ANTECEDENTES Y EL DESCUBRIMIENTO EN 1898

La hipertrofia del corazón parece, en algún grado, haber tenido lugar con el avance de la enfermedad en los riñones.

Richard Bright (1836)

El descubrimiento de Tigertstedt en 1898 comenzó un proceso, histórico ya, que continúa y está lejos de acercarse a su final (fig. 1). Él sin duda conocía los trabajos de Richard Bright1, Starling2 y Claude Bernard3 y fue influido por ellos, especialmente por el último, que demostró en el hígado, además de la secreción externa (bilis), una secreción interna (liberación de glucosa a la sangre), demostrando que los órganos parenquimatosos modifican fisiológicamente el «medio interno». Con el concepto de «medio interno» el riñón adquiere importancia en su regulación, no sólo con la producción de orina, sino con posibles e hipotéticas «secreciones internas». La necesidad de regulación de la calidad, el volumen y la presión de los líquidos del «medio interno» hizo que el riñón pasara de ser conceptuado como órgano excretor, un órgano vasculoendocrino de mayor complejidad y con una función en el mantenimiento del «equilibrio del medio interno» difícil de entender: la «homeostasis», término acuñado por el premio Nobel de Medicina, Walter Cannon4 a principios del siglo XX: «... todos los mecanismos vitales, por variados que sean, tienen un fin: mantener la constancia del medio interno... lo que es la condición necesaria de la vida libre». El mismo año de la muerte de Cannon, Selye publicó en Nature su trabajo titulado «Transformation of the kidney into an exclusively endocrine organ»5. En la línea del pensamiento fisiopatológico de dichos autores, Tigerstedt y Bergman6 en 1897 comenzaron sus trabajos practicando inyecciones y perfusiones intravenosas de extractos renales en animales de experimentación. En 1898 publicaron la respuesta presora arterial producida en el animal por la inyección de extractos de tejido renal. A la sustancia, no dializable y termosensible, la identificaron como proteína y la llamaron renina. Y aunque también obtenían respuesta presora con inyecciones de concentrados de sangre venosa renal, confirmar este hecho precisó más de 40 años7,8. Quizá no se fuera consciente de la trascendencia del descubrimiento, y su hallazgo fue olvidado casi 50 años.

Fig. 1. Historia de la investigación sobre la renina (1898-2008). ECA: enzima de conversión de angiotensina; IECA: inhibidores de la ECA.

A partir de los años treinta, hasta llegar a los sesenta, en los países desarrollados comienza la preocupación por la morbimortalidad de eventos agudos de daño cardiovascular, y la alarma social que dichos eventos producen, por ser bruscamente fatales e incidir en sujetos, habitualmente varones, con edad de estar en plétora de su productividad y poder. En el intento de prevención de estos eventos, y gracias fundamentalmente a las estadísticas de compañías aseguradoras de vida, destaca pronto la necesidad de controlar la hipertensión arterial y la necesidad de investigar su origen y fisiopatología, así como el papel que en ella podría tener el riñón. La preocupación se pone más de manifiesto en los años cuarenta en Estados Unidos y Europa, ya que preocupa la enfermedad cardiovascular del presidente Franklin D. Roosevelt por la influencia que su deterioro intelectual y anímico pudiera tener en los acuerdos firmados entre los aliados al final de la segunda guerra mundial en el Tratado de Yalta. Timothy Bishop y Vincent M. Figueredo publicaron en una revisión histórica: «... el presidente sufría muchas de las consecuencias cardiovasculares de su hipertensión no tratada. Durante su último año de presidencia durante la segunda guerra mundial, el presidente estuvo plagado de enfermedades: insuficiencia cardiaca congestiva, enfermedad renal, angina, y finalmente murió de un evento cerebrovascular. Es obvio que se habría beneficiado en muchos aspectos de su enfermedad con una medicación que atacara el sistema de la renina»9 (fig. 2).

Fig. 2. Evolución de la presión arterial hasta el fallecimiento del presidente Roosevelt de muerte cardiovascular con afección multiorgánica7.

EL ORIGEN RENAL DE LA HIPERTENSIÓN SOSTENIDA (1927-1940)

Pasados más de 35 años desde el hallazgo de Tigers-tedt, el interés se despertó a partir del conocimiento de la relación entre la isquemia renal y la hipertensión, mostrada primero en 1927 con la publicación del Dr. Loechst10 en 1927, que indujo experimentalmente inflamación toxicoisquémica renal y la hipertensión sistémica consiguiente. Y de forma más elegante y concluyente en 1933, mediante las experiencias del Dr. Goldblatt11, con isquemia renal provocada con clips de las arterias renales en perros. La isquemia renal inducida era unilateral con riñón contralateral indemne o extirpado, o bilateral con clips en ambos riñones. Asociando o no en todos los modelos inducción de un «déficit asociado» de «la función excretora» mediante abocamiento de uréteres a cava. No solamente demostró la hipertensión persistente mediante isquemia renal en perros, sino en otros mamíferos, como argumento de que el hallazgo no se relacionaba con la especie12. Asimismo demostró que, si durante el experimento no se afectaba «la función excretora renal», era difícil evidenciar lesiones arteriales en poco tiempo. Pero si, además de isquemia, se inducía incapacidad de la «función excretora», se producían «ateromas, arteriolosclerosis y arteriolonecrosis, como ocurre en la enfermedad maligna hipertensiva del humano». Estableció la relación de la hipertensión acelerada o maligna y el deterioro renal y vascular13.

La relación isquemia renal-renina-hipertensión condujo a intentos de purificación y medición de renina, simultáneos a los trabajos de Goldblatt, que comenzaron a publicarse a partir de 193914. La confirmación de que la renina era liberada por el riñón a la circulación por las venas renales fue demostrada y publicada en español en 1938 por Bernardo Houssay7 en Argentina, aunque su hallazgo no tuvo la difusión que mereció. Once años más tarde, Peart8 lo reconfirmaba. El efecto hipertensivo del «riñón Goldblatt» se debe a la secreción de renina a la sangre venosa por el riñón hipoperfundido. Continuó la investigación en busca de métodos de su medición y, desconociendo la naturaleza, la estructura molecular y la forma de actuar, la renina sólo era medible mediante el efecto presor que en el animal testigo podía producir una muestra problema que la contuviera; es decir, su «actividad presora», o lo que Page et al15 y otros definieron como «effective renin activity». Previamente, en 1940, el grupo de Page16 y el de Braun-Menéndez17 ya habían propuesto que la proteína denominada renina podría ser una enzima, por el hecho de que inyectarla en el animal de experimentación no producía de forma inmediata la elevación tensional, sino tras un periodo de latencia, y la duración de su acción era relativamente mantenida.

