FUNDAMENTO: A doença renal crônica (DRC) caracteriza-se pela alta prevalência de aterosclerose. Uma vez que o estresse oxidativo e a disfunção endotelial são promotores da aterosclerose, é interessante verificar se as duas condições estão associadas em pacientes com DRC, ainda sem doença cardiovascular (DCV) clínica. OBJETIVO: Avaliar as relações entre o estresse oxidativo e a função endotelial em pacientes com DRC estágio 5, sem DCV. MÉTODOS: Foram estudados 22 pacientes com DRC, não-diabéticos, não-fumantes, sem DCV e tratados por hemodiálise; além de 22 indivíduos normais. Em todos os indivíduos foram avaliados a reatividade vascular, dependente e independente de endotélio (ultra-som de alta resolução da artéria braquial), e o estresse oxidativo (níveis plasmáticos de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico - TBARS). RESULTADOS: A reatividade vascular dependente de endotélio (6,0 ± 4,25% vs. 11,3 ± 4,46%, p <0,001) e a reatividade independente de endotélio (11,9 ± 7,68% vs. 19,1 ± 6,43%, p <0,001) foram reduzidas na DRC, enquanto o estresse oxidativo (2,63 ± 0,51 vs. 1,49 ± 0,43, p <0,001) foi aumentado. Os níveis de TBARS, quando utilizado na totalidade de indivíduos do estudo (pacientes e controles), correlacionaram-se com a reatividade vascular dependente de endotélio (r = -0,56, p<0,001) e com a pressão arterial sistólica (r = 0,48, p = 0,002). CONCLUSÃO: O estresse oxidativo é associado à disfunção endotelial. Pacientes com DRC apresentam aumento do estresse oxidativo e comprometimento da reatividade vascular. Os resultados sugerem ainda que o estresse oxidativo e a disfunção endotelial podem estar envolvidos na susceptibilidade exagerada da DRC às complicações cardiovasculares.
ARTIGO ORIGINAL
MIOCARDIOPATIAS
IUnidade de Hipertensão, Instituto do Coração (InCor);São Paulo, SP - Brasil
IIDisciplina de Nefrologia do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo, São Paulo, SP - Brasil
O estresse oxidativo é definido como um dano tissular causado pelo desequilíbrio entre os fatores pró e antioxidantes. Ele está presente em uma grande variedade de condições patológicas e acredita-se que funcione como agente patogenético em muitas dessas condições. Um dos principais efeitos do estresse oxidativo é a redução da atividade biológica do NO1. Este efeito se expressa através da disfunção endotelial, que, por sua vez, é considerado um precursor da aterosclerose2.
A doença renal crônica (DRC) caracteriza-se por um estado de vasculopatia generalizada, acompanhada por uma elevada mortalidade cardiovascular, causada, sobretudo, pela aterosclerose3. Uma vez que a disfunção endotelial está envolvida na gênese da aterosclerose, e que o estresse oxidativo pode causar esta disfunção, é interessante verificar se as duas condições estão associadas em pacientes com DRC, ainda sem doença cardiovascular (DCV) clínica. Esta abordagem pode permitir a identificação precoce dos pacientes com maior risco de sofrer complicações futuras.
O objetivo desta investigação foi avaliar as possíveis relações entre o estresse oxidativo e a disfunção endotelial em um grupo de pacientes com DRC avançada (estágio 5), livres de DCV clinicamente evidente.
Os participantes (pacientes e controles) assinaram o termo de consentimento informado e a investigação foi aprovada pela Comissão de Ética da instituição. Os pacientes foram selecionados no Ambulatório de Osteodistrofia Renal do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo (HC-FMUSP) e encaminhados ao Instituto do Coração (InCor) para avaliação cardiovascular.
Foram estudados 22 pacientes com DRC, tratados por hemodiálise, de ambos os sexos e com fístula arteriovenosa para acesso vascular para diálise apenas em um dos membros superiores. Os critérios de exclusão foram os seguintes: diabete; câncer; doença cardiovascular clinicamente evidente; tabagismo; doença hepática ou da tiróide; uso de anticoncepcional ou de drogas para o tratamento de dislipidemia; antecedentes de infarto do miocárdio; acidente vascular cerebral; revascularização miocárdica ou vascular periférica; transplante renal e paratiroidectomia.
Todos os pacientes foram submetidos a uma avaliação cardiovascular e laboratorial abrangente que incluiu radiografia de tórax, ecocardiograma bi-dimensional e eletrocardiograma em repouso. A doença arterial coronária foi investigada e excluída, em todos os casos, pela cintilografia miocárdica com estresse farmacológico com dipiridamol. O colesterol (total e frações), triglicerídeos, albumina, hematócrito e creatinina foram determinados por métodos convencionais.
