ENDOTHELIAL DYSFUNCTION AND MICROALBUMINURIA: PRECOCIOUS MARKERS OF ATHEROSCLEROSIS IN TYPE 1 DIABETES MELLITUS

Abstract
The importance of the endothelium to the human body is related to its extent and multiple biological functions. Endothelial dysfunction is the earliest manifestation of vascular pathology, resulting from imbalance between relaxation and contraction, and anti- and pro-coagulant mediators or factors that promote and inhibit the growth of smooth muscle cells. Risk factors such as, dyslipidemia, smoking and diabetes lead to the onset of the aterosclerotic process, initially simply by endothelial activation and later by its dysfunction. Studies have been designed with the aim of understanding the role of hyperglycemia and the duration of diabetes in the pathogenesis of endothelial dysfunction. Microalbuminuria is an early marker of nephropathy in diabetes, whose association with endothelial dysfunction in Type 1 diabetes has been shown in various studies. Mechanisms that explain this association have been suggested. Among them we can mention: sub-clinical inflammation, increase in glomerular pressure or weakening of its basal membrane and lesion of the endothelial glycocalyx. Better understanding of these mechanisms may bring about therapeutic perspectives that aim to minimize, or interrupt vascular aggression in its earliest stage, and thus prevent the appearance of vascular complications. In this review, the evidences related to the role of endothelial dysfunction as early marker of vascular complications in Type 1 diabetes are discussed.

Key words
endothelial dysfunction, microalbuminuria, type 1 diabetes tmellitus, atherosclerosis, children

Artículo completo
Aspectos gerais

A importância do endotélio no corpo humano está relacionado à sua grande extensão e suas múltiplas funções biológicas, tais como: regulação do tônus vascular, proliferação celular, modulação da agregação plaquetária e da coagulabilidade plasmática através da produção de substâncias coagulantes e anticoagulantes, modulação da fibrinólise e da adesão e ativação de leucócitos e citocinas.¹

A disfunção endotelial é a manifestação mais precoce do patologia vascular, decorrendo do desequilíbrio entre os fatores de relaxamento e os de contração, entre mediadores anti e pró-coagulantes ou de fatores de promoção e inibição do crescimento de células musculares lisas. Entre as principais substâncias sintetizadas pelo endotélio se encontra o NO (óxido nítrico), que é um importante mediador da integridade da função endotelial devido às suas propriedades vasodilatadoras, anti-proliferativas e antiinflamatórias.² O NO inibe a adesão de leucócitos, diminui a expressão de moléculas de adesão celular como a VCAM-1, efeitos em parte atribuídos à inibição da transcrição do fator NF-κB (fator nuclear κB).³ A disfunção endotelial ocorre quando essas propriedades, em estado basal ou após estímulo, são inadequadamente modificadas não permitindo a função vascular normal. A disfunção endotelial pode não ter manifestações clínicas como pode também se apresentar como vasoespasmo, formação de trombos ou de placas ateroscleróticas, ou mesmo como re-estenose.¹

Fatores de risco como dislipidemia, tabagismo e diabetes desencadeiam o processo aterosclerótico inicialmente pela simples ativação endotelial e posteriormente pela sua disfunção. Os mecanismos da disfunção endotelial e complicações vasculares precoces em diabetes são multifatoriais e não estão bem caracterizados. Estudos têm sido desenvolvidos visando a compreender o papel da hiperglicemia e da duração do diabetes na patogênese da disfunção endotelial.^4,5