RENINA: SU MEDICIÓN

El primer método utilizable fue descrito por Pickering et al18, utilizando polvo de tejido renal desecado en alcohol o de extractos crudos de tejido renal e inyectados vía venosa. La cantidad de sustancia presora generada era aleatoria y no reproducible, como se demostró en otros intentos de medición19. La causa era la falta de protección de lo generado en la muestra contra las angiotensinasas presentes en tejidos y en plasma que ya habían sido descritas en 194620 y no fueron suficientemente entendidas hasta 15 años después, cuando se las identificó claramente como enzimas líticas de péptidos bológicamente activos21,22. Para evitar que la sustancia presora producida por renina, o ella misma, fueran lisadas por enzimas degradantes, se utilizaron métodos sucesivos con agentes quelantes bloqueadores de las angiotensinasas (EDTA, BAL, dimercaprol o diisopropilfluorofosfato); asimismo se debía fijar las condiciones óptimas de pH y temperaturas para su generación22,23. Las primeras determinaciones con cierta exactitud y bloqueo de interferencias enzimáticas fueron las de Helmer et al22, que incubaron a pH 5,5 y 37 °C. El resultado de la generación de angiotensina II se comprobaba en tejidos contráctiles o en ratones binefrectomizados. Se conocía la generación de lo que sería la angiotensina II a través de la acción presora/contráctil. Otros autores incubaron sobre Dowex-X2 o sales de amonio23. Se publicaron técnicas en los 10 años siguientes24-26 que mejoraron el procedimiento, pero no lo modificaron sustancialmente hasta los trabajos del grupo de Glasgow27. Con una técnica más elaborada, deducían la «concentración de renina plasmática» y era posible usarla de forma segura en la clínica28. Comparaban la actividad presora de dos muestras del espécimen que contendría la renina a medir, previa incubación en medio con exceso de sustrato heterólogo. La primera a 4 °C, temperatura a la cual no hay generación de angiotensina, y la segunda incubada 3 h a 37 °C. Para ello, además de bloquear in vitro las angiotensinasas, era preciso usar técnicas especiales de extracción de muestras y elaboración en frío, con jeringas y centrifugación de sangre a menos de 4 °C, para evitar la generación in vitro de angiotensina. En la incubación se usaba exceso de sustrato, ya que la cantidad de generación de sustancia (presora) por la enzima depende no sólo de su concentración en el plasma-problema, sino de la cantidad de sustrato sobre el que actúa (angiotensinógeno). Al contrario habríamos tenido dos incógnitas en el mismo problema y ambas sólo mensurables por el resultado final de elevación de presión arterial. Como ya se sabía, el sustrato de renina es un polipéptido de abundante producción hepática29 que se acumula en los animales binefrectomizados y permitió obviar la dificultad, al poder incrementar en exceso el sustrato en la muestra (ley de Michaelis-Menten): si se incuba una enzima, en presencia de exceso de sustrato ad infinitum que actúe sobre él, la sustancia resultante será «sólo proporcional a la concentración de la enzima-problema». Cuando empecé a trabajar en el laboratorio en 1970, había un intenso debate entre los grupos de investigación a propósito del mejor sustrato «en exceso» sobre el cual hacer actuar la muestra con la «renina problema». La opinión de la Blood Presure Unit del Western Infirmary de Glasgow defendía el uso del sustrato del plasma de buey, con los problemas de la binefrectomía de un animal corpulento para, tras mantenerlo 7 días con vida, hacer sangrado total y extraer el plasma y eluirlo para concentrar el angiotensinógeno y utilizarlo en las determinaciones. El grupo de Heidelberg, liderado por Franz Gross, postulaba como sustrato más eficaz el ovino. La cantidad de plasma obtenida era evidentemente diferente pero, para los becarios de investigación, era menor el volumen de sangre que procesar. Ambos procedimientos se utilizaron durante los años sesenta y setenta y eran equiparables. La acción presora en el animal del resultado de la incubación era la «generación de sustancia hipertensiva por centímetro cúbico de espécimen por hora de incubación», ya que antes de 1950 la «sustancia resultante con acción presora» no estaba purificada ni sintetizada para ser utilizable como estándar de las muestras-problema. En su defecto, desde 1935 se utilizaron unidades presoras convencionales y las pioneras fueron las unidades Goldblatt. Pero las unidades Glasgow también fueron utilizadas internacionalmente, al punto que había tablas de equivalencias comparativas entre ambas y ésta era de 1 unidad Goldblatt cada 112 unidades Glasgow. Con estas unidades se intentaba relacionar la intensidad de la respuesta presora con los miligramos de sustancia problema/kilogramo de peso del animal inyectado. Caricaturizando, Sir George Pickering afirmó en 1964: «Desde 1930, tomas algo desconocido en una mano. En la otra tomas un saco de piedras al que añades más piedras, hasta que ambas manos sienten el mismo peso. Entonces averiguas el peso de las piedras y supones, de lo desconocido, sólo el peso»30. Este problema se resolvió al comienzo de la década de los sesenta, ya que se tenía sintetizada y comercializada la angiotensina II. La cantidad de angiotensina II generada se medía por la acción presora en la rata, anestesiada con pentobarbital sódico intraperitoneal a dosis de 40 mg/kg y producida por la administración intravenosa en la yugular interna canulada. Al animal se medía la presión arterial continua de cada latido, a través de la canulación de la carótida. La inyección de muestra problema se intercalaba con la de solución estándar de angiotensina II en concentraciones en miligramos por mililitro conocidas (ya comercializada desde 1963), con lo que comparábamos la actividad presora de angiotensina II generada por el problema con la de diversas dosis conocidas de angiotensina II. Estas técnicas biológicas no se modificarían hasta la aparición de métodos inmunométricos y radiométricos, y sobrevivieron hasta el comienzo de la década de los setenta, cuando el autor se incorporó al grupo de la Blood Pressure Unit de la Western Infirmary.

SISTEMA DE ACCIÓN DE LA RENINA: LA ANGIOTENSINA. DETERMINACIONES POR ACCIÓN ENZIMÁTICA (1950-1970)

Para la medición y el estudio de la renina, fue fundamental el descubrimiento, la obtención y la síntesis de la angiotensina II. Hicieron el descubrimiento dos grupos de forma independiente y simultánea, y se basaron para ello en las mismas observaciones en 1940: el tiempo de latencia que se producía tras la inyección de renina y la duración de su respuesta presora, mientras la «nueva sustancia presora» casi carecía de tiempo de latencia y tenía menos duración y más potencia (fig. 3). Fueron los grupos liderados por Braun-Menendez en Argentina16 y Page en Estados Unidos15. El grupo argentino la denominó «angiotonina» y el grupo estadounidense la llamó «hypertensin». Un consenso internacional propuesto por el propio Braun-Menéndez31 decidió denominarla angiotensina. En 1951 el grupo investigador liderado por Skeggs32 aisló la «hypertensina» de la sangre dializada del perro con riñón isquémico. Tres años después (1954), ese mismo grupo descubrió, diferenció y aisló las «dos hypertensinas»33, tras observar la diferente e inversa concentración que se producía en el medio de incubación de dos sustancias peptídicas que se comportaban como angiotensinas presoras: disminuía la de una y aparecía y aumentaba la de otra. Por ello dedujeron que en dicho medio «debería haber una enzima conversora que transforme la una en otra». Así detectaron y posteriormente aislaron por primera vez (en 1955-1956) la enzima de conversión de angiotensina34. Se pudo establecer la comparación de ambas angiotensinas, tras ser diferenciadas y establecer las secuencias de aminoácidos de ambas. Fueron purificadas y sintetizadas en el mismo año por Skeggs et al35. Su síntesis permitió cambiar de «cantidad de acción presora» a «acción presora de miligramos de angiotensina». Asimismo aislaron un gran polipéptido que se comportaba como sustrato de la renina (angiotensinógeno)29, sin el que no era posible generar angiotensinas in vitro o in vivo. Lo sintetizaron inicialmente como tetradecapéptido: el angiotensinógeno36. Desde la extracción, la purificación y la síntesis de las angiotensinas hasta su comercialización por CIBA-Geigy, pasó poco tiempo: eran sólo péptidos (fig. 4). Skeggs y su grupo cerraron el «sistema básico» completo renina-sustrato-angiotensina I-enzima de conversión de angiotensina-angiotensina II-aldosterona37.

Fig. 3. Curvas de presión en animal de experimentación tras inyección de renina y angiotensina II. Esquematizada.

Fig. 4. Facsímil original de presentación e instrucciones de uso en clínica de «Hypertensin», la angiotensina II sintetizada y comercializada por CIBA.