O estresse oxidativo foi avaliado no plasma pela determinação, através do método colorimétrico, dos produtos da peroxidação de lípides que reagem com o ácido tiobarbitúrico (TBARS). As determinações das TBARS foram realizadas no Laboratório de Pesquisa Básica em Doença Renal (LIM 12, Disciplina de Nefrologia, Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo). A ação das espécies reativas de oxigênio sobre os lípides leva à produção de várias substâncias, que reagem com o ácido tiobarbitúrico e podem ser dosadas por espectrofotometria. As amostras de plasma foram tratadas por ácido tricloroacético antes da adição de ácido tiobarbitúrico a 0,6%. A densidade ótica do sobrenadante foi determinada por espectrofotometria e a concentração dos produtos de peroxidação lipídica foi então calculada. Os níveis de TBARS foram expressos em nanomoles/mL4.
A
Os pacientes vinham sendo tratados por hemodiálise por períodos que variavam de 17 a 148 meses (mediana de 67 meses) através de fístula arteriovenosa, três vezes por semana, durante 4 horas.
O tratamento baseou-se na redução da ingestão de alimentos ricos em fósforo e na prescrição de calcitriol e sevelamer, além de suplementos de cálcio. Do total, 44% dos pacientes estavam fazendo uso de quelantes de fósforo a base de cálcio, 42% utilizavam sevelamer, 27% tomavam calcitriol e 7% usavam desferal. A medicação anti-hipertensiva baseou-se no uso dos inibidores do sistema renina-angiotensina, beta-bloqueadores e inibidores de canais de cálcio, isoladamente ou combinados em, respectivamente, 48%, 44% e 48% dos pacientes. Toda medicação, inclusive a hipotensora, foi suspensa quatro dias antes dos testes.
Os testes foram realizados no período da manhã, após jejum de oito horas, com o indivíduo em repouso, posicionado em decúbito horizontal, em um ambiente calmo, com monitorização eletrocardiográfica e da pressão arterial. A vasodilatação mediada por fluxo (VMF, dependente do endotélio) e a resposta do músculo liso vascular ao vasodilatador nitroglicerina (independente do endotélio) foram avaliadas de forma seqüencial na artéria braquial, no membro contralateral ao da fístula arteriovenosa utilizada na diálise. Os testes foram realizados de acordo com as diretivas da
As amostras de sangue foram colhidas e todos os exames foram realizados de 20 a 30 horas depois de uma sessão de diálise, em um dia entre duas sessões consecutivas de diálise.
O grupo controle foi composto por 22 indivíduos normais, que não usavam qualquer medicação e não eram tabagistas. Os controles foram submetidos à avaliação da reatividade vascular na artéria braquial e do estresse oxidativo, observando os mesmos protocolos utilizados nos pacientes.
Os resultados são expressos como: média ± desvio padrão da média, mediana e porcentagens. O valor do p < 0.05 foi considerado significativo. As variáveis foram comparadas pelos testes do t de Student, qui-quadrado e análise de covariância (ANCOVA), quando apropriado. As correlações foram verificadas pela análise de correlação de Pearson. Inicialmente, as seguintes variáveis foram avaliadas no modelo univariado: idade; sexo; raça; duração da diálise; índice de massa corpórea; pressões arteriais, sistólica e diastólica; hematócrito e níveis de TBARS; albumina; colesterol total e triglicerídeos. As variáveis selecionadas pelo modelo univariado foram então testadas em modelo multivariado (regressão logística) para verificar os fatores independentemente associados com as alterações na função e estrutura vascular. Todos os cálculos foram realizados em um programa estatístico SPSS, versão 10.0.
