Hospital Clinicoquirúrgico "Abel Santamaría Cuadrado"
Pinar del Río

Estrés oxidativo. Enfermedad pulmonar obstructiva crónica y tabaquismo

Dr. José Luis Fernández González,1 Dr. Ariel E. Delgado Rodríguez,2 Dr.Rafael García Portela,3 Dr. Carlos Brown Sotolongo,4 Dr. Oleg León Pimentel4 y Dra. Heydi Flores Podadera5

Resumen

Se realizó un estudio prospectivo, longitudinal y descriptivo, para conocer el comportamiento del estrés oxidativo en una muestra de 80 individuos con edades entre 45 y 65 años, y divididos a partes iguales en 4 grupos de estudio: I. Individuos aparentemente sanos, no fumadores; II. Sujetos aparentemente sanos, fumadores; III. Pacientes con enfermedad pulmonar obstructiva crónica, fumadores; y IV. Pacientes con enfermedad pulmonar obstructiva crónica, exfumadores, los 2 primeros grupos seleccionados del Policlínico Docente "Primero de Enero" de Consolación del Sur, y los otros 2, de la consulta de Neumología del Hospital Clinicoquirúrgico "Abel Santamaría" de Pinar del Río, en el período comprendido desde el 1ro de septiembre de 1999 al 31 de marzo del 2002. A todos se les determinó concentración sanguínea de malonildialdehído, actividad de catalasa y actividad de superóxido dismutasa, y se categorizaron según edad y sexo. Se concluyó que la enfermedad pulmonar obstructiva crónica predominó en edades superiores a 55 años, y en pacientes masculinos. Los marcadores de estrés oxidativo malonildialdehído, catalasa y superóxido dismutasa se elevaron significativamente en los fumadores con esta enfermedad, disminuyeron en los pacientes con enfermedad pulmonar obstructiva crónica exfumadores, se demostró la importancia del estrés oxidativo en la génesis de dicha entidad, y su estrecha relación con el tabaquismo.

DeCS: ESTRES OXIDATIVO; TABAQUISMO; FACTORES DE RIESGO; RADICALES LIBRES; NEUMOPATIAS OBSTRUCTIVAS; CATALASA/uso terapéutico; SUPEROXIDO DISMUTASA/uso terapéutico.

El estrés oxidativo es un proceso de daño celular, desencadenado por radicales libres, principalmente de oxígeno, que puede afectar uno o varios componentes de la célula (proteínas, carbohidratos, lípidos y/o ácidos nucleicos) y alterar seriamente sus funciones.1,2

En los últimos años, este proceso se ha asociado, cada vez con más frecuencia, a los mecanismos patogénicos de diferentes enfermedades (diabetes mellitus, artritis reumatoidea, fibrosis pulmonar, aterosclerosis, cáncer, enfermedad pulmonar obstructiva crónica -EPOC-, etcétera) y a procesos fisiológicos como el envejecimiento.2,3

Los radicales libres se definen como especies químicas (átomos, iones o moléculas), con orbital electrónico impareado. Esto hace a la molécula muy inestable y, por lo tanto, muy reactiva.2,4,5.

Los organismos están dotados de un sistema formado por varias enzimas, entre estas la superóxido dismutasa (SOD), catalasa (CAT) y glutatión peroxidasa, las cuales intervienen en la reducción de los intermediarios citotóxicos de oxígeno, entonces ocurre la reducción completa de oxígeno, que es el mecanismo fisiológico normal de defensa antioxidante. El grado de daño celular por estrés oxidativo también puede ser cuantificado fielmente por la determinación del malonildialdehído (MDA), que constituye un producto terminal de la peroxidación de lípidos de las membranas celulares.2,6

La EPOC es un término que se utiliza ampliamente para definir varios trastornos específicos con manifestaciones clínicas, alteraciones anatomopatológicas, necesidades patológicas, necesidades terapéuticas y pronósticos diferentes. Todas las formas de EPOC tienen una estrecha relación fisiopatológica con el tabaquismo.7,8