ANTICUERPOS: EL PRIMER INHIBIDOR DE RENINA O LA PRIMERA VACUNA CONTRA LA HIPERTENSIÓN

La primera demostración de la antigenicidad de la renina la hicieron Johnson et al38 en 1940, por la necesidad de desarrollar anticuerpos y bloqueadores de la acción de la renina para estudiar el sistema en la hipertensión arterial experimental y humana, desarrollar métodos de medición de renina, conocer su naturaleza y poder bloquear el sistema en el humano con fin terapéutico. En 1958, Ondetti publicó sus primeros trabajos en el primer intento claro de obtener el bloqueo del sistema. El mismo año, Wakerlin39 consiguió bloquear la subida de la presión arterial en el animal de experimentación con los anticuerpos antirrenina que habían descrito. En 1964, el grupo de Goldblatt40, en su modelo de perros hipertensos por isquemia renal, controló la hipertensión mediante inmunización del animal de experimentación y provocaron que éste produjera anticuerpos antirrenina. La renina muy purificada se hacía inmunogénica acetilándola y se inyectaba y controlaba la hipertensión arterial durante la fase de inmunización. Tras suspender la inmunización activa (fig. 5), la presión arterial volvía a ascender. Pero cuando semanas después se les administró renina nativa no inmunogénica, volvieron a ascender los títulos de anticuerpos y a controlarse la hipertensión. Tras la suspensión de la experiencia, continuaron normotensos, pero a los 2 meses sin inyectar los antígenos ni renina, los perros continuaron estando hipertensos. Fue la primera «vacuna antirrenina/antihipertensiva». Y en 1965 consiguieron anticuerpos antirrenina humana41. Pero era difícil que, sin tener renina pura aislada ni anticuerpos específicos, además de su impureza, se evitara la aparición de anticuerpos cruzados, autoanticuerpos, antianticuerpos y riesgos de anafilaxia, de tal forma que no fueron factibles en la clínica42. Pero la producción de esos anticuerpos sí sirvió para comenzar la era del inmunoanálisis de renina, basada en la competitividad de la renina problema y la renina marcada por el anticuerpo recuperable, a través de adsorción de la solución o fijado en superficies. Se consiguieron mediciones de renina, excelentes y reproducibles, a pesar de desconocer su estructura y naturaleza. También dichos anticuerpos fueron una gran ayuda en el progreso en el estudio de la histoquímica de la renina43. A ello se unió que, en 1964, Goodfriend et al44 habían obtenido anticuerpos de muy buena calidad contra las angiotensinas, lo que modificaría los métodos de medición45.

Fig. 5. Esquema de resultados de la antigenicidad de renina y creación de anticuerpos que controlan la presión arterial en el animal hecho hipertenso experimentalmente. Modificado de Deohda et al40.

ANTICUERPOS ANTIANGIOTENSÍNICOS: BLOQUEO DE HIPERTENSIÓN. ENZIMOINMUNOANÁLISIS Y RADIOINMUNOANÁLISIS DE LA ACTIVIDAD DE RENINA. SU UTILIZACIÓN EN LA CLÍNICA Y EN LA INVESTIGACIÓN HUMANA DE LA RENINA (1970-1980)

Un año antes de mi llegada a Glasgow (1969), se publican los primeros métodos de radioinmunoanálisis para determinación de actividad de renina plasmática, pero no con anticuerpos antirrenina, sino contra angiotensina I o II45,46. En 1970, la Blood Pressure Unit cambió el método clásico biológico de medición de la acción presora en el animal por el de radioinmunoanálisis. Ello obligó a los becarios a un entrenamiento especial para trabajar con isótopos radiactivos, yodando angiotensina II y obteniendo anticuerpos contra la angiotensina II para fabricar los reactivos, pues el método de Haber45 no se comercializó hasta años más tarde. Los anticuerpos se producían en el conejo con inyecciones repetidas de angiotensina y adyuvante de Freud en los dedos del animal47. A las pocas semanas, se sangraba, se eluía el plasma, y se purificaban los anticuerpos por cromatografía. Entonces comprobamos que las inyecciones de anticuerpos eluidos y purificados controlaban la respuesta presora de la inyección de angiotensina II exógena en los animales de experimentación (observaciones no publicadas). La marcación con yodo radiactivo se hacía por el método de Greenwood de la cloramina T, pero con la técnica investigada en Glasgow47. No obstante, aún en 1974, Boucher et al23 afirmaban, en las conclusiones de su trabajo: «Debe tenerse en mente que la verdadera concentración de renina aún no puede ser medida». Se había avanzado, pero aún no se había purificado la enzima, y la tecnología no permitía desentrañar la composición de proteínas complejas. Se determinaban concentraciones de angiotensina como actividad de renina por radioinmunoanálisis, pero no renina.

RENINA: SU UTILIZACIÓN EN LA CLÍNICA

Las técnicas desarrolladas por su grupo permitieron a la Blood Pressure Unit durante las décadas de los sesenta y los setenta ser pioneros en el estudio, en la clínica y en investigación, del sistema de la renina y ayudaron a definir el papel en la fisiopatología. Sus trabajos en Glasgow fueron prolíficos, y los desarrollados en los años sesenta figuran en el primer gran libro de texto sobre hipertensión arterial y renina: High Blood Pressure, de Sir George Pickering (1968), en cuyo primer capítulo de la historia de «Renin in Diseases»48 figuran trabajos en años anteriores a 1970 sobre la interacción de los niveles de actividad de renina, riñón y el manejo hidrosalino corporal en individuos «normales», normotensos sin nefropatías49 y en situaciones clínicas muy dispares, como en la enfermedad de Addison o la cirrosis hepática con y sin ascitis o la gestación50. En la hipertensión arterial, tanto en su relación con la excreción de sal51 como en relación con su etiología en las secundarias28, vasculorrenal, suprarrenal por hipermineralocorticismo52 por hiperproducción de catecolaminas53, o en la gestación patológica54. Es irrepetible el hallazgo de la correlación directa del cloro y el sodio corporal total en humanos55 con la edad, la masa corporal y la hipertensión, y la correlación inversa a los valores de renina56. Estos tópicos también fueron estudiados por muchos autores, especialmente por el grupo de Heidelberg, liderado por Gross, que incluyeron los niveles de aldosterona plasmática57, y compitiendo con el de Glasgow58 llegaron a hacer determinaciones tisulares de renina, incluso del nefrón aislado con su aparato yuxtaglomerular59. Gross discutió por vez primera en la literatura la idea de renina extrarrenal59 y desarrolló una gran investigación, en relación con la hipertensión experimental, los niveles de aldosterona y renina60 y los balances hidrosalinos en animales suprarrenalectomizados o no con nefrectomías totales o parciales y aclaró la relación inversa de ambas en la hipertensión arterial y en la fisiología renal. Sus modelos experimentales fueron demostrativos y exhaustivos60 y ayudaron a fundamentar la denominada por Jensen «década prodigiosa» de la renina61. Pero los «rangos normales de renina» no estaban definidos ni con los grados de hipertensión ni con otros parámetros.

LA «NORMALIDAD» DE LOS VALORES DE RENINA

En 1945 Braun-Menéndez y Fasciolo afirmaban: «La renina de un hipertenso esencial no puede ser normal, pues si a un normotenso se le lleva la presión a niveles del hipertenso, la renina plasmática desaparece». No conocían aún que había hipertensos con «renina suprimida»62. Era evidente que había resultados «anormales» en los hipertensos. No «altos o bajos», sino «anormalmente altos para la homeostasis del sujeto hipertenso». En los años 1966 a 1972, aún no había consenso para definir «los valores normales de renina». Desde 1960 estaba clara la relación nivel de renina/sodio corporal total, expresada en mEq/unidad de masa corporal55,56 y sólo modificable por situaciones patológicas o involutivas. Era reproducible, pero ya no era posible hacer la medición del sodio corporal con técnicas de dilución isotópica con iones radiactivos por motivos éticos, ya que son especialmente difusibles en compartimentos biológicos de intercambio lento o estanco, y con vidas medias muy largas para su utilización en clínica55. La alternativa es la comparación de cifras de renina con natriuresis en 24 h, y a ello se dedicó especialmente el grupo de John Laragh de Nueva York, y en sus trabajos63 relacionaban los valores de renina plasmática, aldosterona plasmática y excreción de sal, llegando a representar la distribución tridimensional de los valores, en un intento de «normalizar» valores fisiológicos y distinguirlos de los valores precisos para el diagnóstico en patología cardiovascular. Los debates continuaron, incluidos los de sus trabajos acerca de la clasificación de la hipertensión en su célebre tríada: «renina normal, alta o baja»63, intentando liderar una orientación terapéutica. Cada autor debe hallar rangos de normalidad (fig. 6), y los valores se relacionan de forma difícil y «casi logarítmica» con la excreción urinaria de sodio y se modifican fácilmente con la dieta y la actividad física.

Fig. 6. Valores de actividad de renina plasmática relacionados con la excreción de sodio en 24 h en 69 sujetos normales, como comparación para el estudio en nefrópatas, efectuadas por el autor. (Tesis doctoral: «Renina en la enfermedad renal». Sevilla: Biblioteca de la Universidad de Sevilla; 1974.)