Disfunção endotelial e hiperglicemia

Grandes estudos clínicos demonstraram que a hiperglicemia tem papel importante na patogênese das complicações microvasculares, seja em diabetes tipo 1 ou tipo 2.^6,7 Contudo, tem sido questionado se a hiperglicemia moderada poderia per se alterar a função endotelial.⁸ Por outro lado, foi demonstrado que vasodilatação dependente de endotélio está comprometida em pacientes com diabetes de curta duração não complicados e que a hiperglicemia, na ausência de outros fatores, de forma aguda, diminui a vasodilatação dependente de endotélio em indivíduos não diabéticos.^5,9 Lekakis et al. demonstraram que pacientes com bom controle metabólico (HbA_1c < 6%) apresentaram tendência a maior vasodilatação mediada por fluxo que os pacientes com pior controle (7.5 ± 6.8 vs. 4.6 ± 7.2%, p = ns). Além disso, quando comparados com o grupo controle de indivíduos saudáveis, apenas pacientes com HbA_1c > 6% apresentaram menor vasodilatação endotélio-dependente (p = 0.008).¹⁰ Em estudo envolvendo crianças e adolescentes com diabetes de curta duração (< 5anos), nós observamos correlação positiva entre HbA_1c e o percentual de aumento do fluxo sanguíneo durante o teste de hiperemia reativa (r = 0.53; p = 0.02), resposta vascular que avalia a vasodilatação dependente de endotélio.¹¹ Essa correlação aparentemente paradoxal pode ser justificada por mecanismos que envolvem a relação entre hiperglicemia e a respostar vascular endotelial. É importante ressaltar que hiperglicemia de longa duração aumenta a atividade da óxido nítrico sintetase (NOS) em corações de ratos.¹² Além disso, Cosentino et al. também demonstraram que a síntese e liberação de óxido nítrico não diminuem após a exposição a altas concentrações de glicose.¹³ Recentemente, foi observada acentuada alteração na produção de NOS e na função da NOS III em diabetes, em estudo experimental.¹⁴ Considerando que a HbA_1c representa o controle glicêmico dos últimos três meses e que a hiperglicemia crônica pode modificar a ação da óxido nítrico sintetase também em vasos humanos, a “aparente normalidade” da vasodilatação mediada por endotélio poderia refletir um fenômeno adaptativo e precoce da disfunção endotelial. Contudo, vale ressaltar que nosso estudo e outros que demonstraram aumento da vasodilatação dependente de endotélio incluíram pacientes com diabetes tipo 1 sem complicações, nos quais ainda não existe doença vascular sintomática.


Duração do diabetes e disfunção endotelial

A correlação entre presença de disfunção endotelial e duração de diabetes ainda não está bem estabelecida. Estudos que avaliaram a função endotelial, através da ultra-sonografia da artéria braquial, demonstraram que pacientes com diabetes tipo 1, com ampla variação no tempo de doença podem desenvolver disfunção endotelial na primeira década desde o início da doença.^15,16 Estudo experimental com um modelo animal de diabetes insulino-dependente demonstrou que a vasodilatação mediada por endotélio não estava comprometida na doença de curta duração.¹⁷ Em estudo que avaliou espessamento médio-intimal de carótidas e função endotelial de 31 adolescentes com diabetes tipo 1, com duração de doença de 6.8 ± 3.9 anos, observou-se correlação direta entre com níveis glicêmicos (r = 0.58; p = 0.001) e inversa com a duração do diabetes (r = -0.4; p = 0.02).¹⁶ Em nosso estudo que envolveu pacientes com, diabetes tipo 1 (DM1), média de idade 13.4 ± 3.3 anos (variação de 7 a 18 anos), com curta duração de doença (2.9 ± 1.2; variação 0.7 a 4.9 anos), também não foi observada diferença na vasodilatação mediada por fluxo endotélio dependente (10.9 ± 2.0% vs. 11.2% ± 2.4%; p = 0.34) quando comparados com controles saudáveis pareados por idade (13.5 ± 3.5 anos,variação de 7 a 18 anos). É importante chamar atenção que os pacientes incluídos no nosso estudo apresentavam perfil lípidico normal com nível médio de colesterol total, LDL-colesterol e triglicérides de 174.5 ± 28.0 mg/dl, 110.5 ± 27.2 mg/dl e 60.2 ± 27.3 mg/dl, respectivamente (dados não apresentados). Assim, a curta duração do diabetes e a ausência de outros fatores de risco associados como dislipidemia, podem justificar a também a ausência da disfunção endotelial nessa população.¹¹ Contudo, existe uma grande controvérsia no que se refere ao momento exato em que a disfunção endotelial se torna manifesta no diabetes tipo 1. No estudo de Jarvisalo et al. foi observado menor percentual da vasodilatação mediada por fluxo em crianças com diabetes tipo 1 (idade = 11 ± 2 anos) comparado com controles e que naquelas crianças com DM1 que apresentaram disfunção endotelial definida pela vasodilatação no decil mais baixo para crianças normais, também foi observado maior espessamento da íntima em carótidas.¹⁵ Por outro lado, vale ressaltar que os pacientes do estudo de Jarvisalo et al tinham duração de DM1 de 4.4 ± 2.9 anos, ou seja incluindo crianças com mais de 5 anos de duração de doença e que aqueles que apresentaram disfunção endotelial apresentavam também níveis mais altos de LDL-colesterol que as crianças com diabetes e função endotelial normal.¹⁵