A
Tanto a VMF, dependente de endotélio (6,0 % ± 4,3 % vs. 11,3 % ± 4,5 %; p< 0,001), como a vasodilatação independente de endotélio (11,9 % ± 7,7 % vs. 19,1 % ± 6,4 %; p< 0,001) foram reduzidas em comparação aos valores observados nos controles (
O estresse oxidativo, determinado pela concentração plasmática das TBARS, foi significativamente mais elevado nos pacientes que nos controles (2,63 ± 0,51 vs. 1,49 ± 0,43, p< 0,001,
Na análise univariada (
Fatores como sexo, raça, duração da diálise, índice de massa corpórea, pressões arteriais sistólica e diastólica, hematócrito e níveis de TBARS, albumina, colesterol total e triglicerídeos não se correlacionaram com a vasodilatação dependente e independente de endotélio nos pacientes. Por outro lado, fazendo uso da totalidade dos indivíduos do estudo (pacientes e controles) observamos, na análise univariada (
O resultado mais interessante deste trabalho foi a observação da relação inversa entre o estresse oxidativo e a vasodilatação mediada por fluxo dependente de endotélio. Esta correlação, no entanto, só foi observada quando analisamos conjuntamente os pacientes e os controles. Nos pacientes, não detectamos correlações significativas entre o estresse oxidativo e a reatividade vascular, apesar do estresse oxidativo ser mais elevado nos pacientes que nos controles. Interpretamos este resultado negativo como uma conseqüência da pouca variabilidade dos valores individuais do TBARS em torno do valor médio. Isto pode significar que, em pacientes com DRC avançada, o estresse oxidativo atinge níveis máximos e que outros fatores passam a desempenhar um papel preponderante na disfunção endotelial, embora não seja excluída necessariamente a participação do estresse oxidativo6. Finalmente, a ausência de correlação entre o estresse oxidativo e a vasodilatação independente de endotélio, na análise multivariada, está de acordo com a hipótese de que a redução da reatividade vascular nos indivíduos estudados (pacientes e controles) foi devida, primariamente, à disfunção endotelial com a participação do estresse oxidativo7-9.
Outros fatores também devem ser lembrados como possíveis responsáveis pela redução da reatividade vascular nos nossos pacientes. A dimetilarginina assimétrica (ADMA), cujos níveis são elevados na DRC, interfere com a geração de NO via inibição competitiva com a enzima NO-sintase8,10. Uma inflamação crônica, com elevação de fatores como a proteína C reativa e várias citocinas, também ocorre na DRC e interfere com a função endotelial11,12. Entretanto, não temos dados para verificar a participação destes fatores na presente investigação.
A disfunção endotelial é, atualmente, considerada um marcador precoce de aterosclerose e de doença cardiovascular em geral13-15. No nosso trabalho, mostramos que a vasodilatação mediada por fluxo é comprometida em pacientes com DRC sem doença aterosclerótica sistêmica ou coronária. Os dados permitem especular que esta alteração pode ser, em parte, causada pelo estresse oxidativo, tal como já foi demonstrado na população geral12. Se este é o caso, manobras destinadas a reduzir ou controlar o estresse oxidativo poderiam influenciar o prognóstico destes pacientes, especialmente aqueles ainda livres de lesões ateroscleróticas significativas.
Este trabalho tem algumas limitações. O número de pacientes é relativamente pequeno, utilizamos apenas um marcador de estresse oxidativo e não avaliamos outros fatores potencialmente envolvidos na disfunção endotelial. No entanto, a principal virtude do trabalho reside no fato de termos estudado uma população homogênea de não diabéticos onde a doença cardiovascular foi investigada em profundidade. Por este motivo, podemos afirmar, com razoável segurança, que as alterações observadas foram devidas, primariamente, a DRC, e não a co-morbidades.
Em suma, o trabalho confirma existência de comprometimento da reatividade vascular em pacientes com DRC e sugere que este fenômeno é causado pela uremia, e não por outras condições associadas. O comprometimento da reatividade vascular, embora envolva a vasodilatação dependente e independente de endotélio, parece ser devido, primariamente, à disfunção endotelial, e o estresse oxidativo está provavelmente envolvido neste processo.
Declaro não haver conflito de interesses pertinentes.
O presente estudo não teve fontes de financiamento externas.
Este artigo é parte de tese de Doutorado de Valéria Aparecida da Costa Hong pela Universidade de São Paulo - Instituto do Coração.