AISLAMIENTO, PURIFICACIÓN Y ESTRUCTURA MOLECULAR

Para conocer y neutralizar la renina, los investigadores intentaban purificarla y conocer su estructura desde los años cuarenta. Pero había dos dificultades: la extremadamente baja concentración de renina en los extractos de los tejidos y la gran inestabilidad de la renina cuando aún no se ha purificado.

Se aplicó la tecnología posible en cada época, en un camino de más de 50 años, hasta 198064,65. Son de destacar los esfuerzos de Haas para llegar a una purificación del orden de 56.000 de renina porcina, que le permitieron la producción de anticuerpos utilizables en investigación de técnicas de laboratorio46 y estudiar su molécula con espectroscopia ultravioleta64,65. En los años setenta, la aparición de la cromatografía por afinidad66, la aplicación de los nuevos inhibidores de las proteinasas, pepstatinas y otros inhibidores de renina67,68 permitieron avanzar, gracias al desarrollo tecnológico, bioquímico e inmunológico, en el estudio de la renina. La utilización de la espectrofotometría de masas, la cristalografía por rayos X, las técnicas de biología molecular y de clonación de genes y, sobre todo, muchos investigadores y muchas horas de trabajo68-70 en 1979 permitieron conseguir renina pura y estable en Estados Unidos69, y en 1980, renina humana renal, pura y estable70.

A partir de ahí se buscó definir la estructura primaria del precursor de renina humana, que se dedujo de la secuencia del ADNc, obtenida a partir de una librería de ADNc de clones de riñón humano70-73. Los pasos más cruciales se resumen en:

1. La secuencia de aminoácidos fue identificada por primera vez y definida a partir de la secuencia de nucleótidos de los exones del gen de la renina (ADNc), identificados a partir de una «librería genómica de riñones humanos» por técnicas de hibridación y ADN recombinante74.

2. En el examen de los restos de aminoácidos procedentes de la hidrolisis de la renina humana, se seleccionaron los que sólo tuvieran una unión apareada de Leucina10-Valina11, ya que se revelaron peculiaridades de proteinasa aspártica.

3. Se examinó la expresión del gen de la renina mediante pruebas de hibridación para ARNm de renina en secciones de extractos tisulares, especialmente los de las glándulas subaxilares de ratones (el compuesto like renin, en respuesta a la testosterona en las hembras y la depleción de sodio incrementaron el ARNm de renina en el riñón de los animales estudiados). Se confirmó, por medio de la absorción a concavalina A-Sepha-rosa, que la renina es una glucoproteína de cadena simple, carboxilpeptidasa de la familia de las proteinasas aspárticas, como pepsinas, catepsinas lisosomiales y quimosinas, pero diferente de todas ellas, por dos peculiaridades: su extrema selectividad por su sustrato específico y ser activa a pH neutro. Su peso molecular, calculado por «equilibrio de sedimentación» es 40.000, y calculado por filtración en gel, 42.000. Su punto isoeléctrico es 5,7, pero es heterogéneo entre 5,5 y 6,870,71, debido a la variabilidad del grado de gluclosilación producida en su complejo proceso de síntesis74,75, y se puede modificar según la situación del sistema en contenido en sodio y por bloqueo con inhibidores de la enzima de conversión de angiotensina (IECA), lo que tiene implicación clínica76. El precursor de la renina es una molécula de 406 aminoácidos, con un «presegmento» de 20 aminoácidos y un «prosegmento» de 46, que se desprenderán, sucesivamente, con lo que disminuirá su peso molecular y quedará la renina madura y activa con 340 aminoácidos y masa de alrededor de 37 kDa. El pH óptimo de actividad sobre sustrato humano es 6, y su constante de difusión es 8,23 ± 0,4 ´ 10-7 cm2/s, con coeficiente de fricción 1,0670-75.

Su estructura fue progresivamente desentrañada a pesar de ser una enzima muy variable (según glucosilación e isoeléctricamente hablando) tras conocer su composición en aminoácidos77 y la disposición de éstos78, y «casi completada» en varias ocasiones79, pero fueron las técnicas de cristalografía con rayos X lo que permitió tener una imagen tridimensional más completa y espectacular de su molécula. Su maqueta a escala «gigantesca» se halla expuesta en el salón de entrada en el edificio principal de la Universidad de Fukuoka (Japón)80, donde fue completada. Su forma es bilobulada, como una alubia, especialmente útil para descubrir la localización y la estructura del grupo activo. Éste se encuentra colocado en la hendidura de ambos lóbulos, con dos residuos aspárticos esenciales para cortar el angiotensinógeno y degradarlo al decapéptido angiotensina I, que dura poco en la circulación por la acción de la ECA, lo que genera continuamente cantidades femtomolares de angiotensina II circulante.

RENINAS: «INACTIVA». GENÉTICA, SÍNTESIS Y SECRECIÓN. PRECURSORES

No fue hasta 1965 cuando el grupo de Skeggs, purificando renina, encontró en las cromatografías un pico diferente de la renina, pero con gran similitud y mayor peso molecular81. Aislada la sustancia que migraba en ese pico, no producía efecto presor, pero su similitud era evidente. En 1971, Lumbers82 encontró, en un medio «acelular» como el líquido amniótico, sometido a frío y pH bajo, generación de actividad de renina. Más tarde Skinner et al83 describieron un hecho similar en plasma, pero sin necesidad de acidificar. Así nació el concepto de renina inactiva, pero «activable», de gran peso molecular (5 kDa), y por eso llamada Big renin84,85. Como luego se demostraría, era inactiva por la existencia de un terminal de 43 aminoácidos que tapa al grupo activo capaz de lisar sustrato e impide el acceso al angiotensinógeno. Durante años se pensó que sería un precursor en la síntesis de renina, y sólo cuando se clonó el gen de la renina en 198472-74 se probó que es su precursora y, como ella, se manifiesta como molécula heterogénea por el distinto grado de glucosilación. En 1980 se estudió la significación biológica comparativa de renina activa y no activa85, y en 1985 se midieron las concentraciones de renina humana activa y no activa86. Otros autores midieron, mediante anticuerpos, la «renina total», y por medios enzimáticos, la «actividad de renina»; relacionando ambas se demostraba la disparidad de sus concentraciones en iguales o distintas situaciones84-89 (fig. 7). En 1986, se aislaron en la renina humana pura dos formas de distinto peso molecular, y tras purificarlas Inagami demostró que la renina inactiva es prorrenina90. La renina inactiva o prorrenina abrió interrogantes para el clínico, a pesar de que todas las formas, activas o activadas, tienen la misma acción selectiva y exclusiva sobre el sustrato y generan angiotensina II. La actividad de renina plasmática es la suma de todas las actividades de todas, y todas son sintetizadas (no todas activadas) por el riñón. El grupo activo es el mismo: el de renina secretada activa y el de la prorrenina activada. Y son inhibidos por las mismas sustancias. No son inmunogénicamente diferentes, y los receptores de renina ligan y activan ambas, y son activados por ambas, ya que la prorrenina se activa al unirse al receptor.

Fig. 7. Resumen esquematizado de los resultados de trabajos citados en el texto, comparando la renina total y activa en distintos procesos.

Genética

El genoma humano contiene un gen de renina localizado en el cromosoma 171-74,91,92 que tiene diez exones y nueve intrones y un tamaño de 12 kb. El gen de la renina estudiado en las células yuxtaglomerulares del riñón humano, como otros genes estructurales, tiene posibles regiones promotoras que pueden inducir la transcripción desde la polimerasa del ARNm, que en el caso de este gen es única. Y el comienzo de su acción da como resultado un solo tipo de adenosinmonofosfato cíclico (AMPc) de pre/pro ARNm de renina. Una parte muy sustancial de la regulación fisiológica de la secreción de renina se genera sólo en ARNm. La velocidad de transcripción es incrementada por el AMPc93, y tras haberse estimulado, se acelera la secuencia. La transcripción es inhibida por el aumento de angiotensina II en plasma, y es aumentada por los IECA94, dietas hiperproteínicas95, isquemia96 y una dieta pobre en sodio, esté o no envuelta la mácula densa en el mecanismo97. La transducción del ARNm de renina produce prerrenina-prorrenina, que tiene 406 aminoácidos97,98. Al pasar al retículo endoplásmico, pierde 20 aminoácidos, pasando de prerrenina a prorrenina, y a continuación es glucosilada74,75. La glucosilación afecta a su punto isoeléctrico, su peso molecular y su vida media biológica y modifica la generación de renina activa desde la prorrenina. La prorrenina tiene oculto el grupo catalítico activo entre los dos lóbulos por la cadena de aminoácidos que la mantiene inactivada (prosegmento). Después de pasar al aparato de Golgi, es «empaquetada» en gránulos, de los que una parte se secreta como prorrenina en forma constitutiva97,98, mientras que los otros forman gránulos mayores por coalescencia y toman forma parecida a los lisosomas99. Su transformación en renina secretable y activa se produce tras perder el prosegmento y disminuir su peso molecular, y es secretada por exocitosis100,101 (fig. 8).

