La Fisiopatología de la Calcificación Vascular
Aunque la calcificación puede producirse en la íntima arterial adyacente a las placas y en las capas mediales, no está claro si estas formas de calcificación son idénticas, o si tienen diferentes factores incitadores que conducen a un mecanismo patogénico común que es paralelo a la formación de hueso. Se han identificado factores de transcripción como Cbfa1/RUNX2 y MSX-2, críticos para el desarrollo normal del hueso, en las células que rodean la calcificación arterial humana, tanto en la población general como en los pacientes con enfermedad renal crónica, en modelos animales e in vitro.7 También se han identificado las proteínas óseas osteonectina, osteopontina, sialoproteína ósea, colágeno tipo I y fosfatasa alcalina en múltiples lugares de calcificación extraesquelética. En cultivo celular, las células musculares lisas vasculares y los pericitos vasculares son capaces de producir estos mismos factores de transcripción y proteínas formadoras de hueso, y pueden ser inducidos a hacerlo con altas concentraciones de fósforo, suero urémico, glucosa elevada, lípidos oxidados, citoquinas y varios otros factores.
Las células del músculo liso vascular que expresan estas proteínas son capaces de formar nódulos mineralizados en experimentos de cultivo celular en presencia de fósforo, ya sea fosfato sódico o como donante de fosfato β-glicerofosfato que es escindido a fósforo por la fosfatasa alcalina unida a la membrana. Así pues, además del calcio, el fósforo es también un elemento crítico de la calcificación tanto en el hueso13 como en los vasos sanguíneos, y ambos son aditivos en sus efectos sobre la calcificación vascular in vitro.14 Para que la mineralización se produzca in vitro, es necesaria la transformación celular y el acceso al mineral. Si se eleva lo suficiente la concentración de mineral en los medios de cultivo, éste precipitará espontáneamente, incluso en ausencia de células, lo que se denomina deposición «fisicoquímica», que depende en gran medida del pH. Varias proteínas pueden inhibir este componente fisicoquímico de la calcificación vascular (véase más adelante). Como se ha revisado recientemente, estos datos cuestionan la utilidad del concepto largamente argumentado de un producto calcio x fósforo (Ca x P) en sangre como predictor de la mineralización extraesquelética en pacientes con enfermedad renal crónica.15 De hecho, este concepto de un producto Ca x P «seguro», ha proporcionado a los médicos una forma cómoda de analizar las analíticas mensuales de sus pacientes, pero no se basa en datos científicos, y el riesgo asociado a un determinado producto Ca x P depende de la enfermedad arterial existente en el paciente, de la homeostasis mineral anormal y de la disponibilidad de inhibidores de la mineralización.
Los modelos animales urémicos de calcificación arterial complementan nuestro trabajo clínico e in vitro y han ayudado a caracterizar los tipos de anomalías que son importantes. Estos modelos animales pueden clasificarse a grandes rasgos en cinco grupos que apoyan la compleja patogénesis esbozada en la Figura 1: animales con hiperfosfatemia debida a una enfermedad renal crónica y a una dieta rica en fósforo, o con defectos genéticos que dificultan la excreción renal de fósforo (Klotho o FGF-23, por ejemplo), animales que se vuelven hipercalcémicos con dosis tóxicas de vitamina D, animales con aterosclerosis que se vuelven urémicos (ratones nulos de receptores ApoE y LDL), animales con remodelación ósea anormal (ratones nulos de osteoprotegerina) y animales con defectos en inhibidores como la proteína Gla de la matriz. Es importante destacar que, en estos mismos modelos animales, la calcificación arterial puede prevenirse o reducirse mediante terapias que normalizan el fósforo sérico (aglutinantes de fósforo o dieta baja en fósforo), corrigen el hiperparatiroidismo secundario (calcimiméticos y, en algunos estudios, análogos de la vitamina D) y mediante terapias que inhiben el recambio óseo (bifosfonatos, osteoprotegerina, un inhibidor de la ATPasa vacuolar de los osteoclastos y la proteína morfogénica ósea 7). Estos hallazgos proporcionan pruebas sólidas de que la hiperfosfatemia y la carga de calcio son factores de riesgo clave, y de que el deterioro del remodelado óseo conduce a la calcificación vascular, confirmando el vínculo entre el remodelado óseo anormal y la calcificación arterial que existe en los seres humanos en la población general y en los pacientes con enfermedad renal crónica.9 Parece que en los pacientes con enfermedad renal crónica los dos extremos del remodelado óseo, el bajo recambio (hueso adinámico) y el hueso hiperparatiroideo, pueden acelerar la calcificación vascular al no permitir la entrada de calcio o fósforo en el hueso, o al reabsorberlo fuera del hueso, respectivamente.