Correspondência: Luiz Aparecido Bortolotto Unidade de Hipertensão, Instituto do Coração (InCor) Rua Enéas Carvalho Aguiar, 44, 05.403-000 São Paulo, SP - Brasil E-mail:
Artigo recebido em 16/07/08; revisado recebido em 27/08/08; aceito em 04/09/08
FUNDAMENTO: La enfermedad renal crónica (ERC) se caracteriza por la alta prevalencia de aterosclerosis Siendo el estrés oxidativo y la disfunción endotelial promotores de la aterosclerosis, es interesante verificar si las dos condiciones están asociadas en pacientes con ERC, aun sin enfermedad cardiovascular (ECV) clínica. OBJETIVO: Evaluar las relaciones entre el estrés oxidativo y la función endotelial en pacientes con ERC estado 5, sin ECV. MÉTODOS: Se estudiaron 22 pacientes con ERC, no diabéticos, no fumadores, sin ECV y tratados por hemodiálisis; además de 22 individuos normales. En todos los individuos se evaluaron la reactividad vascular, dependiente e independiente de endotelio (ecografía de alta resolución de la arteria braquial), y el estrés oxidativo (niveles plasmáticos de sustancias reactivas al ácido tiobarbitúrico - TBARS). RESULTADOS: La reactividad vascular dependiente de endotelio (6,0 ± 4,25% vs. 11,3 ± 4,46%, p <0,001) y la reactividad independiente de endotelio (11,9 ± 7,68% vs. 19,1 ± 6,43%, p <0,001) se redujeron en la ERC, mientras el estrés oxidativo (2,63 ± 0,51 vs. 1,49 ± 0,43, p <0,001) se vio aumentado. Los niveles de TBARS, cuando se utiliza en la totalidad de individuos del estudio (pacientes y controles), se correlacionaron con la reactividad vascular dependiente de endotelio (r = -0,56, p<0,001) y con la presión arterial sistólica (r = 0,48, p = 0,002). CONCLUSIÓN: El estrés oxidativo está asociado a la disfunción endotelial. Pacientes con ERC presentan aumento del estrés oxidativo y compromiso de la reactividad vascular. Los resultados sugieren además que el estrés oxidativo y la disfunción endotelial pueden estar involucrados en la susceptibilidad exagerada de la ERC a las complicaciones cardiovasculares.
IUnidade de Hipertensão, Instituto do Coração (InCor), São Paulo, SP - Brasil
IIDisciplina de Nefrologia do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo, São Paulo, SP - Brasil
Correspondencia
El estrés oxidativo se define como un daño tisular causado por el desequilibrio entre los factores pro y antioxidantes. Éste está presente en una gran variedad de condiciones patológicas y se cree que funcione como agente patogenético en muchas de esas condiciones. Uno de los principales efectos del estrés oxidativo es la reducción de la actividad biológica del NO1. Este efecto se expresa a través de la disfunción endotelial, que a su vez se considera un precursor de aterosclerosis2.
La enfermedad renal crónica (ERC) se caracteriza por un estado de vasculopatía generalizada, acompañada por una elevada mortalidad cardiovascular, causada principalmente por la aterosclerosis3. Puesto que la disfunción endotelial está involucrada en la génesis de la aterosclerosis, y que el estrés oxidativo puede causar esta disfunción, es interesante verificar si las dos condiciones están asociadas en pacientes con ERC, aun sin enfermedad cardiovascular (ECV) clínica. Este enfoque puede permitir la identificación precoz de los pacientes con mayor riesgo de sufrir complicaciones futuras.
El objetivo de esta investigación fue evaluar las posibles relaciones entre el estrés oxidativo y la disfunción endotelial en un grupo de pacientes con ERC avanzada (estado 5), libres de ECV clínicamente evidente.
Los participantes (pacientes y controles) firmaron el término de consentimiento informado y la investigación fue aprobada por la Comisión de Ética de la institución. Los pacientes se seleccionaron en el Ambulatorio de Osteodistrofia Renal del Hospital de Clínicas de la Facultad de Medicina de la Universidad de São Paulo (HC-FMUSP) y encaminados al Instituto del Corazón (InCor) para evaluación cardiovascular.
Se estudiaron 22 pacientes con ERC, tratados por hemodiálisis, de ambos sexos y con fístula arteriovenosa para acceso vascular para diálisis sólo en uno de los miembros superiores. Los criterios de exclusión fueron los siguientes: diabetes; cáncer; enfermedad cardiovascular clínicamente evidente; tabaquismo; enfermedad hepática o de tiroides; uso de anticonceptivo o drogas para tratamiento de dislipidemia; antecedentes de infarto de miocardio; accidente vascular cerebral; revascularización miocárdica o vascular periférica; transplante renal y paratiroidectomia.
Todos los pacientes se sometieron a una evaluación cardiovascular y de laboratorio amplia que incluyó radiografía de tórax, ecocardiograma bidimensional y electrocardiograma en reposo. La enfermedad arterial coronaria fue investigada y excluida, en todos los casos, por centellograma miocárdico con estrés farmacológico con dipiridamol. El colesterol (total y fracciones), triglicéridos, albúmina, hematocrito y creatinina se determinaron por métodos convencionales.