Fig. 8. Esquema del proceso de síntesis y secreción de renina-renina inactiva (prorrenina).

La renina y la prorrenina inactiva son fundamentalmente sintetizadas, almacenadas y secretadas por las células de la arteriola aferente glomerular. Yuxtaglomerulares y mioepitelioides, generadas por metaplasia de las musculares lisas vasculares101-103. En la vida fetal, el contenido de renina de las nefronas es mucho más alto que en el adulto, y las células con contenido se extienden hasta las arterias arcuatas. Tras el nacimiento, disminuyen drásticamente y en pocos meses toman la distribución de adulto104. Como era de esperar, el balance salino modifica el número de células con contenido en renina98, aunque los mecanismos celulares de estas adaptaciones aún no son conocidos. Suele haber unas 20-50 células yuxtaglomerulares por nefrona, pero el número es muy variable y depende de su situación en el riñón: son más ricas en gránulos de renina las más corticales104,105. La secreción a nivel del aparato yuxtaglomerular se produce de una forma cuántica o cuantificada por bloques/gránulos secretados105, y se ha calculado en alrededor del millón de moléculas de renina por gránulo de secreción103. La exocitosis se produce por aproximación/fijación del gránulo a la superficie interna de la membrana, y una vez ocurrida tras la estimulación de su secreción, disminuyen los gránulos intracelulares. Los gránulos maduros, que son reservas de renina, se hallaron en cantidad inversa al número de los de prorrenina103. La fisiología de este proceso es complejamente regulada por barorreceptores neurovasculares106,107, las células renales tubulares en función de la detección de volúmenes y concentración de iones en la mácula densa108,109, estímulos nerviosos renales a través de los receptores beta de las células yuxtaglomerulares110, la presión intersticial111 y la situación de la circulación sistémica transmitida a través de receptores alfa modificados por la dinámica vascular112 y el balance hidrosalino, sea secundario o no a acción de hormonas vasoactivas. También se demostraron activas hormonas locales o sistémicas prostanoides113 o no114, endotelinas115, óxido nítrico116, calicreínas117, péptidos natriuréticos118 y oxitocina119.

PRORRENINA: RENINA TISULAR

Desconocemos por qué la prorrenina (inactiva) circula normalmente en concentraciones más elevadas que las de renina y su significación no ha sido aclarada, pero parece evidente que la prorrenina renal circulante puede ser activada periféricamente a renina y que en su situación intracelular en el riñón tiene un doble papel: a) de reserva, y b) que se pueda secretarla como producto activable para la generación de renina madura. Muchos procedimientos in vitro han demostrado que, en fluidos acelulares y tejidos no sintetizadores, existe la capacidad de generar renina a partir de prorrenina, como el frío, la acidez del medio95 (aunque es reversible)120 y la proteolisis82,83,121, pero no todos lo han hecho in vivo. Hay evidencias de que se puede generar angiotensina tisular, independientemente de la circulante121-123, y ello indujo a pensar que existiría «renina activa tisular». Y aunque hay constancia de que se encuentra actividad de renina en el tejido cardiaco124, no hay evidencia alguna de capacidad de síntesis cardiaca, porque no es posible detectar ARNm en el tejido tras nefrectomía total125, no es posible detectar actividad de renina cardiaca y los miocardiocitos aislados prefundidos, adultos y de neonatos no generan renina ni prorrenina126,127. La concentración de renina detectada en el corazón no es diferente de la de renina circulante. Y de hecho, cuando se estudia el tejido cardiaco, la actividad de renina extraída es más alta de lo que cabría esperar de lo dicho126-130, lo que indica que la prorrenina circulante se debe adherir a las células cardiacas por ligandos o receptores y ser generada por activación proteinolítica. Idénticos o similares resultados se han obtenido en las paredes vasculares131 y en los órganos genitales132. Es cierto que determinados tejidos (ovarios, testículos) o las adrenales pueden generar prorrenina activable132-134, y explicaría la presencia en los nefrectomizados125,129 y en tejidos sin capacidad de síntesis135 y por qué la concentración de actividad de renina presente en tejidos, al revés que en plasma, es mayor que la de prorrenina135. De hecho, la renina circulante tras la nefrectomía bilateral desaparece del plasma más rápidamente que de los tejidos125, efecto propio de la ligazón a receptores, a la par que se inducen cambios de glucosilación de prorrenina, lo que podría modificar su afinidad por dichos receptores tras la nefrectomía. En la diabetes mellitus la diferencia de concentración de prorrenina circulante con renina es mucho mayor que en los no diabéticos, y las elevadas concentraciones de ésta acompañan o preceden a la microalbuminuria y las lesiones vasculares. Aunque hay trabajos que tienen datos de posible síntesis de prorrenina en las células vasculares oculares134, su escaso número y el escaso flujo sanguíneo que mantienen hacen difícil entender que la gran concentración de prorrenina circulante en el diabético provenga de los ojos. En el ser humano toda la renina que se halla en el plasma es de origen renal. Si hay binefrectomía, la renina desaparece. Lo único que queda en esta situación es una «forma de prorrenina estimulable por tripsina», y en 1991 Kim et al136 demostraron que la renina inactiva que quedaba en plasma tras la nefrectomía no era renina ni prorrenina inactiva, por lo que dedujo que toda la prorrenina inactiva circulante provenía también del riñón. La activación de prorrenina ocurre en tejidos no sintetizadores por vías alternativas, como por la catepsina B137, calicreínas y proconvertasa 1, generada «a forma de renina propia tisular»138, y también persiste en los tejidos después de la nefrectomía total, y ligandos celulares la mantienen en los tejidos no secretores de prorrenina vascular139. Se ha demostrado también que tras acoplamiento al receptor son activadas por escisión proteinolítica o no proteinolítica del prosegmento molecular (fig. 9)131,140.

Fig. 9. Esquema del proceso de activación de prorrenina, por las dos vías descritas.

RECEPTORES DE RENINA-PRORRENINA

Hay evidencias y/o serios indicios de la existencia de al menos tres receptores diferentes. Dos han sido identificados o caracterizados141,142, y sólo hay indicios de un tercero143. También se han identificado algunas proteínas de unión al receptor en tejidos de ratas144. De ellas, sólo la fracción intracelular RnBP ha sido clonada y caracterizada145, pero no parece ser un determinante de la actividad de la renina o de su metabolismo, y aún no se conoce más acción que la de ligando (fig. 10).

Fig. 10. Esquemas de la función conocida de los receptores clonados o sospechados.

El primer receptor identificado fue el receptor manosa-6-fosfato, que es idéntico al receptor del factor II de crecimiento insulinoide (M6P/IGF-II) y contiene dominios para ambas proteínas: de las del IGF y de las manosilfosfatoproteínas, como la renina y la prorrenina. Se unen a ambas con gran afinidad en los receptores de las células endoteliales humanas, pero no receptan la prorrenina que no haya sido glucosilada. Después de la unión las internalizan, y la prorrenina es inmediatamente transformada en renina por proteolisis del prosegmento139-141 y no se expresa angiotensina II intracelular. Son lentamente degradadas, aunque podrían tener o conseguir activar un segundo mensajero tipo proteína-G140,141 del que la (pro) renina sería agonista a través de este receptor.

