La isquemia y la anoxia causan daño a nivel molecular y celular que conduce a enfermedades y mortalidad. La isquemia inicia una cascada de eventos que incluyen la generación de especies reactivas de oxígeno, la activación de vías de señalización, y la expresión de citoquinas y moléculas de adhesión. Estos eventos moleculares y celulares tempranos conducen a una respuesta inflamatoria tardía que puede causar más daño. Mientras que los radicales libres de oxígeno jue

1. La Biología Molecular del Daño IsquémicoLa Biología Molecular del Daño Isquémico
Fernando López-NeblinaFernando López-Neblina
Cirujano / InvestigadorCirujano / Investigador
Facultad de Medicina Mexicali, UABCFacultad de Medicina Mexicali, UABC

2. La isquemia y la anoxia principales enfermedades que causan
mortalidad en México.
Enfermedades cardiovasculares, (infarto e isquemia cardiaca, el
accidente vascular cerebral (tomboembolias), hipoxia neonatal,
hemorragia ginecológica y choque hemorrágico por accidentes y
violencia.

3. ISQUEMIAISQUEMIA
CélulasCélulas
ParénquimaParénquima
VasculaturaVasculatura
(Células Endoteliales)(Células Endoteliales)
Respuesta InflamatoriaRespuesta Inflamatoria
REPERFUSIONREPERFUSION
OO22 OO22

4. Ischemia
ATP
Gycolisis
Protein
Synthesis
Lipid deposits
Phospholipase A2
Production
a) Lysophospholipids
b) Leukotrienes
c) Prostaglandins
d) Proteases
Na-K
Pump
Influx iCa++
Water Outflux
K
Glucogen pH
Cellular edema
Lost microvilli
R.E. Edema
Myelin figures
Nuclear
Chromatin
packaging
Intracellular
Release of
lysosomal enzymes
Basofilia
Nuclear changes
Protein digestion
Membrane Damage
Release and influx
of iCa++
Ca++
in Mitocondria
Enzyme Release &
Activation (CPK &
LDH)iCaiCa++++
Isquemia:Isquemia:
•Lost of membrane phospholipids
•Increased Degradation
•Decreased synthesis
•Cytoskeleton alterations
•Degradation products of lipids
Other EfectsOther Efects
eg.eg.
RibosomalRibosomal
separationseparation

8. Reperfusion: Don’t need active protein transcription
They are activated by the release of iCaiCa++++
Most molecules are lipids or pre synthesized proteins
Eicosanoids
Prostaglandins
Tromboxanes
Leukotrienes
PAF
Require active transcription and protein synthesis
Activated by iCa++iCa++ and products and mediators resulting
from from the immediate events
In general these molecules are proteins
Adhesion Molecules
Cytokines
Nitric Oxide
P-Selectin
NO
Require active transcription and protein synthesis
Activated and regulated by early mediators.
In general the involved molecules are proteins
Parenchyma & endothelium
Endothelium & Neutrophils
Parenchyma
Macrophages, Eosinophils
Parenchyma, Fibroblasts
OFR
iCaiCa++++
Complement in Endothelial cell Activation
Adhesion Molecules
Cytokines
Nitric Oxide
Immediate EventsImmediate Events
(molecular &(molecular & cellularcellular level)level)
Early EventsEarly Events
(molecular & cellular)(molecular & cellular)
Late EventsLate Events
(molecular & cellular)(molecular & cellular)

9. OO22 OO22
.-.-

10. 90%
O
90%
O 22
Citocromo c oxidasaCitocromo c oxidasa
44ee
--
OO22
ONOOONOO
2-4 % O2-4 % O22
ee
--
OO22
.-.-
NONO
..
--
MnSODMnSOD
HH22OO22
OHOH..
Fentonreaction
FeFe2+2+
FeFe3+3+
HH22OO
GSHGSHpxpx
NADPNADP NADPHNADPH
GSHGSH GSSGGSSG
Generación of Radicales Libres Oxígeno y ActividadGeneración of Radicales Libres Oxígeno y Actividad
Antioxidante en la Mitocondria después de I/RAntioxidante en la Mitocondria después de I/R

11. Low DoseLow Dose
IntermediateIntermediate
High DoseHigh Dose
MitogenicMitogenic
ProliferativeProliferative
Growth arrestGrowth arrest
SenescenceSenescence
CellCell
DeathDeath
ApoptosisApoptosis
NecrosisNecrosis
ReactiveReactive
OxygenOxygen
SpeciesSpecies

12. PKCPKC
ROSROS
ATMATM
JAKJAK
ERKERK
JNKJNK
p38p38
PI3KPI3K
AKTAKT
PLCPLCγγ11
Gene ExpressionGene Expression
ChangesChanges
STATSTAT
C-JUNC-JUNp53p53
NFkBNFkB
HSF1HSF1
CellCell
SurvivalSurvival
CellCell
DeathDeath
Signaling pathways activatedSignaling pathways activated
by oxidative stressby oxidative stress

13. Signaling pathways activated by oxidative stress andSignaling pathways activated by oxidative stress and
their ultimate cellular outcomestheir ultimate cellular outcomes

14. Stimuli release cytokinesStimuli release cytokines
And other chemoattractantsAnd other chemoattractants
Fotod e rolling y adhesion

15. InflammationInflammation
(Infection, ischemia, shock)
Damage

16. Sites of
Inflammation
Unstimulated Endothelial
Activation
Neutrophil
Activation
Chemotaxis Phagocytosis
Degranulation
Endothelium P-Selectin
E-Selectin
ICAM-1
VCAM-1
Neutrophil Sialyl-Lex
Glycoprotein
Integrins
Target C3R
C3b
Molecular Adhesion Events in InflammationMolecular Adhesion Events in Inflammation

