la adhesión de leucocitos HL-60 a la monocapa de HUVEC in vitro, pero incrementó la adhesión inducida previamente por IL-1beta medida en una cámara de flujo. También se exploraron otros marcadores de inflamación como son el factor de transcripción nuclear kappaB (NF-kappaB) y la quinasa regulada por señales extracelulares 1/2 (ERK 1/2). Mientras que la elevación de D-glucosa no activó ninguno de estos dos factores, claramente intensificó la activación de NF-kappaB y ERK 1/2 inducida por IL-1beta. Tanto ERK 1/2 como NF-kappaB están implicados en el la expresión de VCAM-1 inducida por IL-1beta, mientras que la expresión de ICAM-1 no está mediada por estas moléculas. Además de los marcadores de inflamación, la IL-1beta incrementó la expresión de GLUT-1, determinados por Western blot y citometría de flujo. La elevación de D-glucosa no modificó los niveles de GLUT-1 pero incrementó la inducción de GLUT-1 mediada por IL-1beta. Para investigar la interacción entre la elevación de D-glucosa y la IL-1beta en un modelo in vivo más complejo, se evaluó el tráfico leucocitario en la microcirculación mesentérica de rata Sprague-Dawley, mediante microscopía infravital. Tras 18 h desde la inyección intraperitoneal de D-glucosa (40 mg/kg) no se observó ninguna alteración en los parámetros estudiados; tampoco modificó la expresión de ICAM-1 y VCAM-1 analizadas mediante inmunohistoquímica. Sin embargo, la inyección de IL-1beta (200 ng/kg) incrementó el número de leucocitos en fase de rodamiento, adheridos y migrados, mientras que disminuyó la velocidad de rodamiento. Igualmente, se observó un aumento en la expresión de las CAMs. Muy interesantemente, todos estos parámetros proinflamatorios fueron exacerbados cuando se coadministró D-glucosa e IL-1beta. Estos resultados indican que aunque la elevación extracelular de D-glucosa per se no causa inflamación en células endoteliales, pero sí desempeña un papel modulador en la inflamación vascular intensificando la acción de otros estímulos inflamatorios. Por todo ello, proponemos que la hiperglucemia no es suficiente para causar directamente un efecto inflamatorio, pero puede exagerar los efectos de una respuesta inflamatoria en curso. Este trabajo sugiere que las aproximaciones terapéuticas para el tratamiento de la vasculopatía diabética deberían disminuir no sólo los niveles de glucosa plasmática, sino también reducir el ambiente proinflamatorio vascular presente.