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El descubrimiento de la rapamicina (sirolimus) como agente terapéutico se remonta al año 1965, cuando una expedición médica canadiense aisló el principio activo en la arena de la Isla de Pascua, a partir del microorganismo Streptomyces hygroscopicus, y describió sus propiedades antibióticas1. Poco tiempo después se descubrió que este fármaco también podía actuar como un antifúngico y un inmunodepresor2, lo que limitaba su uso como antibiótico pero le confería otras ventajas. Al mismo tiempo, los primeros experimentos que se estaban llevando a cabo en transplante cardíaco demostraron que el uso de diversos inmunodepresores, como la rapamicina o la ciclosporina, no sólo disminuía el rechazo inmunitario3, sino que reducía la capacidad reactiva de las células musculares lisas de los vasos después de una agresión mecánica4. El Dr. Andy Marks, que entonces estaba trabajando en nuestro grupo en el área de trasplante cardíaco, se interesó por el mecanismo de acción de esta sustancia y describió su capacidad para inhibir la proliferación en una línea celular miogénica5. Estas observaciones impulsaron la investigación de las bases moleculares implicadas en su acción farmacológica, y en 1995 se publicó un estudio que describe que la inhibición de la rapamicina sobre la proliferación celular se debe al bloqueo que este fármaco ejerce sobre la transición de la fase G1 a la fase S del ciclo celular6.
Todos estos hallazgos dieron lugar a numerosos trabajos de investigación en nuestro laboratorio sobre el efecto de la rapamicina en el ciclo celular y en la migración de las células musculares lisas utilizando diversos modelos in vitro7,8. Una de las observaciones más importantes que se derivaron de estos estudios fue la demostración de que la actividad de la rapamicina sobre la capacidad proliferativa de las células musculares lisas estaba mediada por su acción sobre la p279-11. La p27 es una ciclina moduladora del ciclo celular, de manera que su activación inhibe la proliferación de la célula. Nuestro grupo describió, en el año 1996, que el efecto bloqueador de la rapamicina sobre la proliferación de la célula muscular lisa y su posterior migración era debido a que aumentaba significativamente la concentración de p27. Pocos años después, la Dra. Roqué demostró en nuestro laboratorio que la inhibición que ejerce la rapamicina sobre la hiperplasia intimal estaba también mediada por mecanismos independientes de la p2712. De esta forma, aunque muchos de los aspectos moleculares involucrados en el mecanismo antiproliferativo de la rapamicina los habíamos observado en los años noventa, el conjunto de los resultados sobre el mecanismo de acción de este principio activo en la célula proliferativa, dependientes e independientes de p27, aparecieron unos años más tarde8,10-12.
El efecto modulador de la p27 sobre el ciclo celular ha resultado ser también muy importante para el desarrollo de determinados tipos de cánceres13-16, ya que constituye un sistema de regulación no redundante, lo que le hace ser particularmente sensible a las mutaciones. En la figura 1 se expone un esquema de las fases que constituyen el ciclo celular normal y los factores involucrados en su puesta en marcha (factores de crecimiento), su ejecución (genes) y su regulación (ciclinas). La enorme complejidad de la maquinaria que participa en la correcta ejecución del ciclo celular es la responsable de que el control farmacológico de la proliferación sea extremadamente difícil. Así, por ejemplo, nuestro enfoque previo basado en el bloqueo de determinados factores de crecimiento, como el TGF-beta, para prevenir la proliferación de la célula muscular lisa, fracasó por la redundancia del sistema. También fracasaron las aproximaciones experimentales basadas en el uso de oligonucleótidos antisentido dirigidos a inhibir la expresión genética, porque el bloqueo de ciertos oncogenes se acompañaba de la sobreexpresión de otros. Sin embargo, la mutación de la p27 puede originar la transformación neoplásica de la célula, lo que demuestra que no se trata de un sistema redundante y convierte a esta ciclina en una diana terapéutica de especial interés.
