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FISIOPATOLOGIA ENDOCRINA:Bioquímica y Métodos

Diagnósticos

Directores:M.A. Pisarev (CNEA, UBA, CONICET) y R.S. Calandra (UNLP, CONICET)

Coordinadores: M.O. Suescun (UNLP, CONICET) y G. J. Juvenal (CNEA, CONICET)

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Los conceptos que se expresan en esta publicación son exclusiva responsabilidad de su autor y no involucran necesariamente el pensamiento del editor.

SEPARATA MONTPELLIERPublicada por Química Montpellier S.A.Virrey Liniers 673 - Buenos AiresDirector: Dr. Héctor Ascierto

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FISIOPATOLOGIA ENDOCRINA: Bioquímica y Métodos Diagnósticos

Introducción

Con este tercer fascículo continúa la publicación de una serie que intenta abarcar los conceptos más actualizados acerca de la Fisiopatología Endocrinológica, en sus aspectos bioquímicos y diagnósticos. Esta Especialidad ha realizado avances notables, en función de los nuevos conocimientos que incluyen entre otros, la Bioquímica, la Biología Celular y Molecular y los Métodos Diagnósticos no invasivos.

Esta serie de fascículos está basada en la Maestría del mismo nombre que se dicta a nivel de postgrado. El creciente y constante interés y apoyo de numerosos colegas nos ha impulsado a emprender esta tarea, que no sería posible sin la invalorable colaboración de los numerosos co-autores, que son al mismo tiempo docentes de la Maestría.

Para la concreción de este esfuerzo ha sido de fundamental importancia el entusiasta apoyo que nos brindaron las autoridades de Química Montpellier S.A., sin cuya participación esta Obra no se habría concretado.

A todos ellos nuestro más sincero y profundo agradecimiento.

El presente trabajo no tendría sentido si no contáramos con la cálida recepción de nuestros colegas de las diferentes profesiones y estudiantes avanzados vinculados a la Endocrinología. Es a ellos a quienes está dedicada la misma.

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• Principios del Metabolismo Celular.

• Principios de Bioquímica y Genética Molecular en Eucariotes. Modelos Transgénicos.

• Bases de la Genética en Endocrinología. Genoma.

• Bases de la Inmunología en Endocrinología. Interacciones Inmuno-Endocrinas.

• Introducción a la Endocrinología. Estructura y Función de las Hormonas. Secreción,

Producción, Cinética y Transporte Hormonal. Cronobiología en Endocrinología.

• Hormonas. Mecanismos de acción hormonal. Evaluación de un sistema hormona-

receptor.

• Exploración de la Función endocrina. Tipos de Ensayos. Control de Calidad. Tests

Funcionales. Radioisótopos. Valores normales y Pruebas Funcionales.

• Hormonas Digestivas. Fisiopatología y Diagnóstico.

• Bases Moleculares de la Tumorigénesis. Oncogenes. Factores de Crecimiento.

• Neuroendocrinología. Bases Fisiológicas. Fisiopatología y su Diagnóstico.

• Corteza Suprarrenal. Bases Fisiológicas. Fisiopatología y su Diagnóstico.

• Metabolismo Hidrosalino. Hormonas: Hipotálamicas, Adrenal y

Cardiovasculares. Fisiopatología y su Diagnóstico.

• Médula suprarrenal. Bases Fisiológicas. Fisiopatología y su Diagnóstico.

• Tiroides. Bases Fisiológicas. Fisiopatología y su Diagnóstico

• Metabolismo del Calcio. Bases Fisiológicas. Fisiopatología y su Diagnóstico.

• Función Reproductiva Femenina. Bases Fisiológicas. Fisiopatología y su Diagnóstico.

• Menopausia y Climaterio. Riesgos, Complicaciones y Laboratorio.

• Función Reproductiva Masculina. Bases Fisiológicas. Fisiopatología y su Diagnóstico.

• Biología de la Reproducción. Fertilización e Implantación. Reproducción Asistida. Unidad

Fetoplacentaria. Anticoncepción.

• Endocrinología Pediátrica. Desarrollo Normal. Fisiopatología y su Diagnóstico.

• Cánceres Hormonodependientes. Fisiopatología y su Diagnóstico.

• Páncreas Endocrino. Bases Fisiológicas. Fisiopatología y su Diagnóstico.

• Trastornos de la Alimentación. Tejido Adiposo. Fisiopatología Hormonal. Obesidad, Anorexia

y Bulimia.

• Imágenes en el Diagnóstico de la Patología Endocrina.

Contenido de la Obra:

Fascículo IV :

* Bases Moleculares de la Tumorigénesis.

Oncogenes y Desarrollo Neoplásico HumanoAlejandro G. Mladovan y Alberto Baldi (IBYME; CONICET)

Genes Supresores TumoralesAlejandro G. Mladovan y Alberto Baldi (IBYME; CONICET)

Factores de CrecimientoPatricia Elizalde (IBYME, CONICET))

* Neuroendocrinología. Bases Fisiológicas. Fisiopatología y su Diagnóstico.

Hipotálamo. Hipófisis: estructura macro y microscópica.Pablo Scacchi (Facultad de Medicina, UBA; CONICET)

Neurotransmisores. Eduardo Spinedi (Laboratorio de Neuroendocrinología

del IMBICE CICPBA-CONICET, La Plata).

* Hormonas DigestivasPablo Scacchi, Osvaldo Ponzo (Facultad de Medicina, UBA, CONICET)

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Oncogenes y Desarrollo Neoplásico Humano

Alejandro G. Mladovan y Alberto Baldi

característicos (gag, pol y env), un gen extra designado v-src (forma abreviada de sarcoma) con capacidad oncogénica. Posteriormente, H. Varmus y J. Bishop, demostraron que dicho gen se encuentra presente en el genoma de los vertebrados, indicando que tanto src como otros genes transformantes descubiertos en retrovirus, son en realidad genes eucariotas que fueron adquiridos y modificados por virus a partir de una infección ancestral.

De esta forma, los oncogenes o genes capaces de inducir características de transformación neoplásica, representan formas alteradas de genes celulares normales denominados proto-oncogenes. El proceso por el cual un gen celular con función normal da lugar a uno con capacidad transformante (oncogén) se denomina activación oncogénica. En la actualidad, se conocen un gran número de oncogenes celulares, ya sea identificados a partir de retrovirus oncogénicos (que no afectan a humanos), aislados de tumores humanos o demostrados por transfección celular. Existen además, oncoproteínas presentes en virus a ADN, que no poseen homología con proteínas celulares y que son utilizadas para dirigir y activar la maquinaria de transcripción celular en favor de la expresión de genes virales.

INTRODUCCIÓN

En un organismo eucariote superior adulto, las células se encuentran normalmente en reposo y sólo proliferan ante un estímulo externo. Diversos factores activadores de la proliferación celular como citoquinas, hormonas, el contacto con otras células o componentes de la matriz extracelular, inducen la duplicación celular, su diferenciación o muerte programada (apoptosis). El control de estos procesos es mediado principalmente por la interacción entre estos factores y sus receptores celulares específicos, los cuales producen una cascada de señales intracelulares que inducen la expresión o represión de diversos genes y la desregulación de los mecanismos internos que mantienen a la célula en reposo. En la célula neoplásica, el control de estos mecanismos se pierde parcialmente, favoreciendo su proliferación en lugar de su reposo.

En los últimos 25 años se ha logrado un notable avance en el conocimiento de los factores y mecanismos que gobiernan este equilibrio, principalmente a través del estudio de los oncogenes y de los genes supresores tumorales. Los oncogenes fueron puestos de manifiesto a mediados de la década de 1970 cuando se descubrió que el virus del Sarcoma de Rous, capaz de inducir sarcomas en pollos, posee además de los tres genes retrovirales


Mecanismos de activación oncogénica

Los proto-oncogenes pueden ser activados por diversos mecanismos, los más frecuentes son:

a) amplificación génica: el aumento en el número de copias por genoma de un determinado proto-oncogén puede generar un elevado nivel (sobre-expresión) de oncoproteínas con la consiguiente amplificación en la señal proliferativa.

b) translocación cromosómica: se asocian a un gran número de neoplasias hematológicas y son adquiridas somáticamente por recom-binaciones ilegítimas entre los cromosomas durante la mitosis o durante el reordenamiento somático de los genes, como por ejemplo en los de inmunoglobulinas. Cuando el sitio de recombinación se encuentra adyacente a un proto-oncogén, puede ocurrir que éste intercambie su promotor transcripcional, dando lugar a la expresión inadecuada de la proteína oncogénica. Alternativamente, el sitio de recombinación puede encontrarse dentro de la zona codificante del proto-oncogén, dando como resultado una proteína truncada o quimérica con actividad biológica anormal.

c) mutaciones: diversos tipos de mutaciones pueden alterar la actividad de sus proteínas codificadas, pudiendo activarse sin necesidad de responder a sus estímulos regulatorios naturales.

d) pérdida de impronta genómica: la impronta genómica es un proceso epigenético normal que establece diferencias funcionales en ciertos genes, dependiendo que éstos hayan sido heredados paterna o maternalmente, estableciendo una expresión monoalélica. Las perturbaciones de este mecanismo podrían dar lugar a la aparición desórdenes metabólicos asociados con neoplasias, ya sea a través de la sobre-expresión de un oncogén (en el caso de que un alelo normalmente silente se active) o por la pérdida del único alelo funcional (ver capítulo de Genes supresores tumorales).

