Marcadores de estrés oxidativo, capacidad antioxidante y estructura pulmonar en ratas expuestas a hipoxia intermitente

Abstract

La exposición a gran altitud geográfica (> 2500 msnm) genera hipoxia hipobárica, lo que induce una respuesta vasoconstrictora pulmonar hipóxica (VPH). La VPH crónica se ha asociado a estrés oxidativo (EO), remodelamiento vascular y en ocasiones, hipertrofia del ventrículo derecho, lo que podría derivar en hipertensión arterial pulmonar (HAP). Durante las últimas décadas, el desarrollo de la minería en Chile se ha sustentado en la explotación en faenas sobre los 4000 msnm, donde existen turnos laborales de 4, 7 o más días en altitud con descanso de igual cuantía a nivel del mar, comprometiendo a más de 60.000 trabajadores. A pesar del monitoreo médico de los trabajadores mineros, no se tiene un conocimiento acabado acerca de los mecanismos involucrados en las respuestas pulmonares a corto y largo plazo. Investigaciones en modelos animales permiten realizar estudios mas acabados de mecanismos fisiopatológicos tras exponerlos in vivo a un ambiente hipobárico. En esta Tesis se propusieron las siguientes hipótesis: a) Hipoxia intermitente (HI) de corta duración no produce EO, ni remodelamiento vascular pulmonar, pero sí aumento de expresión y actividad de enzimas antioxidante (AO) y HIF 1 y 2; y b) HI crónica produce EO y remodelamiento vascular pulmonar, junto a una mayor expresión y actividad de enzimas AO y HIF 1 y 2. Se utilizaron ratas Wistar machos adultos, expuestas a una altura simulada de 4.600 m, equivale a 428 torr, por 4 d y luego a 750 torr (~nivel de mar) por 4 d, lo que equivale a un ciclo de exposición. Estas se dividieron en 4 grupos: 2 grupos hipóxicos expuestos a 4 y 12 ciclos, definidos como hipoxia hipobárica intermitente aguda (HIA) y crónica (HIC), respectivamente, los cuales se compararon con 2 grupos controles de edad equivalente mantenidos en normoxia. HIA presentó un aumento de la actividad de catalasa (CAT), disminución de glutatión peroxidasa, aumento de EO y remodelamiento de arterias pequeñas (mayor espesor de la capa muscular y menor diámetro del lumen). En contraste, HIC tuvo disminución de la actividad CAT, aumento de EO y remodelamiento vascular de arterias medianas y grandes (mayor espesor de la capa muscular y adventicia). En este estudio concluimos que la hipoxia hipobárica intermitente induce remodelamiento vascular, estrés oxidativo y cambios en el balance oxidativo, dependendientes del tiempo de exposición a altura. Este estudio aporta al conocimiento sobre los efectos pulmonares de la hipobaria en turnos laborales.

Exposure to high altitude (> 2500 masl) induces hypobaric hypoxia, with a hypoxic pulmonary vasoconstrictor response (HPV). Chronic HPV determines pulmonary hypertension (PH), vascular remodeling and, ultimately, right ventricular hypertrophy, which is associated with oxidative stress (OS). During the last decades, the development of mining enterprises in Chile has been supported by exploitation activities above 4000 m, with work shifts of 4, 7 or more days in altitude, with resting periods of equivalent amount of time at sea level, compromising a large amount of workers (>60,000). Despite medical monitoring of the mining workers, the knowledge about the mechanisms involved in lung responses at short and long term is incomplete. Studying animal models allows us to perform tests of molecular biology and histology, after in vivo exposure to simulated hypobaric environment (hypobaric chamber). In this study, we used a rat model and hypothesized that: a) Short-term intermittent hypoxia (IH) does not produce OS, nor pulmonary vascular remodeling, but increase the antioxidant enzymatic (AE) expression and activty, and expression of HIF1 and 2; b) Long-term IH produces OS and pulmonary vascular remodeling, with increase expression and activity of AE, and expression of HIF1 and 2, when compared with their respective controls. In this thesis we use adult male Wistar rats, exposed to a simulated altitude of 4,600 m, equal to 428 torr, for 4 days and to 750 torr (~sea level) for 4 days, which define cycle of exposure. These rats were divided in 4 groups: 2 hypoxic groups exposed to 4 and 12 cycles defined as acute intermittent hypobaric hypoxia (AIHH) and chronic intermittent hypobaric hypoxia (CIHH) respectively, which were compared with 2 control groups, age-matched maintained in normoxia. AIHH showed an increase in catalase (CAT) activity, a decrease in glutathione peroxidase, an increase in OS and remodeling of distal arteries (increased thickness of the muscular layer and decreased lumen). In contrast, CIHH showed a decreased CAT activity, increased OS and vascular remodeling of medium to large arteries (thicker muscular layer and adventitia). In this study, we conclude that IHH induce vascular remodeling and oxidative balance alterations, depending on the length of exposure. This study contributes with knowledge about the pulmonary effects of working shifts at hypobaria.