El estrés oxidativo se evaluó en el plasma por determinación, a través de método colorimétrico, de los productos de la peroxidación de lípidos que reaccionan con el ácido tiobarbitúrico (TBARS). La determinación de las TBARS se realizó en el Laboratorio de Investigación Básica en Enfermedad Renal (LIM 12, Disciplina de Nefrología, Facultad de Medicina de la Universidad de São Paulo). La acción de las especies reactivas de oxígenos sobre los lípidos lleva a la producción de varias sustancias, que reaccionan con el ácido tiobarbitúrico y pueden dosificarse por espectrofotometría. Las muestras de plasma se trataron con ácido tricloroacético antes de la adición de ácido tiobarbitúrico al 0,6%. La densidad óptica del sobrenadante se determinó por espectrofotometría y entonces se calculó la concentración de los productos de peroxidación lipídica. Los niveles de TBARS se expresaron en nanomoles/ml4.
La
Los pacientes venían siendo tratados por hemodiálisis por períodos que variaban de 17 a 148 meses (mediana de 67 meses) a través de fístula arteriovenosa, tres veces por semana, durante 4 horas.
El tratamiento se basó en la reducción de la ingesta de alimentos ricos en fósforo y en la prescripción de calcitriol y sevelamer, además de suplementos de calcio. Del total, el 44% de los pacientes estaban haciendo uso de quelantes de fósforo a base de calcio, el 42% utilizaban sevelamer, el 27% tomaban cacitriol y el 7% usaban desferal. La medicación antihipertensiva se basó en el uso de los inhibidores del sistema renina-angiotensina, betabloqueadores e inhibidores de canales de calcio, aisladamente o combinados en, respectivamente, 48%, 44% y 48% de los pacientes. Toda medicación, inclusive la hipotensora, se suspendió cuatro días antes de los tests.
Los tests se realizaron en el período de la mañana, después de ayuno de ocho horas, con el individuo en reposo, posicionado en decúbito horizontal, en un ambiente calmo, con monitoreo electrocardiográfico y de la presión arterial. La vasodilatación mediada por flujo (VMF, dependiente del endotelio) y la respuesta del músculo liso vascular al vasodilatador nitroglicerina (independiente del endotelio) se evaluaron de forma secuencia en la arteria braquial, en el miembro contralateral al de la fístula arteriovenosa utilizada en la diálisis. Los tests se realizaron de acuerdo con las directivas de la
Se recolectaron las muestras de sangre y se realizaron todos los exámenes dentro de las 20 a 30 horas siguientes a una sesión de diálisis, en un día entre dos sesiones consecutivas de diálisis.
El grupo de control estaba compuesto por 22 individuos normales, que no usaban ninguna medicación y no eran tabaquistas. Los controles se sometieron a la evaluación de la reactividad vascular en la arteria braquial y del estrés oxidativo, cumpliendo con los mismos protocolos utilizados en los pacientes.
Los resultados se expresan como: promedio ± desviación estándar del promedio, mediana y porcentajes. El valor de p < 0.05 se consideró significativo. Las variables fueron comparadas por los tests t de Student, ji-cuadrado y análisis de covarianza (ANCOVA), cuando era apropiado. Las correlaciones se verificaron por análisis de correlación de Pearson. Inicialmente, las siguientes variables se evaluaron en el modelo univariante: edad; sexo; raza; duración de la diálisis; índice de masa corporal; presiones arteriales, sistólica y diastólica; hematocrito y niveles de TBARS; albúmina; colesterol total y triglicéridos. Las variables seleccionadas por el modelo univariante se probaron entonces en el modelo multivariante (regresión logística) para verificar los factores independientemente asociados con las alteraciones en la función y estructura vascular. Todos los cálculos se realizaron en un programa estadístico SPSS, versión 10.0.
La
Tanto la VMF, dependiente de endotelio (6,0 % ± 4,3 % vs. 11,3 % ± 4,5 %; p< 0,001), como la vasodilatación independiente de endotelio (11,9 % ± 7,7 % vs. 19,1 % ± 6,4 %; p< 0,001) fueron reducidas en comparación con los valores observados en los controles (
El estrés oxidativo, determinado por la concentración plasmática de las TBARS, fue significativamente más elevado en los pacientes que en los controles (2,63 ± 0,51 vs. 1,49 ± 0,43, p< 0,001,
En el análisis univariante (
Factores como sexo, raza, duración de la diálisis, índice de masa corporal, presiones arteriales sistólica y diastólica, hematocrito y niveles de TBARS, albúmina, colesterol total y triglicéridos no se correlacionaron con la vasodilatación dependiente e independiente de endotelio en los pacientes. Por otro lado, haciendo uso de la totalidad de los individuos del estudio (pacientes y controles) observamos, en el análisis univariante (
El resultado más interesante de este trabajo fue la observación de la relación inversa entre el estrés oxidativo y la vasodilatación mediada por flujo dependiente de endotelio. Esta correlación, sin embargo, no se observó cuando analizamos conjuntamente los pacientes y los controles. En los pacientes, no detectamos correlaciones significativas entre el estrés oxidativo y la reactividad vascular, a pesar del estrés oxidativo ser más elevado en los pacientes que en los controles. Interpretamos este resultado negativo como una consecuencia de la poca variabilidad de los valores individuales del TBARS en torno al valor promedio Ello puede significar que, en pacientes con ERC avanzada, el estrés oxidativo alcanza niveles máximos y que otros factores pasan a desempeñar un papel preponderante en la disfunción endotelial, aunque no sea excluida necesariamente la participación del estrés oxidativo6. Finalmente, la ausencia de correlación entre el estrés oxidativo y la vasodilatación independiente de endotelio, en el análisis multivariante, está de acuerdo con la hipótesis de que la reducción de la reactividad vascular en los individuos estudiados (pacientes y controles) se debió, primariamente, a la disfunción endotelial con la participación del estrés oxidativo7-9.