Clasificación y mecanismos de acción de los proto-oncogenes

Según la función y localización de las proteínas codificadas por los proto-oncogenes, éstos se suelen clasificar en (Ver Figura 1):

a) extracelulares: son factores de crecimiento que estimulan la proliferación de las células tumorales. Dentro de este grupo se encuentran el sis, (o PDGF-B), y diversos miembros de la familia del FGF.

b) de membrana: se localizan en la membrana externa celular y comprende a diversos subgrupos según su funcionalidad:

i) receptores con actividad de tirosina quinasa (RTK): son generalmente receptores para factores de crecimiento. Suelen activarse por amplificación génica o por mutaciones que posibiliten su dimerización, generando así señales intracelulares proliferantes. Conforma uno de los grupos más importantes, entre los que se destacan la familia de ErbB (receptores para el EGF y heregulinas), Ret, Met, Fms, y Trk, entre otros.

ii) tirosina quinasas (TK) asociadas a receptores: Se asocian a la membrana interna celular por residuos de ácidos grasos (acilo) y juegan un rol importante en la transducción de señales de receptores que no poseen actividad quinasa. Diversas mutaciones incrementan su actividad TK aunque no se observan frecuentemente activados en tumores. Forma parte de este grupo el Src, de expresión ubicua, Lck, Fgr, Lyn, Fyn y Hck, que se expresan mayoritaria-mente en células hematopoyéticas.

iii) proteínas G pequeñas: Son trans-ductores de señales asociados a ciertos receptores de membrana que, ante un estímulo extracelular, se activan intercambiando GDP por GTP, promoviendo así mecanismos de señales intracelulares. Mediante la hidrólisis del GTP a GDP, la proteína retorna a su estado inactivo. Se encuentran representados por la familia del ras (H-ras, K-ras, N-ras) y sus homólogos (R-ras-1, -2 y –3), y frecuentemente se activan en los tumores sólidos. Ras interviene en la Q

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transducción de un gran número de receptores TK, activando principalmente las vías de Raf-MAPK, PI3K-Akt y RalGDS-Rac (Ver Figura 2). De acuerdo al linaje celular, la vía principal activada y la presencia de otros factores, Ras puede provocar la activación o la inhibición de procesos tan importantes como proliferación, apoptosis o diferenciación. Además, Ras participa en procesos de invasión, metástasis y angiogénesis. La forma de activación más frecuente es por mutación, especialmente en los codones 12, 13, 59 o 61, que favorecen el intercambio GDP/GTP u ocasionan una disminución de su capacidad para hidrolizar el GTP, dando lugar a la forma constitutivamente activa de la proteína Ras.

c) citoplasmáticos: dentro de este grupo se describen a proteínas solubles con actividad de serina/treonina quinasa involucradas en la transducción de señales, como la familia Raf y Mos. También existen proteínas adaptadoras como Vav y Crk.

d) nucleares: La mayoría de estos proto-oncogenes son reguladores de la transcripción de otros genes que controlan el ciclo celular, la diferenciación o la apoptosis. Ejemplos de este grupo lo constituyen las familias de genes myc, fos y jun. En particular, la expresión de c-myc, se encuentra estrictamente regulada en células normales (únicamente se expresan

ante un estímulo celular), mientras que diversos tumores lo expresan en forma descontrolada. Este factor puede modular, directa o indirectamente, la transcripción de un gran número de genes como la telomerasa, ornitina decarboxilasa, diversas ciclinas y cdks (quinasas dependientes de ciclinas), e inhibidores de ciclinas/cdks. De acuerdo al linaje celular y a la suma de señales que recibe la célula, la activación de c-myc puede inducir efectos tan diversos como la proliferación, apoptosis o aberración cromosómica. Entre otros ejemplos, podemos mencionar a las ciclinas, que controlan la actividad de cdks específicas y regulan la entrada y progreso del ciclo celular (ver capítulo Genes Supresores Tumorales), y Abl, una TK nuclear capaz de unirse al ADN, que regula la transcripción y reparación del ADN que se halla implicada en procesos de división, diferenciación y anclaje celular.

Cabe mencionar la existencia de diversos oncogenes de relevancia biológica, que difícilmente pueden incluirse dentro de las clasificaciones previas, como la proteína Bcl-2, localizada en la membrana mitocondrial. Esta proteína forma dímeros con diversas proteínas pro- y anti-apoptóticas y cuando sus niveles son elevados, inhibe la apoptosis, favoreciendo de esta forma la proliferación celular. Por su parte, hdm-2 es una fosfoproteína que migra del núcleo al citoplasma y regula a la proteína p53.



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Fig. 1. Esquema de clasificación general de las proteínas codificadas por proto-oncogenes.

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Interacción entre los oncogenes - Su función en la transmisión de señales mitogénicas

El extraordinario grado de conservación evolutiva de la mayoría de los proto-oncogenes, su función molecular y su implicancia en diversas neoplasias, sugiere que los productos de estos genes controlan pasos cruciales en los procesos que determinan la diferenciación, proliferación o muerte celular. Notoriamente, la “vía de las MAPK”, en la que participan varios productos de proto-oncogenes como RTKs y TKs asociadas a receptores, Ras, Raf, MEK y Fos/Jun. Es fácil comprender entonces, como la sobre-expresión autocrina de un factor de crecimiento o de sus receptores, la activación oncogénica de Ras o de sus quinasas efectoras, o la desregulación de diversos factores que controlan la expresión génica (factores de transcripción) o el ciclo

celular (ciclinas), promuevan la proliferación celular independientemente de su entorno.

La Figura 2 esquematiza a los diversos sistemas de transducción de señales relacionadas con el control de ciclo celular o la apoptosis. Entre los más importantes pueden señalarse: a) las vías de MAPK, PI3K-AKT y WNT; como así también las vías reguladas por hormonas a través de GPCR (receptores acoplados a proteínas G) o receptores nucleares y b) los mecanismos de control ejercidos por genes supresores tumorales (GST) (ver más adelante) como las vías de pRB y p53 y diversos componentes que controlan el ciclo celular. Se observa además la compleja interacción que existe entre las diversas vías de señales y la gran cantidad de factores involucrados en el proceso de generación de un cáncer, tanto oncogenes como GSTs, que participan en estos procesos de transducción de señales.

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Fig. 2. Esquema de diversos mecanismos de transducción celulares. La mayoría de las vías y diversos componentes de las mismas, se muestran simplificadas para mayor claridad del esquema. Las flechas negras indican interacciones activadoras y las rojas, mecanismos inhibitorios. En rojo se denotan oncoproteínas que se encuentran activadas en cáncer humano y en rosa a las proteínas provenientes de oncogenes que no se activan frecuentemente en cáncer humano. Los productos de GSTs se indican en verde. Este esquema es una modificación de Hannahan y Weinberg (Cell 2000, 100:47-70).

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Oncogenes asociados a neopla-sias humanas

La mayoría de los genes transformantes que reciben el rótulo de oncogenes han sido caracterizados únicamente por su actividad transformante “ in vitro” o cuando se encuentran asociados a retrovirus oncogénicos, es decir, no suelen estar relacionados con patologías neoplásicas humana. Sin embargo, existe un gran número de oncogenes que sí se encuentran vinculados con la génesis o progresión de diversos cánceres en humanos. Por ejemplo, el gen del receptor para EGF (ErbB-1) se encuentra sobre-expresado en cáncer de mama, pulmón, vejiga, y carcinoma de células escamosas y el HER2/neu (ErbB-2) en neoplasias gastrointestinales, pulmón, próstata, ovario y en una considerable proporción (30%) de carcinomas invasivos de mama. En estas dos últimas patologías, su activación constituye un importante indicador de un pobre pronóstico de sobrevida. Por otra parte, el Met, se sobre-expresa en neoplasias de estómago, colon, astrocitoma y melanoma y mutaciones de este gen también se asocian con el carcinoma renal papilar hereditario. Otro RTK, el Ret, resulta de gran interés dado que diversas formas mutadas se describieron en familias con neoplasias endócrinas múltiples tipo 2A y 2B (MEN2A y 2B) y en el carcinoma familiar medular de tiroides. Estos dos oncogenes, son los únicos descriptos que pueden ser heredados en forma autosó-mica dominante. En ciertos carcinomas gástri-cos, se ha observado la presencia de variantes alélicas o sobre-expresión del FGFR-2 y la mayoría de los tumores gastrointestinales estromales poseen mutaciones en el receptor Kit (60%) o en el PDGFR-A.

Por otra parte, los miembros de la familia de genes ras se activan frecuentemente en neoplasias humanas, apareciendo mutado en el 30% de los tumores sólidos, especialmente en páncreas (95%), colon (50%) y pulmón (30%).

Diversas ciclinas (D1, D2, D3 y E), se sobre-expresan en patologías neoplásicas, correlacio-nando con la agresividad tumoral. Así, la ciclina D1 se encuentra amplificada en carcinoma de mama (45%), colon (40%), esófago, páncreas, hígado, vejiga, en carcinomas de células escamosas de cabeza y cuello, y de células no pequeñas de pulmón, representando un marcador de pronóstico desfavorable.

Los miembros de la familia myc se activan en células en rápida crecimiento y en diversos tumores. Por ejemplo, c-myc y L-myc se sobre-expresa en carcinomas de mama, de pulmón a células pequeñas, de colon y estómago y N-myc exhibe una significativa correlación entre su amplificación en neuroblastomas y en los estadíos más avanzados de esta patología. Por otra parte, los linfomas de Burkitt muestran invariablemente translocaciones t(8;14), t(2;8) o t(8;22), en donde el gen c-myc queda bajo el control de los promotores de genes de inmunoglobulinas, promoviendo así la expresión patológica de este oncogén. Por otra parte, en el 95% de pacientes con leucemia mieloide crónica y en algunas formas de leucemias mieloide aguda y linfoblástica, se detecta la translocación t(9;22) (cromosoma de Filadelfia), generando una proteína quimera Bcr-Abl, con una actividad constitutiva de TK, patognomónica de esta enfermedad. Asimismo, Bcl-2, se transloca en el 90% de los linfomas foliculares y se sobre-expresa en un gran número de neoplasias.

