II Jornadas de Actualización sobre Insuficiencia Cardiaca Fisiología de la secreción de los péptidos natriuréticos Dr. Ramón J. Nuviala Servicio de Bioquímica Clínica H.C.U. Lozano Blesa de Zaragoza

Homeostasis del sistema circulatorio Mecanismos reguladores tradicionales Sistema renina-angiotensina-aldosterona Vasopresina Sistema nervioso simpático Actualmente Péptidos natriuréticos Enlace humoral entre corazón y riñón

El corazón como glándula endocrina: Péptidos natriuréticos Bold et al. (1981): Homogeneizado de miocardio auricular de ratas Rápida y potente respuesta natriurética Péptido natriurético atrial o auricular (ANP) Sudah et al. (1988): Experiencias y efectos similares con cerebro de porcino Péptido natriurético cerebral (BNP) Identificada más tarde como una hormona sintetizada y liberada casi en su totalidad por el ventrículo cardiaco

La familia de los péptidos natriuréticos Se conocen actualmente 4 péptidos con estructura y funciones similares: péptido natriuretico atrial o auricular (ANP) péptido natriurético cerebral (BNP) péptido natriurético C (CNP) urodilatina, forma ligeramente ampliada del ANP H2N —COOH C F D R I S G L Estructura bioquímica: polipéptidos con una estructura común en anillo de 17 aa (puente de disulfuro entre dos residuos de cisteína) 11 de los 17 aa del anillo son homólogos estructura anular resulta esencial para su unión al receptor y su actividad fisiológica Función fisiológica común: diferentes efectos en tejidos relacionados con la regulación del sodio y la homeostasis de la presión sanguínea

Péptido natriuretico atrial o auricular (ANP o ANF) 15 10 Arg Gly Met Ala Gln Asp Ile Ser Leu Tyr Phe Asn Cys 20 7 23 1 H2N HOOC 28 25 Estructura: polipéptido de 28 aa Se sintetiza primariamente en aurículas, pero también en: cerebro, lóbulo anterior de glándula pituitaria, pulmón y riñón Se almacena en los cardiomiocitos auriculares en forma de gránulos como prohormona o pro-ANP (formada por 126 aa) El estimulo para su liberación es el aumento de tensión de la pared auricular Tras su secreción a la circulación se escinde en un extremo aminoterminal o pro-ANP (98 aa) y el fragmento carboxiterminal o ANP (biológicamente activo)

Péptido natriuretico cerebral (BNP) HOOC Arg Cys Ser Gly Pro Lys Met Val Gln His Leu Asp Ile Phe 1 H2N 32 30 25 10 26 20 15 5 Estructura: polipéptido de 32 aa Se sintetiza en cardiomiocitos ventriculares aunque también en cerebro y amnios Se almacena escasamente, por lo que su sístesis y liberación son casi inmediatas al estímulo recibido El estimulo para su liberación es la distensión o el aumento de presión sobre la pared ventricular Se genera como un precursor de 134 aa (pre-proBNP) que se escinde en un péptido de 108 aa (pro-BNP) y un péptido señal de 26 aa Al pasar a la circulación se escinde en un fragmento aminoterminal inactivo o pro-BNP (76 aa) y el fragmento carboxiterminal o BNP (biológicamente activo)

Bioquímica del NT-proBNP -26 aminoácido 108 cardiomiocito pre-proBNP 1 108 -26 -1 proBNP señal 1 76 77 108 Id.-No. 1 299 832 1 489 020 1 552 007 1 777 866 1 777 882 Bottle 1 2 Contents Buffer 4 x 15 mL Antibody 4 x 18 mL Buffer 3 x 70 mL Antibody 3 x 84 mL Buffer 6 x 16.5 mL Antibody 6 x 20 mL Buffer 3 x 250 mL Antibody 3 x 300 mL Analyzer Roche/Hitachi 704, 717, 911/912 Roche/Hitachi 717, 911/912 Roche/Hitachi 917, Modular P Roche/Hitachi 747 sangre NT-proBNP BNP La secreción de proBNP y BNP como respuesta a un aumento de tensión sobre la pared miocárdica es equimolar Product Also required: Precinorm® RF Precipath® RF Precimat® RF Id.-No. 1 171 275 1 661 396 1 447 971 Kit Size 3 x 1 mL 3 x 0.5 mL Stability Shelf life Reagents on board Calibration 15 months 35 days 28 days