Fig. 1. Esquema representativo de las fases consecutivas del ciclo celular en una célula proliferativa y de los factores determinantes de su puesta en marcha (factores de crecimiento como el FGF, el TGF-beta, etc.), su ejecución (oncogenes del tipo C-Fos, C-Myc, etc.) y su regulación (ciclinas). Tomada de Circulation 1998;98:82-9; Circulation 1998;97:181-7 y Arterioscler Thromb Vasc Biol 1998;18:333-8.
El hecho de que la rapamicina fuera capaz de actuar específicamente sobre la p27 despertó grandes expectativas sobre su potencial farmacológico. En este contexto, decidimos emprender un estudio in vivo utilizando un modelo porcino para abordar el problema de la proliferación celular tras angioplastia. Los primeros resultados fueron obtenidos en colaboración con el Dr. Gallo, que estaba trabajando en nuestro laboratorio, y demostraban que la rapamicina inhibía eficazmente el engrosamiento intimal en la coronaria descendente anterior porcina después de la angioplastia17 (fig. 2). El efecto de la rapamicina sobre la preservación de la luz arterial en este modelo estaba asociado a un aumento de la concentración de p27 en la arteria, lo que constituía la primera evidencia in vivo de su acción molecular en esta localización. La utilización de la resonancia magnética nos permitió llevar a cabo un seguimiento detallado de los cambios morfológicos de la arteria tras practicar la angioplastia sin necesidad de sacrificar al animal18.
Fig. 2. Efecto inhibidor de la rapamicina sobre el engrosamiento de la neoíntima en la coronaria descendente anterior tras practicar angioplastia en un modelo experimental porcino, según imágenes obtenidas por resonancia magnética nuclear. Tomada de Gallo R, et al17.
Los laboratorios farmacéuticos que hasta ese momento nos habían proporcionado la rapamicina para el desarrollo de este gran proyecto experimental, y debido a problemas económicos vendieron el producto a otra compañía farmacéutica. Nuestro proyecto incluía la utilización de stents recubiertos con rapamicina capaces de liberar el principio activo específicamente en el lugar de la lesión aterosclerótica en un modelo porcino in vivo. En la figura 3 se expone el diseño de este tipo de dispositivos recubiertos. La cesión de la rapamicina a otro laboratorio fue la causa de que no pudiéramos proseguir con el estudio y de que la idea fuera desarrollada por otros 2 grupos, que describieron el efecto protector de los stents recubiertos con rapamicina sobre la hiperplasia intimal en cerdos19 y sobre la reestenosis post-stent en humanos20. En la figura 4 se expone, a partir de un corte histológico arterial, la gran reducción de la hiperplasia observada en la arteria tratada con el stent recubierto con rapamicina. El uso de los stents recubiertos con rapamicina en el estudio humano dirigido por el Dr. Souza en Brasil20, en un grupo de 30 pacientes con angina, se asoció a una tasa de reestenosis post-stent del 0%. En un estudio, que se publicó pocos meses después21, la tasa de reestenosis post-stent tras un año de seguimiento estuvo en torno al 5% cuando se utilizaron los dispositivos recubiertos con rapamicina, frente a un 30% de reestenosis en los stents convencionales. El efecto protector de la rapamicina sobre la tasa total de reestenosis post-stent obtenida en el estudio SIRIUS se observa en la figura 5. Es interesante señalar que en el subgrupo de pacientes diabéticos incluidos en el estudio SIRIUS también se produjo una reducción muy significativa de la tasa de reestenosis en los enfermos a los que se implantó un stent recubierto.
Fig. 3. Imagen de un stent diseñado para liberar rapamicina (sirolimus) de manera específica en el lugar de la lesión aterosclerótica, una vez que el dispositivo se coloca intravascularmente. Tomada de N Engl J Med 2002;346:1770-1.
Fig. 4. Corte histológico de una arteria porcina después de haberse colocado un stent convencional (imagen de la izquierda) o un stent recubierto con rapamicina (imagen de la derecha). Obsérvese cómo la utilización del dispositivo intravascular liberador de rapamicina se asoció a una inhibición significativa de la proliferación celular post-stent y a una importante mejoría de la preservación de la luz arterial. Tomada de Circulation 2001;104:1188-93.