Por último, cabe destacar que se ha observado la pérdida de impronta en un grupo de genes agrupados en el cromosoma 11p15.5 (IGF-2, H19, p57KIP2, entre otros) en diversas patologías como en el tumor de Wilms, carcinoma de colon, tumor adrenocortical, rabdomiosarcoma y hepatocarcinoma.

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Nuevas terapias basadas en la biología molecular del cáncer

Estos ejemplos demuestran el papel importante que juegan diversos oncogenes en el desarrollo neoplásico y, al mismo tiempo, cómo el estudio de sus funciones y alteraciones permitirán el desarrollo de estrategias racionales para el diagnóstico y tratamiento mas apropiado de las diferentes formas de cáncer. Así es que se han desarrollado anticuerpos monoclonales (AcMs) recombinantes contra HER2 (Herceptin®), para el tratamiento de cáncer mamario metastásico que sobre-expresa este RTK. También se encuentran avanzados los ensayos clínicos en cáncer colorectal, de próstata, riñón y pulmón, de dos AcMs (Cetuximab y ABX-EGF), dirigidos contra el receptor para EGF (EGFR o ErbB-1), contra factores pro-angiogénicos como el VEGF (Avastin®), que son expresados por un gran número de tumores, y contra KDR, el receptor del VEGF (IMC-1C11). Asimismo, hay un gran interés en el desarrollo de pequeñas moléculas capaces de inhibir la actividad quinasa de diversos oncogenes, permitiendo incrementar el arsenal de agentes terapéuticos para estas patologías. El primero de éstos que ha llegado a la terapéutica es el Gleevec (Imatinib o STI571), capaz de inhibir específicamente a Abl y Kit, para el tratamiento de la leucemia mieloide crónica y de tumores gastrointestinales a células estromales. Recientemente, Iressa® (Gefitinib), un inhibidor de la actividad TK del EGFR, ha sido aprobado por la FDA para el tratamiento de cáncer de pulmón de células no pequeñas. Diversos RTKs, kinasas citoplasmá-ticas y complejos cic/cdks, entre otros, son blancos importantes para el desarrollo de estos inhibidores. Por su parte, la vía de transducción de p21Ras ha suscitado gran interés como blanco de posibles terapias principalmente a través del desarrollo de inhibidores de la

enzima farnesil-transferasa, que interviene en el anclaje de p21Ras a la membrana celular y poder anular así, su función en diversos tumores o bloqueando efectores del p21Ras , como Raf o MEK. Asimismo, el uso de drogas que regulan la metilación del ADN permitiría rescatar la expresión de genes cuya transcripción se halla alterada por metilación de CpG, como sucede en diversos casos de pérdida de imprinting.

Conclusiones

Los conceptos expuestos en el presente capítulo resumen parte del gran esfuerzo realizado en los últimos 30 años para comprender las procesos genéticos y moleculares del cáncer y, en tal sentido, los proto-oncogenes han provisto información fundamental para entender los mecanismos que regulan la proliferación, diferenciación y apoptosis celular. El desarrollo del cáncer involucra la acumulación de varios cambios genéticos en los cuales la activación de oncogenes y la inactivación de genes supresores, permiten a la célula proliferar independientemente de las señales de su entorno y evadir la apoptosis (ver Figura 2). De esta forma podemos visualizar al control normal de la proliferación celular como un sistema con “aceleradores” (proto-oncogenes) y “frenos” (supresores) en equilibrio. Los proto-oncogenes favorecen la proliferación ante estímulos externos, principalmente en el desarrollo fetal, el crecimiento, la reparación de tejidos o la renovación celular, mientras que ciertos genes supresores controlan que las células no proliferen excesivamente para mantener la estructura tisular normal. La falta de estos frenos (pérdida del supresor) o la “aceleración” descontrolada (activación de oncogenes), favorecerían una proliferación celular anormal, con el consecuente desarrollo neoplásico. Un concepto similar puede

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elaborarse para el control de la apoptosis y sobrevida celular. Por último, cabe destacar que, a medida que la célula comienza a proliferar indiscriminadamente, ésta es susceptible de acumular nuevas mutaciones que favorecerán aún más la formación de células cancerosas. Es importante señalar que para que un tumor pueda formarse, no sólo es necesaria la proliferación desrregulada y la sobrevida celular, sino que además deberá adaptarse, a través de nuevas mutaciones genéticas, a dividirse indefinidamente (expresión de telomerasa), a interactuar con un nuevo entorno celular (cambios en los receptores de la matriz extracelular), a regular en su favor la expresión de factores estromales, a adquirir características que permitan su invasividad y metástasis (moléculas de adhesión celular, metaloproteinasas), a evadir el sistema inmune (regulación del complejo mayor de histocompatibilidad, regulación de citoquinas) y a favorecer la angiogénesis tumoral para proveerse de oxígeno y nutrientes a medida que el tumor crece (expresión de factores pro-angiogénicos).

En conclusión, los oncogenes han resultado herramientas importantes para el diagnóstico y pronóstico de diferentes patologías neoplásicas, y su estudio, como parte del entendimiento de los mecanismos que favorecen el desarrollo tumoral, permitirá el desarrollo de nuevas terapias específicas para el tratamiento del cáncer.

Bibliografía

En internet: www.ncbi.nlm.nih.gov/PubMed, permite acceder a diversos libros de texto (Bookshelf), bases de datos con descripción de genes y las enfermedades en las que están involucrados (OMIM), como a resúmenes de bibliografía científica.• Stehelin D. et al. DNA Related to the Transforming gene(s) of

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El cáncer es un proceso progresivo en el cual la acumulación de mutaciones en el ADN, espontáneas o provocadas por el ambiente, promueven la proliferación celular descontrolada. Estas mutaciones afectan principalmente a genes involucrados en el control de la proliferación, la regulación de la apoptosis y la reparación del daño al ADN y, de acuerdo a como participan en estos procesos, se pueden clasificar en oncogenes o genes supresores tumorales (GST). Los GSTs codifican generalmente proteínas que inhiben la formación de tumores y ejercen funciones restrictivas de la proliferación celular, de esta forma, las mutaciones que inactivan los mismos (pérdida de función) favorecen el desarrollo de las neoplasias.

Basándose en estudios en retinoblastoma, un tumor pediátrico, que en el 30-40% de los casos afecta a ambos ojos y posee un componente hereditario, Alfred Knudson formuló en 1971, la hipótesis de los “dos eventos”. La misma se basa en que ambos alelos de un gen particular, que denominó Rb, deben inactivarse para dar lugar al desarrollo de esta enfermedad. En cánceres hereditarios, el individuo portador de un alelo mutado (“primer evento”), presente en las células germinales, es fenotipícamente normal, debido a que en su condición de heterocigota, el gen normal remanente es suficiente para mantener un

equilibrio funcional. Sin embargo, cuando en las células somáticas se inactiva el alelo normal remanente (“segundo evento”), se pierde el control de la proliferación, favoreciendo el desarrollo tumoral. En neoplasias no hereditarias, la inactivación de GSTs ocurre en las células somáticas donde ambos alelos resultan alterados con la consecuente pérdida de función.

A diferencia de los oncogenes, que actúan en forma dominante, las alteraciones de los GST suelen ser recesivas, es decir, que ambos alelos deben estar inactivados para causar la pérdida del control de la proliferación. Por lo general, una copia se inactiva por mutaciones de diversa índole (deleciones, mutaciones “misssense, nonsense, frameshift”), o cambios en la metilación de GpC de las secuencias promotoras de un gen, generando una proteína inactiva o la pérdida de expresión de la misma. La segunda copia suele inactivarse por LOH (pérdida de heterocigocidad), quedando sólo una copia defectuosa. Este proceso puede ocurrir por recombinaciones entre el alelo normal y el mutado, o ser originado por nuevas mutaciones. También se ha observado el fenómeno de haploinsuficiencia, en la cual la presencia de un solo alelo normal no es suficiente para detener la proliferación celular.

Genes Supresores Tumorales

Alberto Baldi y Alejandro G. Mladovan

INTRODUCCIÓN

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Rb (Retinoblastoma)

El gen Rb (crom. 3q14.11), propuesto por Knudson en la génesis del retinoblastoma, fue el primer GST aislado (1986) y constituye el prototipo de un gen que predispone genéticamente al desarrollo de un cáncer. La proteína codificada por este gen (pRb) actúa como un represor transcripcional que impide a la célula pasar de G1 a la fase S (síntesis de ADN). pRb une (e inactiva) a los factores transcripcionales E2F/DP-1 en las regiones promotoras de los genes que controlan el ciclo celular y recluta a la enzima histona deacetilasa

(HDAC), provocando la condensación de la cromatina y la represión de estos genes, dando lugar a la detención del ciclo celular en G1. En la presencia de estímulos mitogénicos o frente a la ausencia de agentes inhibitorios (ej.:

TGFβ), pRB es fosforilado por cdk4/6 y cdk2 (quinasas dependientes de ciclinas), liberando al complejo E2F/DP-1 y a HDAC, y permitiendo así la transcripción de los genes necesarios para la progresión a la fase S (ver Figura 1). Concluída la fase S, pRb es defosforilado por fosfatasas específicas, inactivando nuevamente a E2F/DP-1, e imposibilitando la reiniciación del ciclo celular.

Fig. 1. Vías de pRb y p53. Efecto de los componentes regulatorios del ciclo celular (cic/cdks y sus inhibidores) sobre la regulación de la expresión génica mediada por pRb. Se destacan además las funciones principales de p53, algunos de sus mecanismos de regulación y la interacción entre estas dos vías de control.