Normalmente, las células madre mesenquimales se diferencian en adipocitos, osteoblastos, condrocitos y células musculares lisas vasculares (CMLV). En el contexto de la enfermedad renal crónica, la diabetes, el envejecimiento, la inflamación y otras múltiples toxinas, estas VSMC pueden desdiferenciarse o transformarse en células de tipo osteo/condrocítico mediante la regulación al alza de factores de transcripción como RUNX-2 y MSX2. Estos factores de transcripción son fundamentales para el desarrollo normal del hueso y, por tanto, su regulación al alza en las CMV es indicativa de un cambio fenotípico. Estas CMLV de tipo osteo/condrocítico se calcifican en un proceso similar al de la formación ósea. Estas células depositan colágeno y proteínas no colágenas en la íntima o la media e incorporan calcio y fósforo en vesículas de la matriz para iniciar la mineralización y seguir mineralizándose en hidroxiapatita. El balance general positivo de calcio y fósforo de la mayoría de los pacientes en diálisis alimenta tanto la transformación celular como la generación de vesículas de matriz. Además, los extremos del recambio óseo en la enfermedad renal crónica (hueso bajo y alto o adinámico e hiperparatiroideo, respectivamente) aumentarán el calcio y el fósforo disponibles alterando el contenido óseo de estos minerales. En última instancia, el que una arteria se calcifique o no depende de la fuerza del ejército de inhibidores (I) que están a la espera en la circulación (fetuina-A) y en las arterias (PPI = pirofosfato, MGP = proteína Gla de la matriz, y OP = osteopontina como ejemplos).
Interesantemente, no todos los pacientes en diálisis desarrollan calcificaciones arteriales, a pesar de estar expuestos de forma similar a estos factores de riesgo, y lo que es más importante, no desarrollan calcificaciones con una mayor duración de la diálisis.5,7 Estos hallazgos implican que existen factores de protección, ya sea en los vasos sanguíneos o en la circulación, o en ambos. Si se añade suero humano a una solución con alto contenido en calcio y fósforo, con o sin células, se inhibe la calcificación. Así, el suero contiene numerosos inhibidores de la calcificación. El más abundante es la fetuina-A, un reactante de fase aguda inversa que actúa como una «aspiradora» para eliminar del plasma el exceso de moléculas de calcio y fósforo. Los niveles de fetuin-A descienden durante la inflamación, y los niveles bajos en los pacientes en diálisis se asocian a la calcificación vascular y valvular y a la muerte.16 La proteína Matrix Gla, el pirofosfato y la osteopontina son también inhibidores locales de la calcificación. Sin duda, es probable que también existan otros inhibidores. La importancia de los inhibidores de la calcificación queda demostrada por el profundo fenotipo y la especificidad de sitio de la calcificación vascular que se produce en los ratones con mutaciones nulas, lo que sugiere que, de forma similar a lo que ocurre con el hueso,13 la calcificación proseguiría sin freno si no estuviera regulada por estos inhibidores. Diferentes sitios anatómicos pueden tener un perfil único para estos moduladores.
Conclusiones
Hay muchas causas subyacentes de la calcificación vascular que inician el proceso mediante la transformación de las células del músculo liso vascular en un condrocito o célula similar al osteoblasto, incluyendo la hiperfosfatemia, la uremia, la hiperglucemia y otros metabolitos. Este proceso se acelera en un entorno de calcio elevado, fósforo elevado y remodelación ósea anormal, lo que aumenta el riesgo de calcificación vascular en los pacientes en diálisis. Además, las deficiencias en los inhibidores de la calcificación circulantes o producidos localmente, o una ausencia relativa de inhibidores para un nivel determinado de calcio o fósforo, modulan la calcificación. Como se muestra en la figura 1, esta compleja patogénesis aún no se comprende del todo y su prevención requerirá sin duda un enfoque multifacético. Es importante destacar que diferenciar lo que protege a algunos pacientes, pero no a otros, puede ofrecer en última instancia las pistas más importantes de todas.