Fig. 5. Efecto de la rapamicina (sirolimus) sobre la tasa total de reestenosis post-stent en humanos, según resultados del estudio clínico SIRIUS. El uso de stents recubiertos con rapamicina se acompañó de una drástica reducción de la tasa de reestenosis, tanto en la zona vascular intra-stent como en la zona intrasegmento.
Existen múltiples estudios clínicos que demuestran que la cirugía de revascularización en pacientes diabéticos con enfermedad multivaso se asocia a un pronóstico mejor que el tratamiento médico (fig. 6). Así, por ejemplo, en el estudio BARI22 se demuestra que la supervivencia a largo plazo tras cirugía de revascularización en pacientes diabéticos es significativamente más alta que la que se observa en pacientes sometidos a angioplastia, una diferencia que no se produce en pacientes no diabéticos. Resultados similares se han obtenido en muchos otros ensayos clínicos, como los estudios EMORY, MAHI, DUKE y NNE23. En el estudio ARTS, el pronóstico de los pacientes diabéticos sometidos a cirugía de revascularización fue también significativamente mejor que el de los pacientes con stent. Estas características particulares en su respuesta al tratamiento convierten a los enfermos diabéticos con enfermedad aterosclerótica en un grupo interesante de pacientes para investigar alternativas terapéuticas basadas en el uso de stents recubiertos.
Fig. 6. Relación de riesgo entre la intervención coronaria percutánea y la cirugía sobre la supervivencia a largo plazo de pacientes diabéticos sometidos a revascularización, según resultados de los estudios clínicos EMORY, MAHI, DUKE, BARI y NNE. En todos estos estudios, la cirugía se ha asociado sistemáticamente a un mejor pronóstico que la intervención coronaria percutánea en los pacientes diabéticos. Tomada de Niles NW, et al23.
En este sentido, nuestro grupo ha sido propuesto para liderar uno de los proyectos clínicos más ambiciosos en el estudio de la revascularización. Se trata del estudio FREEDOM (Future REvascularization Evaluation in patients with Diabetes mellitus: Optimal management of Multivessel disease), del cual formó parte como Director del Comité Ejecutivo, y que ya ha sido presentado al Instituto Nacional de la Salud de los EE.UU. Este amplio ensayo clínico aleatorio y prospectivo tiene como principal objetivo determinar la estrategia de revascularización coronaria óptima en pacientes diabéticos con enfermedad coronaria arterial multivaso. Se espera que los resultados de este estudio tengan una gran repercusión sobre el manejo de la enfermedad aterosclerótica en este grupo de pacientes.
El estudio de agentes farmacológicos que, como la rapamicina, pueden actuar sobre el ciclo vital celular y modificar su tasa proliferativa, actuando en distintas dianas de la maquinaria molecular implicada en la división de la célula, está despertando un gran interés científico por su posible aplicabilidad clínica. En la búsqueda de estos agentes se han encontrado fármacos, como el paclitaxel, capaces de interferir en la fase M de la división celular, actuando sobre los microtúbulos y alterando, de esta manera, la multiplicación normal de la célula. Nuestro grupo ha sido pionero en el estudio de la rapamicina, desde que se iniciaron las primeras investigaciones in vitro hasta que se ha llevado a un contexto clínico, y ha aportado un gran número de publicaciones científicas que reflejan las distintas fases de la investigación con esta molécula. Más allá del estudio de los factores que intervienen en la formación y organización del trombo, que está siendo objeto de una investigación activa, el impacto terapéutico de estos fármacos puede ser muy importante cuando se actúa sobre estos procesos. La utilización de agentes orales capaces de modificar la historia natural de la enfermedad aterosclerótica es un reto que debemos afrontar los cardiólogos en los próximos 5 años.
Correspondencia: Dr. Valentín Fuster.
Mount Sinai Medical Center.
1 Gustave L. Levy Place-Box 1030. New York, NY 10029-6574. USA.