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De esta forma, la pérdida de función de Rb conduce a la progresión de la división celular sin los controles adecuados. Cabe destacar que, si bien Rb no se encuentra frecuentemente afectado en el cáncer humano a excepción del retinoblastoma, se observan generalmente otras alteraciones en diversas patologías tumorales, como la amplificación de ciclinas (ver capítulo Oncogenes), o la inactivación de inhibidores de CDKs/ciclinas (ver más adelante Ciclo Celular y Cáncer), cuyos efectos eventualmente culminan en la inactivación de la vía normal de la pRb. Asimismo, diversas oncoproteínas virales como el antígeno T (SV40), E1A (adenovirus) o E7 (HPV), se pueden unir e inactivar a pRb, liberando el control del ciclo celular. Por último, se han descripto una familia genes relacionados con funciones similares denominadas p107 y p130.

p53

La regulación de p53 y el control que esta proteína ejerce en el ciclo celular y la apoptosis, resulta una cuestión central en la tumorigénesis humana. Se han demostrado diversas mutaciones en p53 en el 50% de todos los cánceres humanos analizados. Cuando las células reciben ciertas señales de “stress”, como un daño genotóxico, hipoxia o activación de oncogenes, se incrementan los niveles intracelulares de p53 regulando la transcripción de genes que, según el linaje celular y su interacción con otras señales, promoverán la detención del ciclo celular y la reparación del ADN, o directamente inducirán la apoptosis celular. Así, la célula evita la propagación de alteraciones en el ADN que pudieran favorecer la tumorigénesis. Diversas mutaciones o deleciones en el gen p53 que generan una proteína mutada, la activación de ciertos oncogenes o la presencia de diversas proteínas virales (AgT-SV40, E6-HPV, etc.), resultan en la inactivación de p53 y la pérdida del mecanismo de control de la replicación celular.

La proteína p53 está compuesta por cuatro dominios funcionales que le permiten regular la transcripción de diversos genes y

unirse al ADN o a otras proteínas. Actúa en forma de un homotetrámero, y es suficiente que uno de los componentes se modifique para que el complejo se inactive (es decir, actúe como dominante negativo), lo que explica por qué no es necesaria la pérdida de funcionalidad de los dos alelos y por qué al principio se consideraba a p53 mutada (caracterizada previamente que la versión normal), como a un oncogén. Normalmente, los niveles celulares de p53 son bajos, debido a que el proto-oncogén HDM2, estimula la ubiquitinación y degradación de p53. Cuando existe un daño en el ADN, se activan diversas quinasas como DNA-PK, ATM, ATR y CHK2, que fosforilan a p53, inhibiendo la acción de HDM2, posibilitando así la acumulación de p53 con el incremento de su actividad transactivadora. Por otra parte, oncoge-nes como ras o c-myc, son capaces de estimular la expresión del GST p14ARF que inhibe la acción de HDM2, con la consiguiente activación de p53 (ver Figura 2). Asimismo, los niveles del ARNm de p53 también se encuentran regulados y, además de la fosforilación y la ubiquitinación, otras modificaciones postraduc-cionales como acetilación, glicosilación y ribosilación también modulan la actividad de esta proteína.

Se calcula que p53 puede regular, positiva o negativamente, la expresión de más de 100 genes, algunos de ellos involucrados en: ciclo

celular (p21CIP1, ciclinas D1 y G, PCNA, TGFα, etc.), apoptosis (BAX, Bcl-L, FAS1, FASL, etc.), reparación del ADN (GADD45, PCNA , etc.), inhibición de la angiogénesis (trombospondina-1 y BAI1) y control de la senescencia. Asimismo, p53 también estimula la expresión de HDM2, creando un sistema de retroalimen-tación negativa de su propia expresión y puede interaccionar con diversas proteínas del complejo transcripcional, del complejo de reparación del ADN (BRCA-1, RAD51 y 54), bcl-2 (anti-apoptóptico), HIF-1α (regulado por la hipoxia), PTEN (un GST), y ciclina A, entre otras proteínas (ver Figura 2). Su función esencial en el punto de restricción G1/S del ciclo celular y su acción como nodo integrador de señales de proliferación e integridad del ADN, explican porqué la inactivación de p53 produce efectos tan importantes en la célula y la razón de su frecuente mutación en el cáncer humano. Cabe

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destacar que la mayoría de estos procesos de señalización no ejercen su función en forma lineal, si no a través de una red de señales en las cuales diversas vías interactúan entre sí, regulándose unas a otras (ver Figura 2 y Figura 2 del Capítulo de Oncogenes). Por último, se han descripto otras dos proteínas (p63 y p73), con características funcionales similares a p53 que colaboran con la función de esta proteína.

Ciclo celular y cáncer

El complejo mecanismo de división celular se encuentra regulado, en gran parte, por una serie de fosforilaciones proteicas mediadas por complejos de ciclinas y cdks (quinasas de ciclinas), que facultan a las células para comenzar y continuar con las fases específicas del ciclo celular. Las diversas ciclinas (cic) se expresan en determinados períodos del ciclo celular y regulan la actividad y especificidad de las cdks. Entre los sustratos de estas quinasas se encuentran otras cdks, creando un complejo patrón de regulación y proteínas pertenecientes a la familia de Rb. Conjuntamente con dichos complejos promotores, existe un grupo de proteínas inhibidoras de las cic/cdks, muchas de ellas identificadas como productos de GSTs que se dividen en dos familias: a) INK4, formada por p16Ink4a, p15 Ink4b, p18Ink4c y p19Ink4d, llamadas así porque inhiben cdk4/6 y b) Cip/Kip, que comprende p21Cip1, p27Kip1 y p75Kip2. La expresión de algunas de estas proteínas se regula por señales que inhiben la proliferación celular, por ejemplo, p27KIP1 y p15Ink4b, son

inducidas en respuesta al TGF-β1 o por el contacto célula-célula. Por otra parte, 21CIP1, inhibe a diversas ciclinas/cdks y es regulada por p53 cuando la célula entra en senectud o cuando se produce un daño en el ADN. En la Figura 1 se esquematiza la acción de diversas cic/cdks, sus inhibidores y la participación de estas entidades en la integración de señales antiproliferativas a través de la vía de pRb.La inactivación de estos GST ha sido descripta en diversas patologías. En este contexto es fundamental la vía integrada por p16 Ink4a, ciclina D-cdk4/6 y pRb, que operan en la fase

G1/S del ciclo celular. Uno de estos cuatro grupos de genes está alterado o mutado en prácticamente todos los cánceres estudiados. Por ejemplo, p16Ink4a se inactiva por metilación en un número significativo de cánceres y en el melanoma familiar. Otro inhibidor, p57Kip2, se encuentra “suprimido” en diversos tumores por LOI (ver capítulo de Oncogenes).

GST en cáncer colorectal: APC y DCC

La susceptibilidad de contraer cáncer colorectal (CCR) hereditario está ligada a diversas mutaciones genómicas. Los pacientes con Poliposis Familiar Adenomatosa (FAP, Familar Adenomatous Polyposis), desarrollan cientos de pólipos en el colon y el riesgo de CCR es mayor al 95% si no se practica la colectomía profiláctica. La FAP se origina por mutaciones en el gen APC (Crom. 5q21) y se transmite en forma autosómica dominante. Se han descripto >700 mutaciones distintas, dando lugar a la formación de proteínas truncadas tanto en FAP como en los estadíos iniciales de CCR no hereditarios. La proteína APC forma parte de la vía de señales de WNT, y regula

los niveles del proto-oncogén β-catenina, favoreciendo su degradación. Ante un estímulo

de los receptores de WNT, APC libera a la β-catenina, la cual incrementa sus niveles y migra al núcleo, donde interacciona con el factor de transcripción TCF-4, induciendo la expresión de diversos genes como c-myc y ciclina D, favoreciendo la proliferación celular y regulando las vías de p53 y pRb, entre otros procesos (ver Figura 2 del capítulo de Oncogenes). Cuando el gen APC es inactivado por mutaciones, esta vía se desregula. Asimismo, en pacientes que no tienen mutaciones en el APC, se observan

mutaciones activantes de la β-catenina.Por otra parte, la pérdida del gen DCC (crom.

18q21) ocurre en el 70% de los individuos con CCR y en el 50% de los casos portadores de grandes adenomas. La proteína DCC, presente en la membrana celular, participa en los procesos de adhesión y metástasis.

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GST involucrados en la repara-ción del ADN

Además de los GSTs que actúan controlando la proliferación celular o la apoptosis, existe otros GSTs que no promueven directamente la iniciación tumoral. Los productos de estos genes actúan sobre mecanismos de reparación del ADN y su inactivación favorece la inestabilidad genómica, con la consiguiente aparición y propagación de mutaciones. Generalmente, estos genes se encuentran preferentemente asociados a la generación de “susceptibilidad tumoral” en patologías hereditarias, en comparación con el cáncer esporádico. Ejemplos de estos genes son el BRCA-1 y 2, en cáncer de mama y ovario, MLH1, MSH2 y MSH6 en cáncer colorectal no poliposo hereditario (HNPCC), ATM en ataxia telangiectasia, FANC (A, C, D y E) en la anemia de Fanconi y CHK2, entre otros.