Otros factores también deben recordarse como posibles responsables por la reducción de la reactividad vascular en nuestros pacientes. La dimetilarginina asimétrica (ADMA), cuyos niveles son elevados en la ERC, interfiere con la generación de NO por inhibición competitiva con la enzima NO-sintasa8,10. Una inflamación crónica, con elevación de factores como la proteína C reactiva y varias citocinas, también ocurre en la ERC e interfiere con la función endotelial11,12 . No obstante, no tenemos datos para verificar la participación de estos factores en la presente investigación.
La disfunción endotelial es actualmente considerada un marcador precoz de aterosclerosis y de enfermedad cardiovascular en general13-15. En nuestro trabajo mostramos que la vasodilatación mediada por flujo está comprometida en pacientes con ERC sin enfermedad aterosclerótica sistémica o coronaria. Los datos permiten especular que esta alteración puede ser, en parte, causada por el estrés oxidativo, tal como ya fue demostrado en la población general12. Si éste es el caso, maniobras destinadas a reducir o controlar el estrés oxidativo podrían influir en el pronóstico de estos pacientes, especialmente aquellos todavía libres de lesiones arteroscleróticas significativas.
Este trabajo tiene algunas limitaciones. El número de pacientes es relativamente pequeño, utilizamos sólo un marcador de estrés oxidativo y no evaluamos otros factores potencialmente involucrados en la disfunción endotelial. No obstante, la principal virtud del trabajo reside en el hecho de no haber estudiado una población homogénea de no diabéticos donde la enfermedad cardiovascular fue investigada en profundidad. Por este motivo, podemos afirmar, con seguridad razonable, que las alteraciones observadas fueron debidas, primariamente, a ERC, y no a comorbilidades.
En resumen, el trabajo confirma la existencia de compromiso de la reactividad vascular en pacientes con ERC y sugiere que este fenómeno es causado por la uremia, y no por otras condiciones asociadas. El compromiso de la reactividad vascular, aunque involucre la vasodilatación dependiente e independiente de endotelio, parece ser debido, primariamente, a la disfunción endotelial, y el estrés oxidativo está probablemente involucrado en este proceso.
Declaro no haber conflicto de intereses pertinentes.
El presente estudio no tuvo fuentes de financiamiento externas.
Este artículo es parte de la tesis de Doctorado de Valéria Aparecida da Costa Hong de la Universidad de São Paulo - Instituto del Corazón.
BACKGROUND: Chronic kidney disease (CKD) is characterized by the high prevalence of atherosclerosis. Considering that endothelial dysfunction and oxidative stress are promoters of atherosclerosis, it is of interest to verify whether the two conditions are associated in CKD patients still free of clinical cardiovascular disease (CVD). OBJECTIVE: To evaluate the association between oxidative stress and endothelial function in end-stage CKD patients without clinically evident CVD. METHODS: We studied 22 nondiabetic, nonsmoker CKD patients without clinical CVD treated by maintenance hemodialysis and 22 healthy controls. Endothelium- dependent and independent vascular reactivity and oxidative stress, as determined by the plasma levels of thiobarbituric acid-reactive substances - TBARS, were evaluated in all subjects. RESULTS: Endothelium-dependent (6.0 ± 4.25 vs. 11.3 ± 4.46 %, p< 0.001) and endothelium-independent (11.9 ± 7.68 vs. 19.1 % ± 6.43 %, p< 0.001) vascular reactivity were reduced, while TBARS (2.63 ± 0.51 vs. 1.49 ± 0.42 nmols/mL) was increased in CKD patients when compared to controls. TBARS levels were significantly related to endothelium-dependent vascular reactivity (r= - 0.56, p< 0.001) and to systolic blood pressure (r= - 0.48, p= 0.002). CONCLUSION: Oxidative stress is increased in CKD patients free of CVD and is associated with endothelial dysfunction in patients and controls. The results suggest that oxidative stress and endothelial dysfunction may be involved in the increased susceptibility of CKD patients to CVD and cardiovascular complications.
