Monitorización en tiempo real del daño endotelial vascular mediante el análisis del glicocálix

Resumen elaborado por el Dr. Javier Chorro, cardiólogo y miembro del Comité Científico de Fundación QUAES, del estudio Endothelial-erythrocyte glycocalyx exchange enables liquid biopsies of endothelial function, publicado en  Nat Commun (Acceso Abierto).

La superficie de las células endoteliales que recubren los vasos sanguíneos está recubierta de una capa de sustancias formada principalmente por hidratos de carbono (oligosacáridos) que se adhieren a las proteínas y los lípidos de la membrana de estas células. Esta capa denominada glicocálix endotelial (GLXe) tiene diversas funciones protectoras relacionadas con la regulación del flujo sanguíneo, la adherencia celular, la migración de leucocitos, la permeabilidad del endotelio a diversas sustancias y la regulación de la formación de trombos intravasculares, del estrés oxidativo y de la inflamación.

El deterioro del GLXe forma parte del daño endotelial y se relaciona con la aparición de alteraciones arterioscleróticas en las paredes vasculares y la formación de placas ateromatosas con las consiguientes manifestaciones clínicas que abarcan desde los ictus cerebrales hasta la cardiopatía isquémica. También interviene en la patogénesis de procesos como la preeclampsia, la microangiopatía trombótica y en las alteraciones vasculares que se producen en diversos procesos sépticos.

La detección directa del daño en el glicocálix podría representar un avance significativo en la monitorización de la salud vascular. En la actualidad la detección de alteraciones del GLXe, indicadoras de daño endotelial, se basa en la identificación de fragmentos circulantes de GLXe, en imágenes del flujo de microvasos sublinguales o en técnicas de microscopía confocal efectuadas en muestras de tejidos. Estas técnicas no son fácilmente generalizables en la práctica clínica.

Los autores del artículo científico publicado recientemente en la revista Nat Commun (Butler MJ et al. 2026;17(1):3568) señalan que, durante el desarrollo y la validación de técnicas basadas en microscopía óptica, observaron que los glóbulos rojos también tienen un glicocálix superficial cuyas características se relacionan con las del GLXe. Basándose en estas observaciones han desarrollado técnicas para estudiar el glicocálix de los glóbulos rojos (GLXgr) en muestras de sangre periférica y el objetivo del estudio ha sido demostrar que las características de GLXgr están directamente relacionadas con las del GLXe. En el trabajo publicado confirman que los cambios en el GLXe quedan reflejados en los cambios en el GLXgr, tanto en condiciones normales como en el contexto de diversas alteraciones patológicas.

El estudio consta de diversos apartados en los que se emplean distintos tipos de muestras biológicas para alcanzar el objetivo propuesto. Han utilizado muestras de sangre humana de distintas procedencias: a) mujeres incluidas en el Estudio sobre la Etiología de la Preeclampsia y la Diabetes (SPADE), que consiste en un estudio prenatal observacional prospectivo realizado en Bristol (Reino Unido), b) muestras recogidas como parte del estudio DISCOVER (Marcadores de Diagnóstico y Gravedad de la COVID-19 para una Detección Rápida) que se tomaron de forma prospectiva en el Reino Unido, y c) muestras de sangre total de donantes sanos.

También han analizado muestras obtenidas en series experimentales utilizando: a) un modelo de rata diabética, b) ratones knockout con deficiencia del gen EXT1 (EXT1– (KO)), que presentan alteraciones significativas en la función de la barrera endotelial, y c) ratones control. Además, han estudiado muestras de biopsias renales humanas obtenidas por indicación clínica en el Hospital Southmead (Bristol, Reino Unido), con el consentimiento informado para su utilización adicional en la investigación realizada. Por último, también han utilizado muestras placentarias de mujeres con embarazos sin complicaciones sometidas a cesárea electiva a término, obtenidas en el estudio SPADE.