Se plantea que existe un reclutamiento de neutrófilos polimorfonucleares (PMN) hacia los pulmones por la elaboración de factores quimiotácticos alveolares pulmonares (PAM) estimulados por el humo del tabaco. Los PMN, por otro lado, constituyen una de las fuentes más importantes de radicales libres en condiciones de acumulación y activación de estas células.9,10

Por todo lo anterior se decidió realizar un trabajo para conocer el comportamiento del estrés oxidativo en diferentes grupos de individuos: sano, fumadores, los fumadores que padecen EPOC, y exfumadores que la padecen.

Métodos

Se realizó un estudio prospectivo, longitudinal y descriptivo para conocer el comportamiento del estrés oxidativo en pacientes con EPOC fumadores, con EPOC exfumadores, fumadores sin enfermedad conocida asociada, así como un grupo de individuos aparentemente sanos, en el período comprendido entre el 1 de septiembre de 1999 al 31 de marzo del 2002; en el Hospital Clinicoquirúrgico "Abel Santamaría Cuadrado" de la ciudad capital de la provincia de Pinar del Río y en el Consultorio Médico de la Familia No. 20, que pertenece al Policlínico Docente "Primero de Enero" del Municipio Consolación del Sur. La muestra total quedó constituida por 80 sujetos, subdivididos en 4 grupos de individuos con edades comprendidas entre 45 y 65 años de edad.

Las muestras del primer y segundo grupo se seleccionaron del total de 876 pacientes pertenecientes al Consultorio Médico de la Familia No. 20. Los 20 sujetos incluidos en el primer grupo de estudio fueron seleccionados de 68 individuos dispensarizados en el grupo I (sanos), no tenían enfermedad, ni hábitos tóxicos asociados. El segundo grupo (20 pacientes) se conformó a partir de 187 pacientes, dispensarizados en el grupo II (factores de riesgo asociados), porque no tenían enfermedad asociada, pero fumaban entre 10 y 20 cigarrillos diarios, por un período mayor de 10 años. El tercer grupo se constituyó a partir de 432 pacientes atendidos, con EPOC, fumadores de entre 10 y 20 cigarrillos diarios desde hacía más de 10 años y que no presentaban otros hábitos tóxicos, ni enfermedades asociadas. El cuarto grupo de estudio fue seleccionado del total de 453 pacientes y estuvo conformado por 20 sujetos con EPOC, exfumadores por un período mayor de 5 años, pero habían fumado un promedio de 10 a 20 cigarrillos diarios, durante al menos 10 años, antes de abandonarlo por completo y no presentaban otros hábitos tóxicos ni enfermedades asociadas previo al abandono de dicho hábito.

A todos los sujetos del primer y segundo grupos se les realizó estudio espirométrico para descartar enfermedad pulmonar (FEV 1 > 80% del esperado).

El criterio espirómetro seguido para la inclusión de los pacientes con EPOC pertenecientes al tercer y cuarto grupo de estudio fue el siguiente: FEV 1 (% teórico): < 60 - 40 %.Un personal técnico especializado, con 15 años de experiencia, realizó las pruebas espirométricas utilizando un equipo Chestac-25, de tecnología japonesa, en el Laboratorio de Estudios Funcionales Respiratorios del Hospital Clinicoquirúrgico "Abel Santamaría Cuadrado."

A todos los sujetos incluidos en el estudio se les extrajo sangre para efectuar las determinaciones siguientes: concentración de malonildialdehído (MDA), actividad de catalasa (CAT) y actividad de superóxido dismutasa (SOD).

