A Patofisiologia da Calcificação Vascular
Embora a calcificação possa ocorrer na íntima arterial adjacente às placas e nas camadas mediais, não é claro se estas formas de calcificação são idênticas, ou se têm diferentes factores incitantes que conduzem a um mecanismo patogénico comum que paralela a formação óssea. Factores de transcrição tais como Cbfa1/RUNX2 e MSX-2, críticos para o desenvolvimento ósseo normal, foram identificados em células que envolvem a calcificação arterial humana, tanto na população em geral como em doentes com doenças renais crónicas, em modelos animais e in vitro.7 As proteínas ósseas osteonectina, osteopontino, sialoproteína óssea, colagénio tipo I, e fosfatase alcalina foram também identificadas em múltiplos locais de calcificação extraesquelética. Na cultura celular, as células musculares lisas vasculares e os pericíticos vasculares são capazes de produzir estes mesmos factores de transcrição óssea e proteínas, e podem ser induzidos a fazê-lo com elevadas concentrações de fósforo, soro urémico, glicose elevada, lípidos oxidados, citoquinas, e vários outros factores.
Células musculares lisas vasculares que exprimem estas proteínas são capazes de formar nódulos mineralizados em experiências de cultura celular na presença de fósforo, seja como fosfato de sódio ou como doador de fosfato β-glicerofosfato que é clivado ao fósforo pela fosfatase alcalina ligada à membrana. Assim, para além do cálcio, o fósforo é também um elemento crítico de calcificação tanto no osso13 como nos vasos sanguíneos, sendo os dois aditivos nos seus efeitos na calcificação vascular in vitro.14 Para que a mineralização ocorra in vitro, há necessidade de transformação celular e acesso ao mineral. Se se elevar a concentração mineral suficientemente alta nos meios de cultura, esta precipitará espontaneamente, mesmo na ausência de células – a chamada deposição “físico-química”, que depende muito do pH. Várias proteínas podem inibir este componente físico-químico da calcificação vascular (ver abaixo). Como foi recentemente revisto, estes dados questionam a utilidade do conceito há muito defendido de um produto cálcio x fósforo (Ca x P) no sangue como preditivo de mineralização extraesquelética em doentes com doença renal crónica.15 De facto, este conceito de um produto ‘seguro Ca x P’, deu aos médicos uma forma conveniente de analisar os laboratórios mensais dos seus pacientes, mas não se baseia em dados científicos, e o risco associado a um determinado produto Ca x P depende da doença arterial existente do paciente, da homeostase mineral anormal, e da disponibilidade de inibidores de mineralização.
Modelos animais urémicos de calcificação arterial complementam o nosso trabalho clínico e in vitro e têm ajudado a caracterizar os tipos de anomalias que são importantes. Estes modelos animais podem ser amplamente classificados em cinco grupos que suportam a complexa patogénese delineada na Figura 1: animais com hiperfosfatemia devido a doença renal crónica e dieta rica em fósforo, ou aqueles com defeitos genéticos que prejudicam a excreção renal do fósforo (Klotho ou FGF-23, por exemplo), animais hipercalcemicos com doses tóxicas de vitamina D, animais com aterosclerose urémica (ratos ApoE e receptores LDL nulos), animais com remodelação óssea anormal (ratos nulos osteoprotegerin), e animais com defeitos em inibidores como a proteína Gla matriz. É importante notar que, nestes mesmos modelos animais, a calcificação arterial pode ser prevenida ou reduzida por terapias que normalizam o fósforo sérico (ligantes fosfatados ou dieta pobre em fosfatos), corrigem o hiperparatiroidismo secundário (calcimiméticos, e em alguns estudos, análogos de vitamina D), e por terapias que inibem a rotação óssea, (bisfosfonatos, osteoprotegerina, um inibidor vacuolar ATPase osteoclasto, e proteína morfogénica óssea 7). Estas descobertas fornecem fortes evidências de que a hiperfosfatemia e a carga de cálcio são factores de risco fundamentais, e que a remodelação óssea deficiente leva à calcificação vascular, confirmando a ligação entre a remodelação óssea anormal e a calcificação arterial que existe em seres humanos na população em geral e em doentes com doença renal crónica.9 Em doentes com doença renal crónica, parece que ambos os extremos da remodelação óssea, baixa rotação (osso adinâmico) e osso hiperparatiróide, podem acelerar a calcificação vascular, não permitindo a entrada de cálcio ou fósforo no osso, ou reabsorvendo-o para fora do osso, respectivamente.