Se estima que el 5-10% de los cánceres de mama y ovario son de carácter hereditario y, aproximadamente el 60% de estos casos se deben a mutaciones de los genes BRCA-1 y 2 (cromosomas 17q21 y 13q12-13, respectivamente). Si bien no se conoce aún el mecanismo de acción de estas proteínas, se ha demostrado que intervienen en el reconocimiento y reparación del ADN dañado, principalmente a través de mecanismos de recombinación homóloga, colaborando con otras proteínas en la regulación de la expresión de diversos genes, en el remodelado de la cromatina y en los “puntos” de control (checkpoints) del ciclo celular. La actividad de BRCA1 puede ser regulada por la fosforilación de diversas enzimas que controlan la integridad del ADN, como ATM y chk2. Se considera que participan de un complejo en el que se encuentran diversas proteínas reparadoras del ADN como RAD50 y 51, MSH2 y 6. Asimismo, FANCD2, que forma parte del complejo FANC, involucrado en la protección contra ruptura cromosómica, también interactúa con la proteína BRCA. Estos componentes se encuentran frecuentemente mutados en la anemia de Fanconi, En el caso de pacientes con HNPCC, que poseen un riesgo de padecer cáncer colon del orden del 70%, se observan

mutaciones en genes de reparación de errores relacionados con la complementaridad de bases del ADN, como MLH1, MSH6 o MSH2 (y menos frecuentemente en PMS1 o PMS2), con la subsecuente acumulación de mutaciones en otros genes e inestabilidad microsatelital. Los productos de estos genes forman heterodímeros entre sí exhibiendo diversas funciones en el reconocimiento y reparación de errores en el ADN.

Otros GST

La lista y funciones de GSTs es extensa y se han descrito sólo los más importantes. Entre otros GST que participan en diversas patologías podemos mencionar:

a) NF-1 y NF-2 en neurofibromatosis de von Recklinghausen, uno de los desórdenes autosómicos dominantes más comunes en humanos que muestra un patrón de proliferación anormal de la cresta neural. NF-1 codifica una proteína de la familia GAP (ver Oncogenes), que es un efector negativo de p21Ras.

b) VHL (Von Hippel Lindau), ligado al desarrollo del carcinoma renal (familiar y esporádico). Recientemente, se ha descrito que esta proteína regula la degradación en normoxia

de HIF-1α (un regulador clave en la respuesta angiogénica a la hipoxia). Así, la alteración de VHL promueve una profusa angigénesis, factor fundamental para el desarrollo de diversos tumores. A nivel genómico, la inactivación del gen VHL ocurre por metilación de la región promotora o por deleciones.

c) WT-1 en tumor de Wilms, un nefroblas-toma de la niñez que codifica para metalo-proteínas con capacidad regulatoria transcrip-cional.

d) PTEN, frecuentemente mutado en diversos cánceres como glioblastomas, tumores de próstata, de pulmón a células pequeñas, tumores renales, melanomas y meningiomas. Codifica una enzima con actividad de fosfatasa que regula negativamente la vía de señales PI3-K/Akt la cual promueve la sobrevida celular.

e) MEN1, involucrado en neoplasia endocrina múltiple, caracterizada por tumores

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en paratiroides, páncreas e hipófisis. Codifica para la proteína menina, que participa en la regulación de la expresión mediada por el proto-oncogén Jun-D y en la represión del gen de la telomerasa, indispensable para la inmortalización celular.

Cáncer: un proceso con varias etapas

Dado que por lo general la probabilidad de aparición de un cáncer aumenta en forma exponencial con la edad, diversos estudios epidemiológicos y moleculares indican que esta enfermedad se debe a la acumulación de diversos eventos genéticos, comúnmente entre seis y diez, excepto para los cánceres pediátricos. Analizando biopsias de colon en distintos estadíos tumorales, el grupo de B. Vogelstein estableció un diagrama de las alteraciones más comunes acumulables temporalmente en

función al desarrollo tumoral. Se observa que los estadíos tempranos se caracterizan por la pérdida de diversas regiones del cromosoma 5, donde se encuentran APC y MCC (Mutado en Carcinoma Colorectal), posteriormente aparecen mutaciones en K-Ras y alteraciones del cromosoma 18, que comprometen a DCC (18q21). Conforme avanza el proceso neoplásico, se observan alteraciones en el cromosoma 17 (donde reside el locus de p53) y en otros cromosomas, posiblemente alterando genes supresores tumorales aún no caracterizados (ver esquema en la Figura 2). Los análisis realizados en otros tejidos muestran resultados análogos comprometiendo a diferentes cromosomas. De esta forma, se observa que las células con mayor número de alteraciones genéticas darán lugar a cánceres más agresivos. Es necesario destacar, que no es importante el orden en el cual aparecen estas mutaciones, si no la acumulación de las mismas.

Fig. 2. Acumulación de mutaciones en CCR (modificado de Fearon E.R. and Vogelstein B. Cell 1990, 61:759).

Como se mencionó en el capítulo de Oncogenes, no es sufuciente la aparición de alteraciones en genes relacionados con el control de la proliferación y la fidelidad del ADN, si no que además la célula tumoral debe modificar la expresión de ciertos genes para inhibir su proceso de senesencia y evadir al

sistema inmune, promover la angiogénesis, adaptarse a un nuevo entorno y eventualmente producir metástasis. El conocimiento cabal de la intrincada red de señales que gobiernan estos procesos permitirá el diseño racional de terapias moleculares más efectivas contra este flagelo que afecta a gran parte de la población humana.

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Los factores de crecimiento (GFs) constituyen un grupo de polipéptidos involucrados en la regulación de la proliferación y de la diferen-ciación celular. Los GFs actúan a través de receptores de membrana (GF-R) con actividad de tirosina o serina/treonina quinasas. La unión del GF a su receptor inicia una cascada de señales en las que intervienen quinasas intracelulares que conduce a la regulación de la síntesis de ADN. A diferencia de las hormonas polipeptídicas, los GFs pueden actuar como factores: i) autocrinos (o intracrinos): actúan sobre la misma célula que los sintetiza, a través de receptores de superficie o intracelulares; ii) paracrinos: actúan uniéndose a receptores presentes en células próximas a las que los sintetizan y iii) yuxtacrinos: permanecen anclados en la membrana de la célula que los expresa y ejercen su acción biológica uniéndose a receptores presentes en células vecinas.

El estado actual del conocimiento de GFs permite clasificarlos en diferentes familias, de acuerdo a las semejanzas en su estructura y a sus propiedades funcionales.

A) Factores de crecimiento que se unen a los receptores con actividad de tirosina quinasa tipo I (RTKs-I). Dentro de estos se encuentran los ligandos del receptor del factor de crecimiento epidérmico (EGF-R/ErbB-1). Esta familia está compuesta por el factor de crecimiento epidérmico (EGF), el factor de transformación tipo α (TGF-α), un EGF capaz de unirse a heparina (Hb-

EGF), anfiregulina, betacelulina, cripto-1 y una serie de factores codificados por pox virus, entre los que se encuentran el factor de crecimiento del virus vaccinia, y el del fibroma de Shope. La otra familia de ligandos de los RTKs-I se une a ErbB-3 y ErbB-4 y está formada por las distintas isoformas del Factor de Diferenciación Neu/Heregulinas (HRG).

B) Factores de crecimiento semejantes a la insulina tipo I y II (IGF-I, IGF-II)

C) Factor de crecimiento de plaquetas (PDGF)

D) Factores de crecimiento de fibroblastos (FGF), que comprenden el FGF-1 o ácido, FGF-2 o básico, FGF-3, FGF-4 y FGF-5.

E) Factores de transformación tipo β (TGF-β1-5).

Receptores de factores de crecimiento con actividad de tirosina quinasa

Los receptores con actividad de tirosina quinasa (RTKs) forman una familia numerosa de receptores de membrana a los que se unen la mayoría de los GFs y también una hormona proteica, la insulina. El análisis de la estructura de los RTKs ha revelado que todos poseen un

Factores de CrecimientoPatricia V. Elizalde.

GENERALIDADES Y CLASIFICACIÓN

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dominio extracelular altamente glicosilado donde esta localizado el sitio de unión del ligando (extremo amino-terminal), un dominio hidrofó-bico anclado a la membrana plasmática y un dominio citosólico, en el cual se localiza el sitio catalítico con actividad de tirosina quinasa (extremo carboxi-terminal).

Un examen más exhaustivo de la estructura primaria de los RTKs ha revelado la existencia de tres subgrupos. El Grupo I, al cual pertenecen el EGF-R, erbB-2, erbB-3 y erbB-4, posee en su dominio extracitoplasmático dos regiones conservadas (“clusters”) ricas en residuos cisteína. Al grupo II pertenecen el receptor de insulina y el receptor de IGFs tipo I. Estos receptores son tetrámeros formados por dos

subunidades α extracelulares en las cuales se localiza el dominio de unión del ligando y que presentan un solo “cluster” de residuos cisteína.

La subunidades α están unidas covalentemente

por puentes disulfuro con las β, que tienen su extremo amino-terminal extracitoplasmático, atraviesan la membrana plasmática y en su dominio intracelular se localiza la actividad de tirosina-quinasa. El grupo III (PDGF-R) posee 10 residuos de cisteína distribuidos en su dominio extracitoplasmático. Además, en su porción intracelular existe una inserción de 70-100 aminoácidos que separa, en el dominio con actividad de tirosina quinasa, el sitio de unión de ATP de los residuos tirosina que resultan fosforilados por activación del receptor .

Mecanismos de Transducción de señales de RTKs

El EGF y los otros miembros de su familia de GFs , el PDGF, y el IGF-I se unen a receptores de membrana con actividad de tirosina quinasa (RTK). La cascada de transducción de señales de un receptor con actividad de tirosina quinasa comienza cuando es ocupado por alguno de sus ligandos. Esta ocupación resulta en una al-teración de su conformación tridimensional en la membrana plasmática. Como consecuencia, se produce la dimerización del receptor, que parece ser un paso crítico en la activación de los receptores con actividad de tirosina quinasa.