O mecanismos relacionados a precocidade da disfunção endotelial e de rápida progressão da aterosclerose em diabetes são multifatoriais e ainda não estão totalmente definidos. O aumento de proteínas plasmáticas de fase aguda da resposta inflamatória tem sido descrito em pacientes adultos com diabetes tipo 1 e 2.^18,19 Em estudo envolvendo 45 jovens pacientes com DM1 (idade = 14.1 ± 4.6 anos), nos observamos que esses indivíduos apresentaram valores mais elevados da média (1.7 ± 2.2 vs. 1.0 vs. 1.6 mg/l) e da mediana (0.67 vs. 0.28 mg/l) de proteína C reativa de alta sensibilidade (PCRas) que os indivíduos controles pareados por idade (14.6 ± 3.9 anos) e índice de massa corpórea. Vale ressaltar que nesse estudo também foi observada uma correlação positiva entre PCRas e duração do diabetes (r = 0.32; p = 0.028).²⁰ Essa correlação entre PCRas e duração da doença sugere que a informação sobre o estado inflamatório sub-clínico, mesmo em pacientes jovens e com curta duração de doença (5.6 ± 4.1 anos) pode ter grande importância clínica, uma vez que a aterosclerose e a agressão vascular se iniciam na infância.²²


Disfunção endotelial e microalbuminúria

Microalbuminúria é um marcador precoce de nefropatia em diabetes. A associação entre disfunção endotelial e microalbuminúria tem sido demonstrado em vários estudos. Dogra et al. avaliaram a função endotelial de indivíduos adultos (idade > 40 anos) com diabetes tipo 1 normoalbuminúricos e microalbuminúricos comparados com indivíduos saudáveis e demonstraram que a vasodilatação (VMF) mediada por fluxo foi menor em pacientes diabéticos microalbuminúricos (3.2 ± 0.3%) comparados com os normoalbuminúricos (5.4 ± 0.6%) e indivíduos controles (7.9 ± 0.6%). Na análise de regressão múltipla, a presença de diabetes e a razão entre albumina urinária e creatinina se mostraram independente correlacionadas com a VMF.⁹ Em estudo prospectivo, caso-controle, Verroti et al. avaliaram, durante oito anos, os níveis plasmáticos do fator de von Willebrand (vWF), do pro-fator von Willebrand (pro-vWF) e microalbuminúria em crianças com diabetes tipo 1. Os pacientes (casos) foram divididos em grupo A, composto por 83 pacientes sem microalbuminúria, e o grupo B por 19 pacientes que durante o seguimento desenvolveram microalbuminúria persistente > 20 μg/min em duas coletas de três realizadas em 24 horas. O grupo controle foi composto por 80 crianças saudáveis pareadas por sexo idade. O grupo B apresentou aumento significativo (p < 0.001) do fator de von Willebrand que surgiu durante os três primeiros anos e precedeu a microalbuminúria persistente. Além disso, na análise multivariada, foi observada uma associação entre aumento da taxa de excreção de albumina, vWF e seu propeptídeo precedendo em dois anos o desenvolvimento de microalbuminúria persistente, não sendo observada associação entre esses marcadores plasmáticos de agressão endotelial e pressão arterial, hemoglobina glicada ou duração da doença.²² Em nosso estudo que envolveu pacientes diabéticos com curta duração de doença, embora não tenha sido demonstrada diferença entre a vasodilatação mediada por fluxo do grupo de diabéticos e do de controles normais, foi observada correlação negativa entre microalbuminúria (> 20 mg/24 h) e o percentual de aumento de fluxo na hiperemia reativa (r = -0.5; p = 0.04).¹¹ Esse dado se torna muito relevante, pois a despeito da “possível ausência” de disfunção endotelial nesse grupo de crianças e adolescentes com diabetes tipo 1, o nível da excreção de microalbuminúria se associou com alteração na função endotelial. Além disso, enfatiza o papel da microalbuminuria como um marcador muito precoce de lesão vascular o que pode sugerir a sua inclusão no acompanhamento de jovens pacientes com diabetes tipo 1, mesmo com duração de doença inferior a cinco anos.