El receptor con indicios de existencia aún no clonado está basado en experiencias con anticuerpos contra partes del prosegmento de prorrenina por el grupo de Peters143. Suzuki et al146 propusieron que la prorrenina tiene dos grupos moleculares («la puerta y la llave») de acceso a la zona enzimática activa, de tal forma que no precisaría proteolisis para ser activada, siempre que ambos puntos moleculares se mantengan indemnes. La puerta sería la región molecular T7pFKR15p y la llave, la región molecular I11pFLKR15p. Dado que esta región es crucial para el mantenimiento de su estado inactivo, la disociación de ambas permite a la prorrenina ser activada sin proteolisis (figs. 9 y 10). Esos autores143, usando ratas con expresión inducible del gen de renina ren-2d restringido al hígado, encontraron que la síntesis de renina se incrementaba, pero no sólo en relación con el incremento del ren-2d, sino con elevadas cantidades de prorrenina ren-2d. Y los miocardiocitos internalizaban la prorrenina ren-2d, pero no la renina ren-2d, y tras ello había activación no proteinolítica de la prorrenina. Dado que la prorrenina ren-2d no está glucosilada, el proceso no puede ser atribuido a receptores M6P/IGF-II. Y ello significaría la existencia de un receptor que internalizaría la prorrenina y podría generar activación no proteinolítica de la prorrenina146, induciendo generación intracelular de angiotensina. Pero aún (2008) no ha sido caracterizado o identificado y se desconoce el receptor que la internalizó.

Nguyen et al142 y Sealey et al130, usando (pro) renina marcada con yodo-131, demostraron receptores de unión de alta afinidad en células mesangiales y tejidos de rata, denominados Kd y 1nM. La renina producía, mediante ellos, el incremento de la incorporación de timidina marcada y la síntesis del inhibidor del activador del plasminógeno (como podría ocurrir con activación del receptor AT1 de la angiotensina)142. El receptor fue clonado de una librería de expresión de genes del riñón humano del adulto (GenBank: AF 291814)142, y sus investigadores lo denominaron «receptor específico». Tiene 350 aminoácidos, con un dominio transmembrana simple e identidad del 95% con el sector de membrana identificado previamente asociado a la proteína M8-9, cuyo significado fisiológico aún no se conoce. El receptor clonado se une bien a la renina y a la prorrenina y, en contraste con los receptores previamente descritos, la superficie de la membrana unida a renina o prorrenina no las internaliza ni degrada. Pero su unión a renina multiplica por 4 la generación de angiotensina I a partir del angiotensinógeno. El receptor, al ligarse a prorrenina, la activa en forma no proteinolítica. Esto hace suponer que la angiotensina II generada alcanza de inmediato el receptor celular AT1 tras la síntesis, sin abandonar el espacio extracelular. Pero además, y de forma inmediata, actúa como señal intracelular y genera la fosforilización de las proteincinasas activables por mitógenos p44 (ERK1) y p42 (ERK2). Cuando el receptor AT1 se bloquea con losartán, también se activan de forma inmediata las MAP cinasas p44 (ERK1) y p42 (ERK2), con lo que se demostró por vez primera efectos independientes de la angiotensina II y del receptor AT1, y generados directamente por activación del receptor por la renina/prorrenina142,143. Mediante histoquímica y técnicas de hibridación in situ, se ha localizado el receptor en células musculares lisas y en el corazón. Y en el riñón, en células yuxtaglomerulares, del tubo contorneado distal y del colector (figs. 9 y 10).

En estudios en vivo en la rata hecha diabética con estreptozocina, bloqueando la activación no proteinolítica de la prorrenina mediante un péptido «señuelo falso» que actuaría como «llave» de la región activa propuesta por Suzuki et al146, se reducen las concentraciones de angiotensina I y II, se previene la aparición de la microalbuminuria y se retrasa la aparición de la nefropatía diabética147. La idea de acción directa de la prorrenina a través de su receptor fue avalada con la experiencia en la que se conseguía haciendo que hubiera sobreexpresión del receptor humano de (pro) renina en ratas, y ello incrementó la producción adrenal de aldosterona en plasma y la expresión de ciclooxigenasa en el tejido renal, sin que se incrementaran los niveles de angiotensina o de actividad de renina plasmática a la par que se incrementaba la síntesis de mediadores proliferativos celulares148 y daño en órganos diana y progresión de nefrosclerosis140. Si se confirmaran estas experiencias con ratas transgénicas, se demostraría que, en ausencia de generación de angiotensina, la (pro) renina podría ser activa en la producción de acciones fisiológicas o nocivas intracelulares de forma directa y de señal de inicio de procesos intracelulares de síntesis, crecimiento, fibrosis y apoptosis. En 2006 Huang et al148 publicaron el incremento de factor de crecimiento transformador beta 1 (TGFb1) y de proteínas matriciales a través del estímulo del receptor de prorrenina, independiente del mecanismo de producción de angiotensina II. Todo ello puede ser considerado una vía lesiva independiente de la angiotensina II (fig. 11). Inagami y su grupo han demostrado el papel que la sobreexpresión podocitaria de receptor de prorrenina es factor decisivo en la hiperfiltración glomerular y el mantenimiento de la barrera de la membrana basal140.

Fig. 11. Las dos vías de actuación del sistema de renina, ambas conceptualmente inhibibles. También llamada «las dos caras de la renina».

MECANISMOS LESIVOS: PRESIÓN, INFLAMACIÓN, INMUNOESTIMULACIÓN Y ESTRÉS OXIDATIVO

Desde el comienzo, se relacionaron las concentraciones de renina con la toxicidad vascular inducida. En 1940 Winternitz et al149 indujeron arteriolitis necrosante inyectando «extractos de riñones isquémicos» en animales o ligando las arterias renales, con lo que al componente presor renal se añade la imposibilidad de usar el componente de escape excretor renal. Otros autores, en otros modelos de hipertensión, confirmaron la letalidad de la renina150, especialmente la HTA inducida por DOCA-SAL151, donde aceleraban bruscamente el daño vascular por inyecciones de extractos de renina. Weinberger et al152 aportaron datos de la vasculotoxicidad y pronto aparecieron trabajos clínicos153,154. Como en las hipertensiones aceleradas o severas en la clínica el deterioro vascular no se correlaciona con los valores plasmáticos de renina circulante, y sí con balances positivos de sodio y cifras de presión arterial muy elevadas, en 1969 Byron155 indujo a la aceptación tácita de que el deterioro vascular depende exclusivamente de las cifras de presión. En 1972, Brunner et al153, en un estudio retrospectivo de 219 pacientes, encontraron correlación entre el perfil de actividad de renina plasmática y el deterioro vascular, y aunque fue defendido por otros grupos, también fue puesto en duda y criticado. El mayor estudio efectuado no encontró relación de riesgo cardiovascular y perfil de renina en 1983, y sí lo hallaron en 1991156,157, aunque sólo como factor de riesgo de infarto de miocardio. Pero otros autores lo hallaron con el riesgo renal y la proteinuria en hipertensión158. El sistema de la renina, definido inicialmente como sistema hormonal regulador del balance de sodio, presión arterial y secreción de aldosterona, ahora se definía también como implicado en la fisiopatología de acciones promotoras de lesiones de órganos e hipertrofia de las células musculares vasculares, remodelamiento cardiaco, estenosis y reestenosis coronarias, fibrinolisis reducidas y fibrosis158, todas acciones para las que es preciso que haya estimulaciones y señalizaciones continuas, crónicas y no necesariamente dependientes de la dosis.

La primera demostración de acciones lentas de renina ocurre en 1963. Dickinson et al159, usando ratones conscientes, necesitaron 2 días de perfusión continua de angiotensina para elevar la presión de los animales con dosis «subpresoras», lo que se conseguía de forma inmediata con dosis altas, probablemente porque se activaban contramecanismos vasculares y sistémicos. Ante la persistencia de la perfusión, aparecían otras modificaciones propias de la perfusión de renina, como aumento de actividad simpática, insomnio, sed, antidiuresis, hipertrofia vascular, factores de crecimiento, sensibilidad a la sal y retención hidrosalina. Pero no se consiguió mantener las presiones elevadas más que días, a pesar de continuar la perfusión, por probable fenómeno de escape del sistema. Mantenida durante largos periodos con dosis subpresoras, aparecían lesiones y se establecía hipertensión, que se mantenía a pesar de suspender la perfusión159. No ocurre lo mismo con la hipertensión inducida por inyección de dosis «presoras-equivalentes» de noradrenalina, pues su suspensión baja la presión arterial de manera inmediata160. Se confirmaron los resultados en el deterioro vascular de forma crónica en animales y el hombre mediante bombas de infusión continua, y se confirmó que «la miríada de efectos de la angiotensina II no depende sólo de la intensidad (concentraciones elevadas), sino del tiempo (crónico) y el tipo de tejido donde actúa».