Una particularidad de los RTK tipo I, a los que pertenecen los de la familia ErbB (EGF-R/ErbB-1, ErbB-2, ErbB-3 y ErbB-4), es que entre ellos pueden formarse homo y heterodímeros. Los componentes de esos dímeros son elegidos por el ligando, y esta propiedad permite a su vez reclutar en forma combinatoria diferentes moléculas de señalización. Se ha demostrado la existencia de por lo menos 10 combinaciones distintas de homo y heterodímeros de la familia ErbB. Sin embargo, esta red de interacciones inter-receptores posee una determinada jerarquía y no un patrón al azar. ErbB-2 parece ser el integrante preferido de los heterodímeros formados con los otros tres integrantes de la familia. En la Figura 1, se muestra el mecanismo de unión de Heregulina a la famila de RTKs tipo I.

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que al poseer el dominio SH2 se le asocian directamente. Estas proteínas que asocian al receptor activado con otras moléculas de señalización, pero que carecen ellas mismas de actividad enzimática, se denominan proteínas adapta-doras. En otros casos, como el del receptor de insulina y el receptor de IGFs tipo I, están presentes también proteínas de “docking” (acercamiento). Esa proteína de docking de 185 kDa, denominada IRS-1 (sustrato del receptor de insulina-1) posee 21 sitios potenciales de fosforilación en residuos tirosina, 6 de los cuales están localizados en la secuencia YMXM (Tirosina-Metionina-X-Metionina) que es una secuencia de reconocimiento para las proteínas que poseen el dominio SH2. Dentro de las proteínas adaptadoras involucradas en la cascada de señales de transducción de receptores con actividad de tirosina quinasa, y de una serie de tirosinas quinasas citoplasmáticas, se encuentra una familia de proteínas que se denomina Shc (proteína que contiene dominios con src-

Al producirse la dimerización de los RTK inducida por la unión del ligando, la actividad de quinasa de cada monómero del receptor fosforila residuos tirosina localizados en el extremo carboxi-terminal del dominio intracito-plasmático de la molécula de su dímero asociado. A este proceso, se lo denomina autofosforilación.

Uno de los descubrimientos más críticos para dilucidar cual es el paso siguiente en el mecanismo de transducción de señales, ha sido la identificación de un dominio llamado SH2 (src-homologia 2) en una serie de proteínas celulares que se han encontrado asociadas a los receptores a través de residuos fosfotirosina presentes en el receptor. A este dominio se lo ha llamado así dada su homología con una secuencia aminoacídica de la proteína citosólica con actividad de tirosina quinasa codificada por el oncogen src: pp60src De esta forma, el receptor fosforilado en tirosina, en el caso de los de la familia de ErbB y del receptor de PDGF (PDGF-R), es reconocido por proteínas

Figura 1

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homología 2). La familia Shc está compuesta por tres proteínas de 46, 52, y 66 kDa que poseen un solo dominio SH2 y que carecen de actividad catalítica. Ha sido demostrado que Shc se asocia con y es fosforilada por EGF-R y PDGF-R. No se ha demostrado en cambio una asociación directa de Shc con el receptor de IGFs tipo I ni tampoco se ha descripto asociación entre IRS-1 y Shc. Otra de las proteínas adaptadoras del grupo SH2 es la denominada Grb2 (proteína unida a receptor de factor de crecimiento-2). Grb2 no resulta fosforilada en tirosina por el RTK activado, si no que se une a través de sus dominios SH2 o bien al receptor fosforilado en tirosina, o a IRS-1 o Shc. Esta asociación es la que determina su activación. Grb-2 es una proteína citoplasmá-tica que se asocia, a través de sus dominios SH3 (dominios con src-homología 3, Grb2 posee dos de estos dominios) a otra proteína, un intercambiador de nucleótidos de guanina, llamada Sos. Los dominios SH3 reconocen secuencias aminoacídicas ricas en residuos prolina. La formación del complejo RTK-Grb2-Sos (o bien IRS-1/Grb2/Soso RTK/Shc/Sos) permite a Sos interactuar a su vez (a) con la proteína p21ras activándola mediante el intercambio de GDP por GTP. La superfamilia de las proteínas p21ras (H-,K-and N-Ras) unen GDP y GTP con alta afinidad, ciclando entre los estados activo e inactivo a través de la unión con GTP o GDP, respectivamente. Poseen a su vez un nivel bajo de actividad intrínseca de GTPasa que puede ser estimulado mas de 100 veces por interacción con la proteína citosólica activadora de GTPasa (GAP). Ciertos efectos inhibitorios de TGF-β, cuyo receptor carece de actividad de tirosina quinasa, están también mediados por activación de ras.

El próximo paso en el camino de señales de transducción es la asociación entre p21ras-GTP y la proteína producto del proto-oncogen raf-1. Aún no se ha establecido cómo la formación de este complejo sirve para activar a raf-1, que es una proteína citoplasmática de 72-76 kDa con actividad intrínseca de serina/treonina quinasa. Sin embargo, evidencias experimentales indican que hay múltiples eventos involucrados en la activación de raf. La translocación de raf-1 inducida por p21ras

hacia el plano de la membrana plasmática, posibilita la fosforilación de raf en residuos tirosina por proteínas miembros de la familia Src y también su fosforilación por una variedad de serina/treonina quinasas incluyendo la quinasa activada por p21 (PAK), las proteínas quinasas A y C y Akt. Además, otro mecanismo que regula la activación de raf es la dimerización. A pesar de que originalmente se consideró que las proteínas raf sólo formaban homodímeros, se demostró recientemente que ras puede inducir la heterodimerización de diferentes proteínas raf como raf-1 y B-raf.

Raf-1 activa luego una cascada de fosforilación llamada la cascada de MAP quinasas (MAPK, proteínas quinasas activadas por mitógenos). A este camino también se lo llama camino de señalización de ras. La mejor caracterizada de estas quinasas, en el extremo superior de la cascada, se denomina MEK (una quinasa de MAP quinasas). MEK es fosforilada por Raf-1 (probablemente también por otros mecanismos) y una vez activada por fosforila-ción activa a las MAPK, p44 MAPK/ERK1 y p42MAPK /ERK2, a través de una fosforilación dual en residuos tirosina y treonina específicos, localizados en un motivo característico Thr-Glu-Tyr. Se ha demostrado que para una completa actividad enzimática de MAPK, se requiere la completa fosforilación tanto en Thr 183 como en Tyr 185. La fosforilación de las MAPK conduce a su translocación al núcleo donde fosforilan, en residuos serina/treonina, proto-oncogenes tales como c-myc, p62TCF y c-ets, modulando asi la actividad, como factores transcripcionales, de estos oncogenes. Los productos de los protooncogenes nucleares modulan la transcripción a través de la formación de heterodímeros (Myc-MAX, FOS-JUN). La regulación de alguno de los componentes de estos dímeros representa un sitio posible de control tanto de la expresión génica como del ciclo celular por la cascada de MAP quinasas. Se ha descripto recientemente que p42MAPK (Erk2) regula positivamente la transcripción de ciclina D1. Este efecto, está mediado por el factor de transcripción c-Ets-2 y depende de la presencia de un dominio de unión semejante al de Ets en la región proximal del promotor de ciclina D1. La fosforilación


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de p62TCF por MAPK activa la formación de un complejo ternario entre p62TCF y p67TCF en el promotor de c-fos, activando la transcripción de c-fos.

Otra particularidad del camino de señales de transducción de GFs , está dada por el hecho de que (dentro) entre (de) las proteínas con el dominio SH2 también se encuentran algunas que a diferencia de las adaptadoras, tienen actividad enzimática. Entre ellas , están la subunidad. regulatoria (p85) de la fosfatidil inositol-3’ quinasa (PI-3K). Distintas evidencias experimentales han demostrado que la activación de PI-3K es un requisito indispensable en el mecanismo de acción de numerosos GFs. PI-3K consiste en una subunidad regulatoria de 85 kDa, que contiene dominios SH2 y SH3 y una subunidad catalítica de 110 kDa. La interacción de p85 PI-3K directamente con el receptor fosforilado en tirosina, con proteínas de docking como IRS-1 o con proteínas adaptadoras fosforiladas en tirosina como Shc conduce a la activación de p85 PI-3K que a su vez activa a la subunidad catalítica p110. PI-3K cataliza la fosforilación de fosfoinositoles en la posición 3 del inositol para generar fosfatidilinositol (3,4) bifosfato [PtdIns(3,4)P

2] y fosfatidilinositol

(3, 4, 5) trifosfato [PtdIns(3,4,5)P3]. Estos

lípidos fosforilados por la PI-3K sirven para localizar y activar moléculas involucradas en la transducción de señales, en la vecindad de la membrana plasmática. Estos lípidos fosforilados en la posición 3 no son clivados por la fosfolipasa C (PLC) y, por el contrario, permanecen en la membrana plasmática hasta ser desfosforilados por fosfatasas específicas de fosfoinositoles, denominadas PTEN, que clivan el fosfato en la posición 3 del inositol. Así, la presencia de [PtdIns(3,4,5)P

3] resulta en

la translocación hacia la membrana plasmática de la quinasa dependiente de fosfatidilinositol-1 (PDK-1) , que se asocia a estos lípidos a través

de su dominio con homología a pleckstrin (PH). El dominio PH fue primero identificado en la proteína plaquetaria Pleckstrin. Es un dominio que está presente en unas 200 proteínas humanas, incluyendo Sos. Otra proteína que se transloca a la membrana plasmática por efecto de la presencia de [PtdIns(3,4,5)P

3] , es

la proteína quinasa denominada Akt o PKB. Akt posee también dominios con PH a través de los cuales se asocia con [PtdIns(3,4,5)P

3] en

la cara citosólica de la membrana plasmática. Luego de esta asociación se produce un cambio en la conformación de Akt que le permite ser fosforilada en residuos serina/treonina. La fosforilación en treonina 308 en el dominio catalítico y en serina 473 en el dominio carboxilo terminal resulta en la activación de Akt. La fosforilación en treonina 308 es catalizada por PDK-1. Esta fosforilación resulta a su vez en un cambio en la conformación de Akt que luego sería fosforilada en serina 473 por una segunda PDK (PDK2).