Normalmente, as células estaminais mesenquimais diferenciam-se dos adipócitos, osteoblastos, condrócitos, e células musculares lisas vasculares (VSMC). No cenário de doença renal crónica, diabetes, envelhecimento, inflamação, e múltiplas outras toxinas, estes VSMC podem desdiferenciar ou transformar-se em células do tipo osteo/condrócitos através da upregulação de factores de transcrição, tais como RUNX-2 e MSX2. Estes factores de transcrição são críticos para o desenvolvimento ósseo normal, pelo que a sua upregulação no VSMC é indicativa de uma mudança fenotípica. Estes VSMC osteo/condrócitos são depois calcificados num processo semelhante à formação óssea. Estas células depositam colagénio e proteínas não-colagenosas na íntima ou no meio e incorporam cálcio e fósforo em vesículas matriciais para iniciar a mineralização e mineralizar ainda mais em hidroxiapatita. O balanço global positivo de cálcio e fósforo da maioria dos pacientes em diálise alimenta tanto a transformação celular como a geração de vesículas matriciais. Além disso, os extremos da rotação óssea na doença renal crónica (baixo e alto ou ossodinâmico e hiperparatiróide, respectivamente) irão aumentar o cálcio e o fósforo disponíveis, alterando o conteúdo ósseo destes minerais. Em última análise, se uma artéria calcifica-se ou não depende da força do exército de inibidores (I) que se encontram na circulação (fetuin-A) e nas artérias (PPI = pirofosfato, MGP = proteína Gla matricial, e OP = osteopontino como exemplos).
Interessantemente, nem todos os pacientes em diálise desenvolvem calcificações arteriais, apesar de exposição semelhante a estes factores de risco, e, o que é importante, não desenvolvem calcificações com aumento da duração da diálise.5,7 Estas descobertas implicam a existência de factores de protecção, quer nos vasos sanguíneos ou na circulação, quer em ambos. Se for adicionado soro humano a uma solução contendo elevado teor de cálcio e fósforo, com ou sem células, a calcificação é inibida. Assim, o soro contém numerosos inibidores da calcificação. O mais abundante destes é o fetuina-A, um reagente de fase aguda inversa que actua como “aspirador” para livrar o plasma do excesso de moléculas de cálcio e fósforo. Os níveis de fetuina-A descem durante a inflamação, e os baixos níveis nos doentes em diálise estão associados à calcificação vascular e valvular e à morte.16 A proteína Gla da matriz, o pirofosfato e a osteopontinina são também inibidores locais da calcificação. É certamente provável que existam também outros inibidores. A importância dos inibidores da calcificação é demonstrada pelo fenótipo profundo e pela especificidade local da calcificação vascular que ocorre em ratos com mutações nulas, sugerindo que, à semelhança do osso,13 a calcificação prosseguiria sem diminuir se não fosse regulada por estes inibidores. Diferentes sítios anatómicos podem ter um perfil único para estes moduladores.
Conclusões
Existem muitas causas subjacentes à calcificação vascular que iniciam o processo através da transformação de células musculares lisas vasculares numa célula condrócita ou osteoblástica, incluindo hiperfosfatemia, uremia, hiperglicemia, e outros metabolitos. Este processo é acelerado num cenário de elevado teor de cálcio, fósforo e remodelação óssea anormal, aumentando o risco de calcificação vascular em pacientes em diálise. Além disso, deficiências nos inibidores de calcificação em circulação ou produzidos localmente, ou uma relativa ausência de inibidores para um determinado nível de cálcio ou fósforo, modulam a calcificação. Como mostrado na Figura 1, esta patogénese complexa ainda não é completamente compreendida e a sua prevenção exigirá sem dúvida uma abordagem multifacetada. É importante notar que a diferenciação do que protege alguns pacientes, mas não outros, pode acabar por oferecer as pistas mais importantes de todas.