Bioquímica del NT-proBNP —COOH H P L G S A Y T R K M V Q C F D I H2N— 1 10 70 76 80 90 100 108 proBNP Escisión H2N— —COOH S P K M V Q G C F R D I L H H2N— H P L G S A Y T R 1 10 70 76 NT-proBNP BNP —COOH

Péptido natriuretico C (CNP) Asp Arg Ile Gly Phe Ser Leu 1 H2N Lys 5 HOOC 6 22 Cys Met 15 10 20 Estructura: existen dos formas diferentes, una de 22 aa y otra de 53 aa. Difiere del ANP y BNP en que no tiene la cadena polipeptídica del extremo carboxiterminal Se sintetiza predominantemente en las células del endotelio vascular (también en cerebro, riñón, corazón y pulmón) El estimulo para su liberación es la distensión mecánica que ejerce la sangre sobre el endotelio vascular Aunque no se conoce con total exactitud su función, parece tener efectos vasodilatadores y antiproliferativos sobre el músculo liso preferentemente a nivel local

Urodilatina Estructura: se trata de una forma ligeramente ampliada del ANP con un total de 32 aa (ANP + 4 aa) Se sintetiza en las células renales y se excreta con la orina El estimulo para su liberación se desconoce (?) Su función principal parece ser la regulación de la reabsorción de agua y sodio a nivel de los túbulos colectores (?)

Degradación en lisosomas ANP NPR-A GMPc + BNP Efectos biológicos NPR-B NPR-C CNP Endocitosis Degradación en lisosomas ANP, BNP y CNP

DEGRADACIÓN DE PEPTIDOS NATRIURETICOS (otras alternativas) Mediante endopeptidasas neutras (metaloproteínas de Zn), localizadas en elevada concentración en túbulo contorneado proximal endotelio vascular músculo liso miocitos cardiacos

Tres rutas de degradación en los lisosomas

ELIMINACION DE LOS FRAGMENTOS N-terminales DE LOS PEPTIDOS NATRIURETICOS Se filtran por vía renal (tamaño molecular pequeño) La correlación negativa observada entre los niveles de NT- proBNP y el aclaramiento de creatinina confirma esta vía de eliminación La cuantificación tanto del NT-proBNP como del NT-proANP en orina podría ayudar en el diagnóstico de la Insuficiencia Cardiaca (?)

Efectos biológicos de los PN sobre el sistema cardiovascular Disminución de la resistencia vascular periférica Aumento de la permeabilidad vascular Inhibición de la endotelina I Efectos antiproliferativos sobre el músculo liso Efecto final : VASODILATACION

Efectos biológicos de los PN sobre el riñón Inhibición de la secreción de renina-angiotensina Dilatación de las células mesangiales Dilatación de la arteriola renal aferente Constricción de la arteriola renal aferente Efecto final: AUMENTA EL FILTRADO GLOMERULAR

Efectos biológicos de los PN sobre la corteza suprarrenal Inhibición de la sístesis de Aldosterona Aumenta la eliminación de Na (natriuresis) Aumento de la diuresis Efecto final: DISMINUYE LA SOBRECARGA CIRCULATORIA

Efectos biológicos de los PN sobre el Sistema Nervioso Sistema Nervioso Central Disminuye la secreción de corticotropina y vasopresina Reduce la avidez por la sal y la ingesta de agua Sistema Nervioso Autónomo Disminución del tono simpático

Funciones de los péptidos natriuréticos Aumento del volumen sanguíneo Osmolalidad plasmática  Eliminación de agua Eliminación de sodio + - Dilatación miocárdica - + Filtración glomerular Vasopresina ANP / BNP + - Resistencia vascular periférica Id.-No. 1 299 832 1 489 020 1 552 007 1 777 866 1 777 882 - Bottle 1 2 Contents Buffer 4 x 15 mL Antibody 4 x 18 mL Buffer 3 x 70 mL Antibody 3 x 84 mL Buffer 6 x 16.5 mL Antibody 6 x 20 mL Buffer 3 x 250 mL Antibody 3 x 300 mL Analyzer Roche/Hitachi 704, 717, 911/912 Roche/Hitachi 717, 911/912 Roche/Hitachi 917, Modular P Roche/Hitachi 747 + + + Renina Angiotensina II Aldosterona - Pérdida de sodio Product Also required: Precinorm® RF Precipath® RF Precimat® RF Id.-No. 1 171 275 1 661 396 1 447 971 Kit Size 3 x 1 mL 3 x 0.5 mL Stability Shelf life Reagents on board Calibration 15 months 35 days 28 days