Se ha demostrado que Akt puede fosforilar una serie de proteínas involucradas en diferentes procesos. Entre las proteínas activadas por Akt se encuentra la proteína blanco de rapamicina en mamíferos (mTOR). A su vez, mTOR fosforila a la proteína de unión del factor de iniciación de la traducción de eucariotas eIF-4E, denominada 4E-BP1. Al resultar fosforilada esta proteína se disocia del eIF-4E , resultando esto en un aumento en la iniciación de la traducción mediada por eIF-4E. Otra proteína fosforilada por mTOR es p70S6K

. El efecto de la activación de p70S6Kes

el aumento en la biosíntesis de ribosomas, con lo cual se facilita la capacidad de la maquinaria de traducción. Otra de las proteínas fosforiladas por Akt es la proteína BAD, involucrada en el mecanismo de apoptosis. La fosforilación de BAD por Akt resulta en su inactivación, con lo cual el efecto de la activación de Akt es prevenir la muerte celular por apoptosis.

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Interacción entre mecanismos de transducción de señales de GFs y hormonas esteroideas.

Uno de los campos de investigación mas atractivos de la actualidad es el estudio de la relación entre los mecanismos de señalización de GFs y hormonas esteroideas, particularmente estrogénos y progesterona. Estos estudios cobran importancia en el Cáncer y específícamente en aquellos tipos de tumores cuya proliferación es regulada por hormonas. Evidencias recientes han demostrado la existencia de interacciones (cross-talks) entre los caminos de señalización de los GFs que actúan a través de RTKs y los de las hormonas esteroideas, los que fueron considerados anteriormente como caminos separados. Los miembros de la superfamilia de receptores esteroideos son proteínas altamente fosforiladas que después de la unión con el ligando actúan como factores de transcripción. A pesar de que el rol funcional de la fosforilación de los receptores de estrógenos (ER) y progesterona (PR) , permanece todavía sin dilucidarse, un gran número de evidencias experimentales indican que la fosforilación es requerida para la activación transcripcional de estos receptores. Además, se ha demostrado que la fosforilación es uno de los mecanismos moleculares a través de los cuales converge la señalización de las hormonas esteroideas y de los GFs. La convergencia entre RTKs y hormonas tiene una naturaleza dual, en la cual las hormonas esteroideas activan a los RTKs o a proteínas miembros de sus cascadas de transducción. A su vez, los ligandos de los RTKs son capaces de modular la activación transcripcional de los receptores esteroideos. En la Figura 1, se muestra un esquema comparativo de los mecanismos de acción de RTKs y el receptor de progesterona

La activación independiente del ligando del receptor de estrógenos por EGF y por IGF-I ha sido demostrada hace tiempo. Recientemente, se evidenció la capacidad de HRG de transactivar a ER. La activación transcripcional del PR por GFs permanece muy poco estudiada. Se ha indicado que el EGF es

capaz de activar a la isoforma A del receptor de PR de pollo (cPRA). Además, el cPR puede activarse en forma de ligando-independiente por moduladores de quinasas y fosfatasas tales como el ácido ocadaico, inhibidor de las proteína- fosfatasas 1 y 2 y por el 8-Br AMPc, activador de la proteína quinasa A (PKA). Nuestros recientes hallazgos han proporcionado la primera evidencia experimental demostrando que HRG activa al receptor de PR murino y humano. Estos estudios han constituído la primera demostración de activación ligando-independiente del PR humano. Así, se describió además que la presencia de ErbB-2 y ErbB-3 funcionales y MAPK (Erk1 y Erk2) activas, es un requisito indispensable en la activación de PR inducida por HRG.

Ha sido demostrada la capacidad de las MAPK en fosforilar a los receptores de hormonas esteroideas. Así, desde tiempo se ha reconocido la fosforilación “in vitro” del ER por MAPK. Nuestro grupo ha proporcionado recientemente la primera evidencia experimental que MAPKs activadas por HRG, son capaces de fosforilar “in vitro” al PR humano y murino.

Perspectivas Terapéuticas

La amplia evidencia experimental que indica la participación de GFs en el desarrollo del Cáncer, ha abierto la posibilidad de uso terapéutico de diferentes estrategias de bloqueo de la función de GFs y de los RTKs. Particularmente en el Cáncer de Mama una serie de estra-tegias dirigidas al bloqueo de los RTKs tipo I, está siendo aplicada con éxito. Así, el Trastuzumab (Herceptin), un anticuerpo monoclonal humanizado anti- ErbB-2, ha sido el primero de esta clase de agentes en ser utilizado a nivel clínico. Se ha observado que aumenta la sobrevida de los pacientes en cuyos tumores esta amplificado ErbB-2. Por otro lado, una serie de moléculas pequeñas que inhiben la actividad de tirosina quinasa de los receptores han demostrado ser bien toleradas en las dosis que inhiben “in vivo” la función de los RTKs. Esos agentes (ZD1839, OSI-774, EKB-569, GW-2016, CI-1033), son activos en modelos pre-clínicos de Cáncer de Mama, y se encuentran

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en curso protocolos clínicos en Fase II. Una serie de miembros de la cascada

de señalización de los RTKs están siendo explorados como blancos para terapia. Estos incluyen, la señalización por MAPK y la vía de PI-3K/Akt/mTOR. Se han observado respuestas clínicas en Cáncer de Mama con agentes anti-ras (BMS-214662, R115777) y con inhibidores de mTOR (CCI-779). Inhibidores de raf (BAY 43-9006) y de MEK (CI-1040) también están sido explorados.

Una de las conclusiones más interesantes obtenidas del estudio de los GFs en el proceso de transformación maligna, es que el bloqueo de un solo blanco molecular no resultará probablemente (el) en la reversión del fenotipo maligno, dado que éste es el resultado de la acumulación de múltiples alteraciones genotípicas y fenotípicas. Por lo tanto, la identificación de varios mecanismos moleculares que participen en la proliferación de las células malignas, y en consecuencia el diseño de una terapia individualizada resultante de la combinación de drogas bloqueantes de los diferentes blancos, sería la futura alternativa terapéutica del Cáncer.

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Con la evolución, los seres vivos fueron paulatinamente, volviéndose más complejos. Esto hizo necesaria la existencia de mecanismos de regulación, siendo los dos sistemas principales de esta regulación el Sistema Nervioso (SN) y el endocrino.

Los sistemas reguladores, no sólo controlan el funcionamiento de los distintos sistemas, sino que lo adaptan en respuesta a estímulos del medio interno y externo.

A su vez estos dos sistemas interactúan entre si, y constituyen lo que se ha dado en llamar sistema neuroendocrino de regulación (Figura 1).

Consideraciones anátomo estruc-turales de la unidad hipotálamo-hipofisaria

El hipotálamo tiene su origen en el diencéfalo y se divide funcionalmente en 3 zonas: a) Anterior o supraóptica, b) Media o tuberal y c) Posterior o mamilar. La zona anterior, ubicada por encima del quiasma óptico, contiene dos núcleos importantes: el supra-óptico y el paraventricular, desde los cuales parten los axones que terminan en la neuro-hipófisis, constituyendo el haz hipotálamo-hipofisario. En la porción media se encuentran 3 núcleos de importancia: ventromedial, dorsomedial y arcuato, los que proyectan sus axones hacia capilares de la eminencia media. Esta región de la eminencia media, es una zona de gran importancia ya que en ella nace el tallo hipofisario. La zona posterior, esta constituida por los núcleos de la amígdala, los cuales se desconoce en gran parte que papel juegan en la regulación neuroendocrina.

La hipófisis humana esta constituida por dos porciones embriológicamente diferentes: adenohipófisis y neurohipófisis. La primera, se origina en una evaginación de la bolsa de Rathke en el ectodermo bucal y la neurohipófisis de una evaginación del suelo del tercer ventrículo del ectodermo neural.

NEUROENDOCRINOLOGIAUnidad Hipotálamo

HipofisariaPablo Scacchi

El sistema neuroendocrino, tiene su centro principal en la región hipotálamo-hipofisaria.

Figura 1

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La adenohipófisis a su vez esta constituida por tres porciones: distal (anterior), tuberal (que rodea al tallo hipofisario) y la porción intermedia. Entre las porciones distal y tuberal se constituye el lóbulo anterior. La porción intermedia se encuentra entre el lóbulo anterior y la neurohipófisis.

La neurohipófisis, esta dividida por tres porciones: a) nerviosa, b) infundibular y eminencia media. Estas tres porciones son de estructura nerviosa. Desde la eminencia media, situada en la base del hipotálamo, se continúa la porción infundibular la que se amplía a la porción nerviosa, que constituye la glándula propiamente dicha. Se puede considerar que la neurohipófisis es una prolongación hacia la silla turca del hipotálamo.

nerviosas que finalizan en la porción nerviosa de la neurohipófisis en la proximidad de capilares, en forma de terminaciones neurohemales. De esta manera las hormonas neurohipofisarias se originan en el hipotálamo anterior y por el tracto hipotálamo hipofisario llegan a la neurohipófisis y la terminal axónica vuelca su contenido a los vasos capilares.