El personal técnico del Departamento de Laboratorio Clínico tomó las muestras según normas técnicas, para la determinación se obtuvo el plasma después de centrifugar a 2 000 rev/min en una centrífuga refrigerada Hitachi modelo HIMAC SRC - 7BA y se conservaron a -200 °C hasta su procesamiento, el cual se realizó por métodos espectrofotométricos, según las Normas PNT/TEC Versión 3, del Centro de Control Biológico del Instituto de Farmacia y Alimentos (IFAL), de Ciudad de La Habana, los resultados se expresaron en nmol/L. El espectofotómetro utilizado para todas las determinaciones fue un Shimadzu UV-160 de tecnología computadorizada.

Aspectos bioéticos. Consentimiento informado

Se informó a cada sujeto los objetivos y características del estudio, y se le solicitó por escrito su consentimiento para participar en el mismo, se les explicó que los resultados obtenidos en la investigación serían utilizados para su exposición en eventos científicos o revistas biomédicas de reconocido prestigio, y que podía abandonar la misma en cualquier momento en que así lo solicitase.

Procesamiento estadístico

Se utilizó el Paquete Estadístico Systat, versión para Windows 98, opciones de diferencias entre medias y test de hipótesis de proporciones, para un nivel de ajuste de a = 0,05.

Resultados

La distribución de la muestra según grupos etáreos, se representa en la tabla 1, donde se observa en el grupo de estudio I (sanos) un predominio estadísticamente significativo (p < 0,01) de sujetos con edades comprendidas entre 45 y 50 y de 51 a 55 años, con 55,00 y 35,00 % respectivamente. En el segundo grupo de estudio (fumadores), el mayor número de pacientes estuvo comprendido en estos mismos grupos etáreos, con 45,00 y 35,00 %, respectivamente, las diferencias fueron altamente significativas (p < 0,01) al compararlos con los grupos de 56 a 65 años. En el tercer (EPOC fumadores) y cuarto (EPOC exfumadores) grupos de estudio, el predominio se encontró a partir de los 56 años de edad, con 85,00 y 65,00 %, respectivamente.

TABLA 1. Distribución de la muestra según grupos etáreos.

Grupos etáreos	Grupo I		Grupo II		Grupo III		Grupo IV
(años)	No.	(%)	No.	(%)	No.	(%)	No.	(%)
45-50	11 *	(55,00)	9 *	(45,00)	0	(0)	3	(15,00)
51-55	7	(35,00)	7	(35,00)	3	(15,00)	4	(20,00)
56-60	0	(0)	3	(15,00)	6 *	(30,00)	5 *	(25,00)
61-65	2	(10,00)	1	(5,00)	11 *	(55,00)	8 *	(40,00)
Total	20	(100,0)	20	(100,0)	20	(100,0)	20	(100,0)

Fuente: Historias clínicas. * p<0,01

El comportamiento del sexo en la muestra estudiada se representa en la tabla 2, en el primer grupo de estudio (sanos), hubo predominio de los hombres (60,00 %) sobre las mujeres (40,00 %), sin diferencias estadísticas significativas entre ambos p > 0,05. En el segundo grupo de estudio (fumadores), también se reportó un mayor número de hombres respecto a mujeres, con 70,00 y 30,00 %, respectivamente, diferencia muy significativa desde el punto de vista estadístico p < 0,01. El tercer grupo de estudio (EPOC fumadores), estuvo compuesto por 13 pacientes del sexo masculino y 7 del femenino, comportamiento este similar al del cuarto grupo de estudio (EPOC exfumadores), en ambos se calculan diferencias estadísticas significativas (p < 0,05).

TABLA 2. Distribución de la muestra según sexo

	Grupo I		Grupo II		Grupo III		Grupo IV
Sexo	No.	(%)	No.	(%)	No.	(%)	No.	(%)
Femenino	8	(40,00)	6	(30,00)	7	(35,00)	7	(35,00)
Masculino	12***	(60,00)	14*	(70,00)	13**	(70,00)	13**	(65,00)
Total	20	(100,0)	20	(100,0)	20	(100,0)	20	(100,0)

Fuente: Historias clínicas.
* p<0,01. ** p<0,05. *** p>0,05.