Pero la activación del sistema para generar angiotensina II no es la única forma de lesión celular del sistema, y el mecanismo mediado por receptores muy seguramente es pivote fundamental del entramado acción lesiva celular de la renina/prorrenina (fig. 11)148,161,162. Desde 1990 sabemos mediante estudios de ratas transgénicas que la inclusión de genes de renina de una especie en el genoma de otra induce una hipertensión arterial con deterioro vascular fulminante no controlable163. En 1998, en el modelo de rata transgénica que sólo expresa prorrenina en hígado, y no en el riñón164, se conseguía demostrar experimentalmente daño vascular sin llegar a producirse elevación de presión arterial, con lo que se demostró la disociación de la acción de prorrenina-presora frente a la vasculotóxica como «duales mecanismos lesionales independientes» de un mismo sistema. Y la renina-prorrenina, a través de su receptor de membrana celular, es capaz de producir incrementos de mediadores proinflamatorios como el TGFb1, que aumenta la síntesis de proteínas de la matriz de las células mesangiales, «de forma completamente independiente de los mecanismos de la angiotensina II» (que se puede estudiar en la expresión de receptores del podocito glomerular y la hiperfiltración inducida)140,148,162.

Desde el siglo pasado, conocemos las interacciones del sistema con mediadores vasculares (óxido nítrico, prostaglandinas, péptidos natriuréticos, endotelina), en la fisiopatología de la hipertensión, el manejo de sal y las lesiones vasculares161,165,166. Las acciones proinflamatorias deletéreas de los niveles subpresores de renina y angiotensina II guardan un parecido extremo con los modelos humanos de inflamación de bajo grado162,167. En el estudio HOORN vieron la relación de la morbimortalidad cardiovascular con la disfunción endotelial, la glucemia y la inflamación de bajo grado en la diabetes mellitus tipo 2 (modelo humano con gran concentración de prorrenina circulante) y la compararon con la de los no diabéticos. Los tres parámetros estuvieron asociados a la diabetes mellitus tipo 2 en un corte. Todos fueron factores independientes de riesgo de morbimortalidad cardiovascular y tras 17,5 años de seguimiento la inflamación fue significativamente superior respecto a los no diabéticos, estaba fuertemente asociada al grado de disfunción endotelial168 y era el mayor predictor de mortalidad. La correlación hallada de las concentraciones plasmáticas de marcadores de inflamación crónica con el deterioro hipertensivo es tan estrecha que la proteína C reactiva no sólo se ha correlacionado con el daño vascular sistémico, y como marcador de un estilo de vida169, sino que se ha propuesto como predictor de hipertensión arterial en el ser humano170,171. La acción proinflamatoria de la renina con la generación de angiotensina II está sobradamente demostrada166,172,173. En el cambio de siglo se desvelaron las acciones mediadas por la angiotensina II celular y la relación que tiene con mediadores de acciones metabolovasculares174,175 que contribuyen en múltiples mecanismos, hasta en la regulación del metabolismo, como por ejemplo a través del tejido adiposo166,175, comportándose como factor de crecimiento, regulando hormonas como las adipocinas o las leptinas, regulando flujos regionales y la sensibilidad a la insulina, donde especialmente se interrelacionan la inflamación, el estrés oxidativo y las células inmunocompetentes161,165-167. En el caso concreto de estos tejidos, por continuar con el mismo ejemplo, actúan sobre células inmunocompetentes (macrófagos y linfocitos) del tejido adiposo176. Es de tal importancia la interrelación con el sistema inmunitario que, experimentalmente en ratones transgénicos RAG-1 (que no pueden generar linfocitos T y B), al ser sometidos a infusiones de renina, angiotensina o DOCA con sal, mantienen la presión arterial del control basal o normal y no desarrollan lesiones vasculares. Pero si se les transfieren linfocitos T, se restauran las lesiones y la elevación tensional, a la par que se genera una intensa actividad de la NADPH oxidasa que les produce intenso estrés oxidativo y daño vascular176-178. Ello podría explicar la observación de que en determinados pacientes hipertensos pero sin afección renal y con procesos sistémicos que ocasionan inmunidad alterada, o se originan con ella (psoriasis, artritis reumatoide y otros), el tratamiento inmunosupresor hace más controlable la hipertensión y protege de las lesiones vasculares inducidas por el sistema renina-angiotensina179. Esto permite sospechar que la acción inmunógena del sistema de la renina tiene trascendencia clínica176-178. Y hay comprobaciones del protagonismo de los niveles de actividad de renina en el incremento o la represión de otras señales celulares que pueden influir en la expresión de genes, transmisión, secreción y liberación de citocinas proinflamatorias, y modificación de metaloproteasas matriciales vitales para su mantenimiento celular fisiológico148,161,162,165,178, y son situaciones capaces de activar la vía del estrés oxidativo celular a través de la NADPH, lo que conduce a deterioro del ADN y, consecuentemente, fibrosis y apoptosis180 (fig. 12). Los estudios epidemiológicos de intervención, «megaensayos» sobre morbimortalidad en diabéticos e hipertensos (LIFE, HOT, HOPE, SCOPE, INVEST, PREVENT, etc.), confirman la evidencia del beneficio que el bloqueo de la acción del sistema tiene para contrarrestar la plétora de los eventos deletéreos sucesivos que ha sido muy resumida gráficamente el «continuo cardiovascular»181 (fig. 13).

Fig. 12. Esquema de algunas acciones lesivas del sistema comentadas en el texto.

Fig. 13. Modificación del continuo cardiovascular de Dzau y Braun-wald.

INHIBIDORES DE LA RENINA: INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO HASTA SU APROBACIÓN PARA USO EN CLÍNICA

La historia de la investigación de la renina es simultánea a la búsqueda del bloqueo de su acción. Conceptualmente, las dianas para bloquear el sistema irían desde el bloqueo del estímulo de la expresión genética, y su origen en el gen, hasta el receptor del efector (tabla 1). En la historia real de los inhibidores estudiados, han sido cuatro los procedimientos seguidos hasta la fecha: a) anticuerpos específicos; b) inhibidores enzimáticos de la conversión; c) bloqueadores de receptores de angiotensina II, y d) péptidos inhibidores de proteinasas y/o relacionados con las secuencias de los aminoácidos escindibles de los precursores de renina, análogos del sustrato.

Los primeros inhibidores de renina experimentales fueron la producción de anticuerpos y la inmunización activa de animales de laboratorio39-41,44. Los anticuerpos inespecíficos se generaron a partir de extractos crudos de renina poco purificados, y las respuestas inmunitarias a anticuerpos más específicos y monoclonales han sido heterogéneas42. Se ha conseguido producir anticuerpos muy puros contra la angiotensina II, que bloquean la acción hipertensiva en animal de experimentación y en clínica. Pero la imposibilidad de la vía oral, la poca vida media útil y la creación de antianticuerpos los hacían no operativos en clínica. Se intentó la inmunización activa contra la angiotensina II, pero los resultados fueron sorprendentes: los animales inmunizados desarrollaron hipertensión vasculorrenal por estenosis de las arteriales renales. En contraste, en ratas hechas hipertensas con estenosis de arteria renal, el marcado descenso inicial de los valores de presión arterial no fue definitivo182. Ya se había apreciado en Glasgow en 1970, cuando producíamos anticuerpos antiangiotensínicos en el laboratorio para elaborar los reactivos del radioinmunoanálisis. La explicación era evidente: la generación de angiotensina II por la estimulación de la renina es muy superior al bloqueo por el sistema inmunitario183.

