Estrés oxidativo en la aterosclerosis carotídea y biomarcadores pronósticos relacionados en el desarrollo de ictus

Abstract

A direct consequence of atherosclerotic disease is the development of stroke. However, the natural evolution of atherosclerotic lesions with the same degree of stenosis is completely different in symptomatic patients (with a greater risk of recurrence) than in asymptomatic patients. This implies the existence of two types of carotid disease: a stable form (unlikely to produce stroke) and an unstable form (not necessarily more stenotic) with a high risk of producing symptoms. Oxidative stress has shown a clear influence on the development of atheromatous plaques through damage to the vascular endothelium. The aim of this work is to analyze the implication of the redox situation in atherosclerotic pathology, its relationship with plaque vulnerability and the presence of neurological symptoms. For this purpose, a prospective observational study was carried out in which samples of patients who underwent carotid thromboendarterectomy in the Angiology and Vascular Surgery Department of the Hospital Clínico Universitario de Valladolid who met NASCET criteria in 2020 were analyzed. Methodologically, a descriptive analysis of the clinical-demographic characteristics and the presence of neurological symptoms was performed. An ultrasound study and computed tomography angiography were performed to determine the anatomical and hemodynamic characteristics of the atheromatous plaque preoperatively to establish the degree of carotid stenosis. Related serum biomarkers were determined, including lipid profile parameters, uric acid, markers of inflammation and tissue hypoperfusion. In conjunction, oxidative stress markers were measured in atheroma plaque for the assessment of antioxidant capacity (FRAP, ABTS and uric acid), antioxidant defenses (superoxide dismutase and catalase), oxidative damage (lipid peroxidation and DNA damage) and mitochondrial energy dysfunction (lactate). Analysis of serum biomarkers reveals differences in uric acid determination, finding significantly higher levels in patients with non-calcified and vulnerable plaques. The analysis of oxidative stress markers in atheroma plaque reveals that calcified atheroma plaques have greater antioxidant capacity in the ABTS parameter (p=0.007) and FRAP, while uric acid levels behave inversely; greater antioxidant defense in the measurement of superoxide dismutase activity (p=0.049) and catalase activity; less oxidative damage in DNA damage and lipid peroxidation, and less oxidative damage in DNA damage and lipid peroxidation. Our study provides insight into the underlying oxidative stress state of carotid atheroma plaque, providing complete information on the stroke risk of a patient with carotid stenosis regardless of the degree of stenosis. The results explain why non-calcified atheroma plaques are highly vulnerable and more likely to develop neurological complications. This is the first study to demonstrate a relationship between the involvement of oxidative stress, with a large number of biomarkers in atheroma plaque, and the development of stroke in atherosclerotic patients.

Una consecuencia directa de la enfermedad aterosclerótica es el desarrollo de ictus. Sin embargo, la evolución natural de las lesiones ateroscleróticas con el mismo grado de estenosis es completamente diferente en los pacientes sintomáticos (con mayor riesgo de recurrencia) que en los asintomáticos. Esto implica la existencia de dos tipos de enfermedad carotídea: una forma estable (con poca probabilidad de producir ictus) y otra inestable (no necesariamente más estenótica) con un alto riesgo de producir síntomas. El estrés oxidativo ha demostrado una clara influencia en el desarrollo de las placas de ateroma por los daños provocados en el endotelio vascular. El objetivo de este trabajo es analizar la implicación de la situación redox en la patología aterosclerótica, su relación con la vulnerabilidad de la placa y la presencia de clínica neurológica. Para ello, se realizó un estudio observacional prospectivo donde se analizaron muestras de pacientes intervenidos de tromboendarterectomía carotídea en el servicio de Angiología y Cirugía Vascular del Hospital Clínico Universitario de Valladolid que cumplían criterios NASCET en el año 2020. Metodológicamente se efectúo un análisis descriptivo de las características clínico-demográficas y la presencia de sintomatología neurológica. Se realizó un estudio ecográfico y angiografía mediante tomografía computarizada para la determinación de las características anatómicas y hemodinámicas de la placa de ateroma en el preoperatorio para establecer el grado de estenosis carotídea. Se determinaron biomarcadores séricos relacionados, incluyendo parámetros de perfil lipídico, ácido úrico, marcadores de inflamación e hipoperfusión tisular. Conjuntamente, se midieron marcadores de estrés oxidativo en placa de ateroma para la evaluación de la capacidad antioxidante (FRAP, ABTS y ácido úrico), las defensas antioxidantes (superóxido dismutasa y catalasa), el daño oxidativo (peroxidación lipídica y daño al ADN) y la disfunción energética mitocondrial (lactato). El análisis de biomarcadores séricos revela diferencias en la determinación de ácido úrico, encontrando niveles significativamente superiores en pacientes con placas no calcificadas y vulnerables. El análisis de marcadores de estrés oxidativo en placa de ateroma revela que las placas de ateroma calcificadas tienen mayor capacidad antioxidante en el parámetro ABTS (p=0,007) y FRAP, mientras que los niveles de ácido úrico se comportan de forma inversa; mayor defensa antioxidante en la medición de actividad superóxido dismutasa (p=0,049) y actividad catalasa; menor daño oxidativo en daño al DNA y peroxidación lipídica y menor disfunción del metabolismo energético en la cuantificación de lactato (p=0,001). Además, los pacientes con sintomatología neurológica presentaron menor capacidad antioxidante en ABTS y FRAP y de forma inversa el ácido úrico, mayor peroxidación lipídica y mayor alteración del metabolismo energético. Nuestro estudio permite conocer el estado de estrés oxidativo subyacente en la placa de ateroma carotídea, aportando una información completa del riesgo de ictus de un paciente con una estenosis carotídea con independencia de su grado de estenosis. Los resultados explican por qué las placas de ateroma no calcificadas son altamente vulnerables con mayor probabilidad de desarrollar complicaciones neurológicas. Es el primer estudio en el que se evidencia una relación entre la implicación del estrés oxidativo, con gran número de biomarcadores en placa de ateroma, y el desarrollo de ictus en pacientes ateroescleróticos.