Mediante el análisis de muestras de sangre periférica, han confirmado que las mediciones del GLXgr predicen las alteraciones del GLXe cardíaco y renal, y que permiten analizar directamente la función de la barrera endotelial en los modelos experimentales utilizados. Al investigar el mecanismo subyacente, han encontrado que esta relación depende de la interacción física entre las células endoteliales y los glóbulos rojos y de la transferencia recíproca continua de componentes del glicocálix, confirmando in vitro que dicha interacción facilita un intercambio dinámico y continuo, hallazgos que facilitan la monitorización en tiempo real del daño endotelial, a la vez que proporcionan una posible explicación de cómo los glóbulos rojos mantienen su glicocálix durante la circulación.

Así pues, los autores han demostrado que el GLXgr refleja los cambios que ocurren simultáneamente en el GLXe dentro del riñón y del corazón y en la microvasculatura periférica. Al investigar el mecanismo subyacente responsable de este efecto, han identificado la transferencia bidireccional de componentes del glicocálix entre el GLXgr y el GLXe y han podido establecer los componentes específicos transferidos.

Para confirmar que los eritrocitos obtenidos en muestras de sangre periférica de pacientes pueden utilizarse para predecir las determinaciones de GLXe, han comparado las mediciones obtenidas con los datos proporcionados al analizar la extensión de la región perfundida por los microvasos sublinguales, cuyo análisis es una de las herramientas más utilizadas para evaluar la integridad del glicocálix humano en la actualidad. La dimensión de este parámetro es baja cuando las personas estudiadas tienen un GLXe normal y aumenta cuando el GLXe está dañado. Así, en las mujeres embarazadas incorporadas al estudio SPADE se han analizado las muestras de sangre venosa y simultáneamente se ha efectuado el análisis microvascular sublingual.  La correlación entre GLXgr y la extensión de la región perfundida ha sido altamente significativa, confirmando la utilidad de GLXgr para evaluar la integridad del glicocálix humano.

Por otra parte, los datos correspondientes a los pacientes con COVID-19 concuerdan con la información obtenida en estudios previos, que sugieren que el daño al GLXe suele ocurrir en las primeras etapas de esta enfermedad, y constituyen las primeras mediciones directas del daño al glicocálix durante la misma. Así, han demostrado que el GLXe se daña en la enfermedad humana, y que este daño ocurre en las etapas iniciales. En los modelos animales de diabetes, el daño al GLXe ha sido detectable antes del desarrollo de la albuminuria, lo que sugiere que el daño al GLXe precede a la lesión microvascular irreversible. También han demostrado que las intervenciones dirigidas a preservar el GLXe en esta etapa precoz retrasan la aparición del daño microvascular.

Los autores consideran que a medida que se avanza hacia la medicina personalizada, la detección precoz de la lesión microvascular en forma de pérdida de GLXe podría identificar el subconjunto de pacientes que más se beneficiarían de intervenciones dirigidas. Al desarrollar métodos para medir el GLXe consideran que pueden detectarse incluso los cambios sutiles inducidos por una exposición de muy bajo nivel y el daño en las primeras etapas de la enfermedad.

En resumen, los hallazgos obtenidos facilitan la monitorización en tiempo real del daño endotelial en pacientes con distintos tipos de patologías y hacen posible plantear la aplicación de intervenciones preventivas y terapéuticas antes de la aparición de manifestaciones clínicas. Los autores consideran que la mayor disponibilidad de los procedimientos utilizados permitirá acelerar la integración de este importante campo de investigación en la práctica clínica.

Fuente (Acceso abierto):

Butler MJ, Ramnath RR, Crompton M, Aldam J, Gamez M, Down C, Heffer C, Neal C, Li J, Qiu Y, Carey L, Skinner L, Cross S, Yu Y, Sutak J, Bills V, Welsh GI, Foster RR, Satchell SC. Endothelial-erythrocyte glycocalyx exchange enables liquid biopsies of endothelial function. Nat Commun. 2026 May 12;17(1):3568. doi: 10.1038/s41467-026-71848-4. PMID: 42120377; PMCID: PMC13168509.