IUnidade de Hipertensão, Instituto do Coração (InCor); São Paulo, SP - Brazil
IIDisciplina de Nefrologia do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo, São Paulo, SP - Brazil
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Oxidative stress is defined as tissue damage caused by the disequilibrium between pro- and antioxidant factors. It is present in a large variety of pathological conditions and it is believed that it functions as a pathogenetic agent in many of these conditions. One of the main effects of oxidative stress is the decrease in the biological activity of nitric oxide (NO)1. This effect is expressed through the endothelial dysfunction, which is considered a precursor of atherosclerosis2.
The chronic kidney disease (CKD) is characterized by a state of generalized vasculopathy, accompanied by elevated cardiovascular mortality, caused mainly by atherosclerosis3. As the endothelial dysfunction is involved in the genesis of atherosclerosis and the oxidative stress can cause this dysfunction, it is of interest to verify whether the two conditions are associated in patients with CKD still without clinical cardiovascular disease (CVD). This approach can allow the early identification of patients at higher risk of developing future complications.
The objective of this investigation was to evaluate possible associations between oxidative stress and endothelial dysfunction in a group of patients with advanced CKD (stage 5) still free of clinically evident CVD.
The participants (patients and controls) signed the Free and Informed Consent Form and the study was approved by the Ethics Committee of the Institution. The patients were selected from the Osteodystrophy Outpatient Clinic of Hospital das Clinicas of the School of Medicine of the University of Sao Paulo (HC-FMUSP) and referred to Instituto do Coracao (The Heart Institute-InCor) for cardiovascular assessment.
A total of 22 patients of both sexes with CKD, treated by hemodialysis and with arteriovenous fistula for dialysis vascular access in one of the upper limbs, only, were studied. The exclusion criteria were the following: diabetes, cancer, clinically evident cardiovascular disease, smokers, liver or thyroid disease, use of oral contraceptives or drugs for the treatment of dyslipidemia and patients with a history of myocardial infarction, stroke, myocardial or peripheral vascular revascularization, renal transplant and parathyroidectomy.
All patients were submitted to comprehensive cardiovascular and laboratory evaluation, which included chest x-ray, two-dimensional echocardiogram and electrocardiogram at rest. The coronary artery disease was investigated and excluded in all cases by myocardial scintigraphy and pharmacological stress with dipyridamole. Total cholesterol and fractions, triglycerides, albumin, hematocrit and creatinine were measured by conventional methods.
Oxidative stress was assessed in plasma, through the colorimetric method, by determining the products of the peroxidation of the lipids that react with thiobarbituric acid (TBARS). TBARS measurements were carried out in the Laboratory of Basic Research on Kidney Disease (LIM 12, Discipline of Nephrology, School of Medicine of the University of Sao Paulo). The effect of the oxygen-reactive species on the lipids leads to the production of several substances that react with the thiobarbituric cid and can be measured by spectrophotometry. The plasma samples were treated with trichloroacetic acid before the addition of 0.6% thiobarbituric acid.
The optical density of the supernatant was determined by spectrophotometry and the concentration of the products of the lipidic peroxidation was calculated. The levels of TBARS were expressed in nmols/mL4.
The patients had been undergoing hemodialysis for 17 to 148 months (median 67 months) through an arteriovenous fistula, three times a week, for 4 hours.
The treatment was based on the reduction of the intake of phosphorus-rich foods and the prescription of calcitriol and sevelamer and calcium supplements. Forty-four percent of the patients used calcium-based phosphorus chelants, 42% used sevelamer, 27% used calcitriol and 7% used desferal. The anti-hypertensive medication was based on the use of renin-angiotensin system inhibitors, beta-blockers and calcium-channel inhibitors, alone or in combination, in 48%, 44% and 48% of the patients. All medication, including the hypotensive medication, was withdrawn 4 days before the tests.
The tests were carried out in the morning, after an 8-hour fast, with the individual resting, in the horizontal decubitus position, in a calm environment, with electrocardiographic and blood pressure monitoring. The flow-mediated vasodilation (endothelium-dependent) and the smooth vascular muscle response to nitroglycerin, a vasodilator (endothelium-independent) were assessed sequentially in the brachial artery of the contralateral limb to the arteriovenous fistula used in the dialysis. The tests were performed according to the directives of the International Brachial Artery Reactivity Task Force (version 2002)5.