La figura 1 representa el comportamiento de las concentraciones de malonildialdehído (MDA) en los grupos estudiados. En el grupo de estudio I (sanos), se obtuvo una media de 2,48±0,47 nmol/L; en el segundo grupo de estudio (fumadores) se obtuvo una concentración media de 9,25 ±1,67 nmol/L, que resultó casi 4 veces superior a la del primer grupo estudiado, diferencia esta altamente significativa desde el punto de vista estadístico (p < 0,001); el comportamiento de MDA en los pacientes pertenecientes al tercer grupo de estudio (EPOC fumadores) fue el siguiente: 7,8 veces superior a la media del primer grupo de estudio y 2 veces superior al segundo (X=19,48±3,96 nmol/L), las diferencias estadísticas fueron altamente significativas entre dichos grupos (p < 0,001). La media del cuarto grupo de estudio (EPOC fumadores), fue de 13,36±2,81 nmol/L, unas 5 veces superior al primer grupo de estudio, casi una vez y media superior al segundo, y una vez y media menor que el valor reportado en el tercer grupo, diferencias estas que también resultaron muy significativas estadísticamente, al comparar unos grupos con otros (p < 0,001).

FIG 1. Comportamiento del malonildialdehído.

El comportamiento de la actividad de la catalasa en nuestro estudio se representa en la figura 2, para el primer grupo de estudio (sanos) se observa una media de 45,77±1,46 nmol/L; para el segundo grupo de estudio (fumadores), X = 366,52±13,44 nmol/L, cifra esta 8 veces superior a la del grupo anterior aproximadamente, el tercer grupo de estudio (EPOC fumadores) mostró una media de 611,93 ±10,51 nmol/L, la cual fue más de 13 veces superior a la del primer grupo y una vez y media superior a la del segundo; por último, la media de los valores de actividad de catalasa del cuarto grupo de estudio (EPOC exfumadores) fue de 512,46±15,42 nmol/L, valores estos 11 veces superiores a los del primer grupo, más de una vez superiores al segundo, y una vez inferior al valor encontrado en el tercer grupo de estudio, diferencias estas altamente significativas desde el punto de vista estadístico (p < 0,001).

FIG. 2. Comportamiento de la actividad de catalasa.

La figura 3 muestra el comportamiento de la actividad enzimática de superóxido dismutasa en los diferentes grupos estudiados. El primer grupo de estudio obtuvo una media de 8,44±0,45 nmol/L; para el segundo grupo de estudio, una media de 10,46±0,56 nmol/L, cifra casi una vez y media superior a la anterior, diferencia significativa desde el punto de vista estadístico (p < 0,01). El tercer grupo de estudio mostró una media 2 veces superior a la encontrada en el primer grupo de estudio, y una vez y media superior a la del segundo grupo, diferencias significativas estadísticamente (p<0,01); en el cuarto grupo de estudio se encontraron cifras de actividad enzimática superiores estadísticamente a las reportadas en los 2 primeros grupos de estudio, pero casi una vez inferiores a las encontradas en el tercer grupo de estudio (p < 0,01).

FIG. 3. Comportamiento de la actividad de superóxido dismutasa.

Discusión

El comportamiento de la muestra según grupos etáreos coincide con lo reportado en la bibliografía consultada, la cual plantea que la enfermedad pulmonar obstructiva crónica tiene su mayor incidencia a partir de los 55 años de edad,7,11,12 por los cambios fisiopatológicos que tienen lugar a nivel de la estructura funcional pulmonar. Por otro lado, se reporta la alta incidencia del tabaquismo en edades más tempranas, lo cual origina un fenómeno de causa-efecto entre dicho hábito y la futura progresión del daño pulmonar.13

Los resultados de la tabla 2 coinciden con los reportados en otros estudios, los cuales señalan un predominio de la EPOC en varones, fundamentalmente, por la mayor incidencia en ellos del tabaquismo.14,15