No que se refere à extrapolação desses dados para prática clínica, a correlação entre microalbuminúria e disfunção endotelial pode explicar também associação entre microalbuminuria e o desenvolvimento de complicações vasculares extra-renais.²³ Em estudo que avaliou o desenvolvimento de síndrome cardio-renal em 93 pacientes com diabetes tipo1 divididos em grupos de: excreção normal de albumina, microalbuminúria, proteinúria e insuficiência renal crônica, foi observada correlação negativa entre taxa de filtração glomerular com marcadores séricos de disfunção endotelial. Além disso, também foi observada que a massa do ventrículo esquerdo se mostrou correlacionada com marcadores de disfunção endotelial e estágio da doença renal.²⁴ Mecanismos que expliquem a associação entre disfunção endotelial, e microalbuminuria e sua evolução para doença renal tem sido sugeridos. A disfunção endotelial, em tese, pode alterar a excreção de albumina, diretamente pelo aumento da pressão glomerular ou pelo enfraquecimento da sua membrana basal e indiretamente por influenciar a função parácrina de células epiteliais e mesangias glomerulares.⁸ Outro possível mecanismo envolvido seria a lesão do glicocálice (camada glicoproteica que envolve praticamente todas as células) endotelial. Estudo recente demonstrou o volume do glicocálice se mostrou progressivamente menor em pacientes diabéticos com microalbuminúria (0.2 ± 0.1), quando comparados com os normoalbuminúricos (0.8 ± 0.4 ) e indivíduos controles (1.5 ± 0.1) (p < 0.0%).²⁵

O estado inflamatório sub-clínico também poderia, ainda que parcialmente explicar a associação entre microalbuminúria e complicações extra-renais. Em estudo que avaliou 23 jovens pacientes (idade < 18 anos) com recente diagnóstico de DM1 (< 6 semanas), observou-se aumento de interleucina-6, fator –alfa de necrose tumoral e proteína C reativa o desde momento da inclusão dos pacientes no estudo, bem como de marcadores de estresse oxidativo e de ativação plaquetária.²⁶ Estudo recente demonstrou que marcadores séricos de inflamação e disfunção endotelial se mostraram mais elevados em pacientes com diabetes tipo 1 com complicações vasculares quando comparados com os sem complicação, e que, mais uma vez a duração da doença se mostrou como marcador independente da resposta inflamatória.²⁷

Outro aspecto a ser considerado é a perspectiva de intervenções terapêuticas visando a minimizar a disfunção endotelial e possivelmente a evolução de doença renal em pacientes diabéticos com microalbuminúria. Dogra et al. através de estudo duplo-cego, randomizado e cruzado, avaliaram a função endotelial de 16 pacientes com DM1 e microalbuminúria que receberam 40 mg de atorvastatina ou placebo durante 6 semanas seguidas de 4 semanas de “washout”, sendo observado melhora da vasodilatação mediada por fluxo no grupo que fez uso da atorvastatina quando comparado ao placebo (+1.8% vs. -0.4%; p = 0.007).²⁸ Tendo em vista os possíveis mecanismos que envolvem a associação entre disfunção endotelial e microalbuminúria, esses dados sugerem uma ação pleiotrópica das estatinas, podendo ser justificada por diminuição do estresse oxidativo e da resposta inflamatória.


Conclusão

A disfunção endotelial, identificada por testes de resposta vascular a estímulos mecânicos ou químicos, bem como pela dosagem de marcadores séricos tem se mostrado associada ao processo aterosclerótico, mesmo em indivíduos não diabéticos. Nos indivíduos diabéticos, a hiperglicemia, com maior produção de radicais livres e aumento do estresse oxidativo pode favorecer a maior agressão endotelial. A estreita correlação entre aumento da excreção de albumina, mesmo em fase inicial (microalbuminúria) e disfunção endotelial fortalece a importância da microalbuminúria como marcador precoce de aterotrombose, também em pacientes jovens e com curta duração de doença.

O melhor entendimento de mecanismos que envolvam essa associação, bem como a realização de estudos longitudinais que estabeleçam definitivamente a causalidade entre disfunção endotelial e microalbuminúria poderá abrir perspectivas terapêuticas que visem a minimizar, ou mesmo interromper a agressão vascular na sua fase mais precoce e assim prevenir o aparecimento de complicações vasculares.

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