¿Por qué el péptido natriurético BNP y no el ANP? Localización cardíaca Aurícula Ventrículo Secreción cardíaca basal ++ + Respuesta de la transcripción genética al estímulo lenta rápida Aumento en relación con la insuficiencia cardíaca +++ Vida media (min) 3 20

Liberación cardíaca de los péptidos natriuréticos Corazón normal Insuficiencia cardíaca ANP NT-proANP hipertrofia ANP NT-proANP BNP NT-proBNP BNP NT-proBNP El corazón normal segrega (NT-pro)ANP y, en menor medida, también (NT-pro)BNP. Esta es la razón por la que se detecta (NT-pro)BNP en la sangre de sujetos sanos. En la insuficiencia cardíaca se liberan (NT-pro)ANP y en mucha mayor cantidad (NT-pro)BNP, lo que provoca un mayor gradiente de concentración entre el corazón normal y el afectado. Por ello, (NT-pro)BNP posee una mejor sensibilidad clínica que (NT-pro)ANP.

El NT-proBNP frente al BNP Utilidad clínica Comparable Vida media (min) 20 60-120 Concentración plasmática + +++ Variación intraindividual ++ Estabilidad in vitro a cualquier temperatura Resistencia a ciclos de congelación/descongelación - 2-3 ciclos

“EN SITUACIONES NO AGUDAS” “EN SITUACIONES AGUDAS” Diagnóstico de la Insuficiencia Cardiaca: Cut-off’s del proBNP en función del colectivo de pacientes en el que se utilice Atención Primaria “EN SITUACIONES NO AGUDAS” Rule-out Cut-off Hombres= 100 pg/ml Mujeres= 150 pg/ml 125 pg/mL Puerta Urgencias “EN SITUACIONES AGUDAS” 300 pg/mL - no ICC 975 pg/mL - ICC franca ? Basandose en numerosos estudios, los valores de NT-proBNP inferiores a 125 pg/ml son considerados normales. Si bien, se observaron diferencias entre los valores de NT-proBNP para mujeres y hombres sanos, un valor discriminatorio de 125 pg/dl presenta suficiente exactitud diagnóstica. Los valores de NT-proBNP inferiores a 125 pg/ml permite descartar la insuficiencia cardiaca con un alto grado de certeza. El mismo criterio se aplica a pacientes asintomáticos con disnea. Los valores de NT-proBNP superiores a 125 pg/ml pueden indicar una insuficiencia cardiaca precoz y van acompañada de riesgo de sufrir complicaciones cardiacas. En caso de requerirse decisiones especificas según el sexo, puede emplearse un valor discriminatorio de 100 pg/ml para hombres y de 150 pg/ml para mujeres 300 pg/mL Executive summary of the guidelines on the diagnosis and treatment of acute heart failure .The Task Force on Acute Heart Failure of the European Society of Cardiology .European Heart Journal Feb 2005

Estudio ICON. Am Coll Cardiol 2005

Variabilidad biológica de los PN en ausencia de patología cardiaca Intraindividual (CV): BNP 43,6-58,6% NT-proBNP 33,3% Interindividual (CV): BNP 27,9-44,2% NT-proBNP 36,5% En mediciones seriadas se habla de cambios significativos ante aumentos de: BNP 123-169% respecto al valor basal NT-proBNP 92% respecto al valor basal Wu et al. (2003): Am J Cardiol 92:628-31

Factores que afectan a las concentraciones de péptidos natriuréticos Se ha comprobado aumento de su concentración con: Ejercicio intenso Ingesta elevada de sal de forma continuada Inmersión en agua Edad: de 3 a 5 veces más altas en >75 años Mujeres: ligeramente superiores (¿cambios en la estructura y función diastólica?)

Degradación en lisosomas ANP NPR-A GMPc + BNP Efectos biológicos NPR-B NPR-C CNP Endocitosis Degradación en lisosomas ANP, BNP y CNP