The brachial artery was accessed above the elbow fold. The artery diameter was verified by ultrasonography (Sequoia Echocardiography System, version 6.0, Acuson, Siemens, Ca, USA) equipped with a high-resolution linear transducer (7-12 MHz) and coupled to a computer specifically programmed to record and analyze this type of data. Six images were elected for each phase of the test, coinciding with the R wave of the electrocardiogram. The data were obtained at basal conditions, after the induction of reactive hyperemia and after the administration, by oral aerosol, of 0.45 mg of nitroglycerin (Natrispray; Procter & Gamble Pharmaceutics, France). The degree of vasodilation obtained was expressed as a percentage in relation to basal values.
The blood samples were collected and all assessments were carried out 20 to 30 hours after a dialysis session, in one day between two consecutive dialysis sessions.
The control group consisted of 22 normal, nonsmoker individuals, without any type of medication use. The controls were submitted to the evaluation of vascular reactivity in the brachial artery and oxidative stress, following the same protocols used for the patients.
The results are expressed as means ± standard deviations, medians and percentages. A
Not only the endothelium-dependent FMV (6.0 % ± 4.3 %
The oxidative stress, determined by the plasma concentration of the TBARS, was significantly higher in the patients than in the controls (2.63 ± 0.51
At the univariate analysis (
Sex, ethnicity, dialysis duration, BMI, systolic and diastolic arterial pressures, hematocrit and TBARS levels, albumin, total cholesterol and triglycerides did not correlate with the endothelium-dependent and endothelium-independent vasodilation in the patients. On the other hand, when considering all individuals in the study (patients and controls), we observed, at the univariate analysis (
The most interesting result of this study was the observation of the inverse association between oxidative stress and endothelium-dependent flow-mediated vasodilation. This correlation, however, was only observed when patients and controls were analyzed together. We did not observe significant correlations between oxidative stress and vascular reactivity in the patients, although the oxidative stress was higher in patients than in controls.
We interpreted this negative result as a consequence of the little variability of the individual value of TBARS around the mean value. This might mean that, in patients with advanced CKD, oxidative stress reaches maximum levels and that other factors have a crucial role in endothelium dysfunction, although without necessarily ruling out the participation of oxidative stress6.
Finally, the absence of correlation between oxidative stress and endothelium-independent vasodilation at the multivariate analysis is in accordance with the hypothesis that the decrease in vascular reactivity in the studied individuals (patients and controls) was due primarily to the endothelial dysfunction, with the participation of oxidative stress7-9.
Other factors must be recalled as possibly responsible for the decreased vascular reactivity in our patients. The asymmetric dimethylarginine (ADMA), of which levels are elevated in CKD, interferes with the NO generation through the competitive inhibition with the NO-synthase enzyme8,10. Chronic inflammation, with an increase in factors such as C-reactive protein and several cytokines, also occurs in CKD and interferes with the endothelial fucntion11,12. However, there are no data to verify the participation of these factors in the present investigation.
The endothelial dysfunction is currently considered an early marker of atherosclerosis and cardiovascular disease, in general13-15. Our study shows that flow-mediated vasodilation is impaired in patients with CKD without systemic or coronary atherosclerotic disease. The data allow us to speculate that this alteration might be in part caused by oxidative stress, as previously demonstrated in the general population12. If that is the case, conducts destined to reduce or control the oxidative stress might influence the prognosis of these patients, especially those who are still free of significant atherosclerotic lesions.
This study has some limitations. The number of patients is relatively small, we used only one marker of oxidative stress and we did not evaluate other factors potentially involved in endothelial dysfunction. The main asset of the study is the fact that we studied a homogenous population of non-diabetic individuals, in whom cardiovascular disease was thoroughly investigated. For this reason we can affirm with a reasonable degree of safety that the observed alterations were primarily due to CKD and not to comorbidities.
In brief, the present study confirms the existence of the involvement of vascular reactivity in patients with CKD and suggests that this phenomenon is caused by uremia and not by other associated conditions. The involvement of the vascular reactivity, even though it involves endothelium-dependent and independent vasodilation, seems to be mainly due to the endothelial dysfunction and oxidative stress is probably involved in this process.
No potential conflict of interest relevant to this article was reported.
There were no external funding sources for this study.
This article is part of the thesis of Doctoral submitted by Valéria Aparecida da Costa Hong, from Universidade de São Paulo - Instituto do Coração.