Otros estudios plantean la existencia de niveles inferiores de mecanismos de defensa antioxidante, en animales del sexo masculino respecto al femenino.7,15

Los resultados mostrados en las figuras coinciden plenamente con los reportados en la literatura, los cuales han demostrado que los niveles de MDA, CAT y SOD, son superiores en los individuos fumadores con respecto a los que no practican dicho hábito por la disminución de los mecanismos de defensa antioxidante; así como niveles inferiores de MDA, CAT y SOD en pacientes exfumadores (más de 5 años), con EPOC, en comparación con el otro grupo fumadores con EPOC. Muchas de las sustancias que se liberan durante la combustión del cigarrillo son potentes oxidantes químicos, ya que producen, tanto estas, como sus derivados, irritación a nivel del parénquima pulmonar y estimulan la quimiotaxis, lo cual aumenta la afluencia de polimorfonucleares y macrófagos a dicho tejido, facilitan la activación y la adherencia de dichas células al endotelio vascular, las cuales producen grandes cantidades de radicales superóxido y de enzimas proteolíticas como la elastasa, o de gran poder oxidativo como la mieloperoxidasa. La MDA es un marcador fundamental en el daño por peroxidación lipídica.2,3,7,12,16-19

Es válido señalar que las variaciones de la enzima SOD tuvo particularidades con respecto a otros marcadores de estrés oxidativo analizados, fenómeno este relacionado con el polimorfismo genético de estas enzimas y su diferencia de actividad según distribución hística y localización.2,20

Se concluye que los niveles de MDA, CAT, SOD se elevaron significativamente en los fumadores sin EPOC, en relación con los no fumadores, estos niveles son aún más altos en los fumadores con EPOC, disminuyen en los pacientes con EPOC exfumadores, eso demuestra la importancia del tabaquismo, no sólo en la disminución de las defensas antioxidantes, sino también en la generación de radicales libres.

Summary

A prospective, longitudinal and descriptive study was conducted to know the behavior of oxidative stress in a sample of 80 individuals aged 45-65, who were divided into 4 groups, each with the same number of subjects: I. Apparently sound non-smokers; II. Apparently sound smokers; III. Smokers with chronic obstructive pulmonary disease; IV. Ex-smokers with chronic obstructive pulmonary disease. The first 2 groups were selected at the "Primero de Enero" Teaching Polyclinic, in Consolación del Sur, and the other 2 at the Pneumology Service of "Abel Santamaría" Clinical and Surgical Hospital, in Pinar del Río, from September 1st, 1999, to March 31st, 2002. The concentration of malonyldialdehyde in blood, the catalase activity and superoxide dismutase were determined and categorized by age and sex. It was concluded that chronic obstructive pulmonary disease predominated in individuals over 55 and in males. The markers of malonyldialdehyde oxidative stress, catalase and superoxide dismutase increased significantly in smokers with this disease and decreased among ex-smokers with chronic obstructive pulmonary disease. The importance of oxidative stress in the genesis of this entity and its close relationship with smoking were demonstrated.

Subject headings: OXIDATIVE STRESS; SMOKING; RISK FACTORS; FREE RADICALS; LUNG DISEASE,
OBSTRUCTIVE; CATALASE/therapeutic use; SUPEROXIDE DISMUTASE/therapeutic use.

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    Recibido: 9 de septiembre de 2002 Aprobado: 11 de noviembre de 2002.
    Dr. José L. Fernández González. Calle 62 No. 5311, Consolación del Sur, Pinar del Río, Cuba.

1 Especialista de I Grado en Medicina General Integral. Especialista de I Grado en Medicina Interna. Intensivista.
2 Especialista de I Grado en Medicina Interna. Intensivista.
3 Doctor en Ciencias Médicas. Especialista de II Grado en Medicina Interna. Profesor Consultante.
4 Residente de Tercer Año en Medicina Interna.
5 Residente de Primer Año en Medicina General Integral.