17. The Role of CalciumThe Role of Calcium

19. Ischemia-Reperfusion ResearchIschemia-Reperfusion Research
New ChallengesNew Challenges
EVENT and ModelEVENT and Model
(Shock, Traumatic Brain, liver(Shock, Traumatic Brain, liver
Ischemia, etc)Ischemia, etc)
Time
Depth
Systemic
Organic
Intercellular
Ind. Cellular
Protein Expr
Protein Control
Genetic Manipul
Immediate Early Late
Toll-like ReceptorsToll-like Receptors
IKK / NF-kBIKK / NF-kBCO-CO-
DependentDependent
signalingsignaling
MMIFMMIF
HSPHSP
IL-10IL-10
MAPKMAPK PHOSPHATASESPHOSPHATASES
PhysiologyPhysiology
PathologyPathology
BiochemistryBiochemistry
Cell BiologyCell Biology
SignalingSignaling MolecularMolecular
BiologyBiology
iCa++iCa++
Nitric oxideNitric oxide

20. Prevención del Daño IsquémicoPrevención del Daño Isquémico
Tratamientos Anti ROSTratamientos Anti ROS
Scavengers*
Anti iCa++Anti iCa++
Bloq. de Canales Ca
Bloq. de Canales iCa
Oxido NitricoOxido Nitrico
Compuestoos Nitroso*
Potenciadores *
Moduladores SignalingModuladores Signaling
Inhibidores de MAPK*
Inhibidores de Fosforil*
CO
TLRs
HSP
Anti-AdhesionAnti-Adhesion
Anti-P-selectins*
Antic. vs. CAMs*
Inhibidores of CAMs Act.
Nuevos TratamientosNuevos Tratamientos
siRNAs
IL-10
Comp. Alta EnergíaComp. Alta Energía
Adenosina*
Pyruvato*
Antiproteoliticos-AntiinflamatoriosAntiproteoliticos-Antiinflamatorios
Aminoacidos
Corticoides*
COX-Inhibidores

21. iNOSiNOS
NONO
eNOSeNOS
NONO
(+)
(+)
TLR-4
(-)
TNF-α
( )
mRNA-TNF-α( )
Preconditioning
A2 adenosine
P38 MAPK IL-6
HSP72
HO-1
(+)
T-Cell CD4+
(-)
(-) = Damaging effect
(+) = Protective effect
Hepatocyte
Endothelial cell
Neutrophil
Capillary
Capillary
(+)
Kupffer Cell
Hepatocyte
Hepatocyte
ECM
MMPs
eNOSeNOS
Kupffer Cell
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)

22. ConclusionsConclusions
Nuestras investigaciones previas apoyan la teoría de un mecanismo que involucraNuestras investigaciones previas apoyan la teoría de un mecanismo que involucra
la modulación del perfil de señalización inflamatoria y un potencial dela modulación del perfil de señalización inflamatoria y un potencial de
intervención farmacológica para el antagonista de los Receptores Rianodinintervención farmacológica para el antagonista de los Receptores Rianodin
Dantrolene.Dantrolene.
NucleusNucleus
Cell membraneCell membrane
i [Ca++
]
iCa
SignalingSignaling
transductiontransduction
Inflammatory transcriptome
(mRNA)
Inflammatory Proteome
(mediators of inflammation)
Cytokines and otherCytokines and other
mediators of inflammationmediators of inflammation
InternalInternal
storage of iCastorage of iCa
(SER)(SER)
Mitocondria
Internal Ca Channel
(Ryanodine receptor)
IschemiaIschemia
IschemiaIschemia
DantroleneDantrolene
InhibitionInhibition

23. CONCLUSIONeSCONCLUSIONeS
• Isquemia-Reperfusion (I/R) fenomenoIsquemia-Reperfusion (I/R) fenomeno
complejocomplejo
• Radicales Libres Oxigeno (ROS) juegan unRadicales Libres Oxigeno (ROS) juegan un
papel importante pero no el unicopapel importante pero no el unico
• Los ROS causan dano por si mismos y aLos ROS causan dano por si mismos y a
traves de otros mediadorestraves de otros mediadores
• Los ROS inician varias vias de senalizacionLos ROS inician varias vias de senalizacion
a nivel moleculara nivel molecular
•JAK-STATJAK-STAT
•P53P53
•NFkBNFkB
•ERK,JNK, p38, c-JUNERK,JNK, p38, c-JUN

24. CONCLUSIONSCONCLUSIONS
• Las vías de señalización inician la expresión genética deLas vías de señalización inician la expresión genética de
mediadores:mediadores:
•Expresión de CitoquinesExpresión de Citoquines
•Expresión de Adhesión MoléculasExpresión de Adhesión Moléculas
•Activación de iNOSActivación de iNOS
• Abordajes terapéuticos se pueden utilizar para modularAbordajes terapéuticos se pueden utilizar para modular
la expresión y actividad de esos mediadores.la expresión y actividad de esos mediadores.
• Los abordajes terapéuticos combinados podrian ser deLos abordajes terapéuticos combinados podrian ser de
beneficiobeneficio
““A pesar de los avances que se han logrado, muchosA pesar de los avances que se han logrado, muchos
estudios son aun necesarios para obtener mejoresestudios son aun necesarios para obtener mejores
resultados clínicos… y aun hay gran cantidad deresultados clínicos… y aun hay gran cantidad de
mediadores por estudiar y nuevos retos por alcanzar…”mediadores por estudiar y nuevos retos por alcanzar…”

25. GraciasGracias
Preguntas?Preguntas?
Fernando López NeblinaFernando López Neblina
044-686-136-1683044-686-136-1683
flneblina@yahoo.comflneblina@yahoo.com