El precoz hallazgo de la síntesis de la ECA permitió la investigación y el desarrollo de inhibidores (IECA) a partir de venenos de serpientes, y fueron los primeros útiles en clínica por vía oral tras el desarrollo del captopril por Ondetti y Cushman184. El bloqueo de la ECA genera incremento de angiotensina I circulante, y existen enzimas capaces de actuar sobre ella y generar angiotensina II, como la catepsina G y la elastasa, y tener fenómeno de escape, lo que teóricamente limitaría su acción185,186. Su acción de inhibición catalítica de degradación de bradicininas, probablemente de encefalinas y quizá otros péptidos biológicos menos significativos, hizo que tuviera efectos secundarios y obligó a utilizar dosis menores187, sin que ello pueda ocultar el avance que significaron y el beneficio de su utilización en la clínica diaria, demostrado en los estudios epidemiológicos de intervención, observacionales y de todo tipo de evidencias. Aunque aún no se conocen los posibles efectos no deseados del incremento inducido de la concentración de renina y existe fenómeno de escape del sistema186 (fig. 14), sirvieron para utilizarlos en clínica y confirmar los argumentos que se tenía para conseguir el bloqueo del sistema en la clínica.

Fig. 14. Cuadro comparativo de la acción sobre sustancias vasoactivas del bloqueo de componentes del sistema y de bradicininas.

Otro intento exitoso de bloqueo del sistema fue bloquear la acción competitiva por el receptor de angiotensina II con péptidos similares no activos, sintetizados en el laboratorio. De todos ellos, la saralasina (sarcosina 1-alanina 8-angiotensina II) fue la más eficaz y utilizada en el laboratorio y en pocos casos en clínica en los años setenta. En 1974 había no menos de 229 péptidos sintetizados competidores del receptor188.

Davis189 hizo una revisión del estudio del sistema del bloqueo de la acción del receptor de angiotensina II, con resultados positivos en animales, pero no fueron útiles por su escasa vida media útil y la necesidad de reiteradas dosis por vía parenteral, aparte de su acción agonista a bajas dosis (no hipotensoras) y que, al administrarlas a largo plazo, producen hipertensión similar a las dosis bajas de angiotensina II. El hecho de ser péptidos poco complejos favoreció su síntesis y su investigación, pero los incapacitó para utilizarlos vía oral. En 1982 Furukawa, Kishimoto y Nishikawa, en Osaka, obtenían las patentes de derivados imidazólicos de la angiotensina que producían hipotensión (U.S. Patent 4,340,598 issued to Takeda Chemical Industries Ltd Osaka, Japan). Sus hallazgos fueron desarrollados por Timmermans et al190 y llevaron a la síntesis del primer bloqueador no peptídico de los receptores de la angiotensina. Fue el inicio de una cadena de moléculas útiles, de las que se demostró eficacia al menos equivalente a la de los IECA, con menos efectos secundarios y buenos resultados en la terapia cardiovascular, especialmente en la hipertensión y la diabetes. La heterogeneidad de los receptores191 hace que las distintas moléculas antagonistas puedan tener diferentes afinidades al receptor, fijación, tiempo de acción y capacidad de bloqueo. A pesar de que no conocemos las consecuencias del incremento por retroestimulación de la síntesis de renina, que se asocian a mayor morbimortalidad cardiaca y renal156,157 (fig. 14), no se puede disminuir la importancia de haber sido la herramienta más útil hasta la fecha para el control de la hipertensión y el daño vascular en la clínica.

En 1968, el grupo de Skeggs había hecho muchos intentos de inhibir la renina mediante la utilización de péptidos como falsos señuelos del angiotensinógeno. El resultado fue el octopéptido que se definió como «el mínimo sustrato de renina», y era un inhibidor débil e inespecífico192. En 1980 se publicó el primer inhibidor de renina efectivo in vivo193, que no era muy potente pero controló la hipertensión arterial en primates. Para conseguir inhibidores más potentes, con mayor fijación al grupo activo, se sustituyó el «puente entre aminoácidos escindible por la renina» con estatina194 (aminoácido poco usual, presente en la pepstatina), y posteriormente con muchas variables: estatinas y péptidos no hidrolizables, difluoroestatina, difluoroestatona y difluoroaminodesoxiestatina195, ésta, potente a rangos nanomolares. Su escasa vida media obligó a buscar otros compuestos como seudopéptidos, aminas secundarias, hidroxiisoésteres, ácido aminoolefínico, alcoholes aminados o isósteros de ácido fosfatínico y/o modificación de los terminales carboxílicos, o aminados, o conformar análogos con grupos restringidos, compuestos epoxídicos o con péptidos cíclicos. Todos precisan la vía parenteral. El paso siguiente fue utilizar miméticos peptídicos y análogos dipeptídicos como remikiren196. Eran potentes, pero por vía oral perdían actividad y tenían corta duración de acción61. El paso más importante fue la utilización de compuestos no peptídicos, pero con apariencia similar al sustrato al ser escindido, y que ocuparan el lugar del sustrato fisiológico en el grupo activo de renina. Compuestos de diseño, obtenibles gracias a las técnicas cristalográficas, caros y difíciles de obtener por su especial estructura, donde existen átomos que soportan cuatro puntos sustituyentes y forman centros quirales61. Para poder fabricarlos a coste soportable, se precisó de nuevas técnicas de «retrosíntesis», dividiendo imaginariamente la molécula en compuestos más fácilmente obtenibles (sintones) y a continuación consiguiendo la síntesis de forma independiente, para un posterior ensamblaje que se haría a partir de similitudes de sus centros quirales. Una vez unidos, forman la molécula. En este caso son tres sintones sintetizados, a través de una hidrogenación enantioselectiva por reacción enzimática catalizada por rodio, a través de una reacción enzimática catalizada por una esterasa de un éster racémico, por medio de aminolisis estérica. Una vez sintetizados, se unen a través de centros quirales y el resultado es aliskiren61.

Hollemberg, en un trabajo parecido a un metaanálisis, comparaba IECA con inhidores seudopeptídicos y no peptidícos (remikiren, zaskiren, aliskiren). Demostró que la disminución de resistencias vasculares intrarrenales (determinante en la prehipertensión y el comienzo de la hipertensión arterial esencial) y la mejoría del flujo plasmático renal eran superiores con el bloqueo de renina que con otros bloqueadores del sistema (IECA o antagonistas de los receptores de la angiotensina II [ARA-II]), de los que el más potente es aliskiren197. Además, demostró que es activo por vía oral, tiene una larga vida media y controla la hipertensión arterial en ratas espontáneamente hipertensas y en otros modelos experimentales, con o sin depleción de sodio, transgénicos o no, con una sola dosis diaria. Controlando el desarrollo de hipertrofia cardiaca, la aparición de microalbuminuria o proteinuria y las lesiones renales y aumentando la supervivencia en comparación con los animales controles de los distintos modelos61. En la investigación clínica en fase I-II demostró la relación dosis-respuesta del descenso tensional, eficacia en el control de la hipertensión con monoterapia y dosis única y eficacia en la combinación con otros hipotensores198 y seguridad y eficacia en diferentes grupos de edad y de razas, así como en diferentes procesos patológicos asociados o no a hipertensión, como en diabetes, insuficiencia renal o con disfunción hepática61,198,199. En 2008, no hay duda de que es el primer inhibidor de renina/prorrenina activada utilizable en clínica. Y es relevante que haya indicios de que la prorrenina podría ser agonista del receptor específico de Nguyen et al200. Sería transcendente confirmar esta posible acción de la prorrenina, pues significaría una retroalimentación positiva del sistema, y el aliskiren podría inhibir ambas, lo que no es así con otros bloqueadores del sistema201.

La aprobación por la FDA y la EMEA basó su informe de seguridad en estudios llevados a cabo en 11.566 pacientes tratados, y significó que después de más de 100 años pudimos bloquear en pacientes el sistema en su origen. Cierra otra página de su historia y abre otras, donde lo que queda aún por hacer es mucho más de lo hecho, y es especialmente intrigante conocer las posibles acciones de la (pro) renina a través de sus receptores200,201.

Declaración de conflicto de intereses

El autor ha declarado no tener ningún conflicto de intereses.

ABREVIATURAS

ARA-II: antagonistas de los receptores de la angiotensina II.

IECA: inhibidores de la enzima de conversión de angiotensina.

Correspondencia: Dr. C. Fernández Andrade. Consulta externa de Nefrología n.º 1.

Hospital Universitario Virgen del Rocío.

Avda. Manuel Siurot, s/n. 41013 Sevilla. España.

Correo electrónico: carolushispanicus@gmail.com