Las relaciones vasculares entre el sistema nervioso y la hipófisis, conforman lo que se conoce como sistema portal hipotálamo-hipofisario. La irrigación de ambas estructuras es suministrada por la carótida a través de las arterias hipofisarias superior e inferior. La arteria hipofisaria superior se ramifica en un plexo primario en la región de la eminencia media y desde allí se resume en unos 10 a 15 vasos venosos que transitan por el tallo hipofisario y al llegar al lóbulo anterior se vuelve a ramificar en un nuevo plexo capilar (secundario). A esta red vascular se la conoce como “Sistema Portal Largo” (Figura 2).

La arteria hipofisaria inferior, se dirige hacia la neurohipófisis y en la porción nerviosa, se ramifica en un plexo capilar primario, que se reunifica en pocos vasos, que dirigiéndose hacia delante, llegan al lóbulo anterior, donde nuevamente se capilariza en una red secundaria. A esta circulación se la conoce como “Sistema Portal Corto”

La circulación del Sistema Portal Largo es de plexo primario (eminencia media) a plexo secundario (adenohipofisis). Por su parte, el Sistema Portal Corto circula de la neurohipófisis a la adenohipófisis.

Es de hacer notar que el Sistema Portal Largo, es la principal vía de regulación de la adenohipófisis. Su interrupción, provoca una desconexión funcional de la adenohipófisis; sin embargo, esta interrupción vascular no produce la necrosis de la glándula (por falta de circulación nutricia) ya que la nutrición hipofisaria no proviene de este circuito vascular.

Las neuronas hipotalámicas dirigen sus axones hacia los capilares primarios de la eminencia media, donde vuelcan su secreción, la cual por los vasos largos llegan a la adenohipófisis, regulando la secreción de sus hormonas.

Interconexiones entre hipotálamo e hipofisis

Entre el hipotálamo y la hipófisis se establecen relaciones nerviosas y vasculares. En el hipotálamo anterior desde los núcleos supraóptico y paraventricular parten fibras

Figura 2

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El hipotálamo, recibe numerosas conexiones nerviosas desde muy diversas áreas, por ejemplo las conexiones con la corteza cerebral y el sistema nervioso autónomo. Además interpreta señales del medio ambiente, tales como el ritmo de la luz, temperatura, etc. De esta forma el sistema endocrino, al ser regulado por el sistema nervioso, lo hace tomando en cuenta numerosas señales de todo el organismo y en consecuencia adapta de la forma más conveniente, a las diversas secreciones hipofisarias.

Características de la Adenohipófisis

La adenohipófisis está constituida por dos tipos principales de células: granulares (secretan hormonas) y las agranulares (no secretan). Dentro de las células granulares (presentan gránulos con los productos de secreción), se las clasifica por sus características tintoriales en: acidófilas (sintetizan proteínas simples) y basófilas (producen glicoproteínas). Desde la microscopia electrónica se pueden diferenciar un tipo celular para cada una de las trofinas adenohipofisarias.

Si bien en un principio se atribuyó un tipo celular para cada hormona, hoy se conoce que un tipo de célula puede transformarse en otra y secretar una hormona diferente. En algunos casos, como con las células gonadotropas, no sólo una célula puede secretar indistintamente LH o FSH, sino que pueden hacerlo al mismo tiempo por la misma célula.

No está aclarado totalmente el papel de las células agranulares, también conocidas como cromófobas, aunque se les atribuye el papel de ser precursoras de los diferentes tipos celulares según lo requieran las necesidades de secreción.

Entre las hormonas sintetizadas por las células granulares acidófilas, se encuentran la hormona de crecimiento (GH), la prolactina (Prol) y la adrenocorticotrofina (ACTH). La GH y la Prol, junto con el Lactógeno Placentario HPL), constituyen un grupo de hormonas de una familia llamada “somatomamotrofinas”. Poseen características químicas parecidas y comparten algunas funciones en común. Se

sospecha que primitivamente, eran producidas por un solo gen, el cual con la evolución se dividió en los 3 genes que hoy regulan la expresión de cada una de ellas.

Con respecto al ACTH, se sintetiza a partir de un gran precursor como es la Pro-opiomelanocortina (POMC), que además da origen a otros principios adenohipofisarios.

Las células granulares basófilas, sintetizan hormonas de características glicoproteicas, entre las que encontramos a la hormona folículo estimulante (FSH), la hormona luteinizante (LH) y a la tirotrofina (TSH). Estas tres hormonas adenohipofisarias junto con la gonadotropina coriónica (hCG) de origen placentario, presentan una estructura compuesta por 2 cadenas proteicas: _ y ß. La cadena _ es común a estas 4 hormonas. La cadena ß es diferente en cada hormona y es la que da la especificidad y la capacidad de unirse al receptor de membrana.

Cada cadena es regulada por genes diferentes. La _ tiene su gen en el cromosoma 6q21.1-q23. Las cadenas ß tienen genes diferentes. Así la β-FSH esta en el cromosoma 11p13 y la β-LH en el 19q13, 32 y la β-TSH en el 1p22. (Figura 3). Luego de sintetizadas, ambas subunidades se unen y de esta forma ejercen su efecto biológico. Las subunidades

Figura 3

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por separado son inactivas. Se han realizado experiencias, uniendo cadenas α de las distintas hormonas con cadenas ß de otras hormonas, comprobándose que la actividad biológica corresponde a la subunidad β. Finalmente, debe señalarse que las dos gonadotrofinas hipofisarias, son idénticas en ambos sexos, aunque actúan obviamente sobre distintos receptores. La hCG placentaria es muy similar aunque no idéntica a la LH, y comparten los mismos receptores y efectos.

Eje hipotálamo-neurohipófisis

La ocitocina y la hormona antidiurética (ADH/AVP), son las dos hormonas postero-hipofisarias y constituyen dos nonapéptidos de estructura muy parecida, ya que sólo difieren en 2 aminoácidos. Ambas provienen de sendos precursores llamados pre-pro-hormonas que se sintetizan en el soma de las neuronas en los núcleos hipotalámicos anteriores. Estas grandes moléculas contienen en su estructura a la hormona neurohipofisaria, a su péptido señal y a la neurofisina correspondiente (Figura 4).

Estos péptidos son hidrolizados en el aparato de Golgi a un estadio de pro-hormona, los cuales contienen a los nonapéptidos y un péptido señal. Estas pro-hormonas, junto a enzimas hidrolíticas y un gran péptido transportador (neurofisina), son incluidos en vesículas que por un mecanismo de transporte axonal, utilizando a los microtúbulos, son transportados hasta las terminaciones axonales de la neurohipófisis. Durante el trayecto, se completa la hidrólisis de las pro-hormonas, quitándoseles los péptidos señal y originando a la estructuras finales para ser liberadas por los terminales a la sangre. Las vesículas en gran parte se encuentran en la vecindad de los capilares neurohipofisarios, pero otra porción se halla depositada en dilataciones de los axones, conocidos como corpúsculos de Herring, los que actúan como reservorios hormonales.Con respecto, a las neurofisinas cumplen la tarea de dar estabilidad a las hormonas que acompañan, separándose al ser liberadas.

La ocitocina se sintetiza principalmente en los núcleos supraópticos y es acompañada por la neurofisina II en su transporte. La ADH es sintetizada en los cuerpos neuronales de los núcleos paraventriculares y en las vesículas axonales, son acompañadas por la neurofisina I, la que posee además un porción glicopep-tídica.

Cuando un estímulo llega al hipotálamo anterior para que se libere alguna de las hormonas neurohipofisarias, se producen los siguientes eventos: 1) Se genera un potencial de acción, 2) Se transmite el potencial de acción por el axón hasta el terminal, 3) Como consecuencia se abren canales de Na+ , 4) Por la despolarización se activan los canales de Ca2+, 5) Por acción del Ca2+ , se fusionan las membranas vesiculares y del terminal axonal, 6) Se libera la hormona, acompañada por su correspondiente neurofisina, 7) Aumentan en plasma las concentraciones de la hormona y su neurofisina, 8) Comienza a salir Ca2+, disminuyendo en el interior celular, 9) Se recupera el potencial de membrana, llevando a la célula nerviosa a poder ser nuevamente estimulada.

Figura 4

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Hormonas Hipotalámicas

Las neuronas productoras de las hormonas hipotalámicas, poseen ciertas características, que interesan para comprender mejor su regulación. Se calcula que cada una de estas neuronas de la zona medial del hipotálamo, reciben entre 200 y 500 terminales sinápticas provenientes de otras zonas. Estas sinapsis se producen sobre el soma o sobre el axón terminal. De esta manera, se cree que las terminaciones somáticas afectan sobre todo la síntesis y producción de hormonas; en cambio las sinapsis sobre las terminales axonales, modulan la liberación de las hormonas (Figura 5). Los neurotransmisores involucrados son numerosos y variados, pudiendo ser las clásicas bioaminas, así como péptidos, proteínas, aminoácidos y hasta sustancias gaseosas como el óxido nítrico (NO). Se piensa que la activación de las neuronas secretoras, es la resultante de las diferentes señales que le llegan y del efecto estimulante e inhibidor de los distintos neurotransmisores.

Otra característica importante, es que

estas células presentan un ritmo de secreción pulsátil, siendo esta característica fundamental para su mejor efecto. Así se sabe, que la administración continua de estas hormonas, logra cada vez menos efectos sobre el efector hipofisario, debido a cambios en el receptor que responde cada vez menos (“down regulation”). Por el contrario, la administración intermitente en forma de pulsos, logra que el receptor responda mejor ante un mismo estímulo (“up regulation”).

Esta forma pulsátil de actuar, hace que lo mismo suceda con la secreción de las hormonas adenohipofisarias, las que también son sensibles a las regulaciones previamente descriptas.

Debido a las amplias conexiones del hipotálamo con el resto del sistema nervioso, arriban al mismo fibras que regulan los ciclos secretorios a lo largo del día (secreción circadiana). Así, los relojes biológicos que regulan las actividades circadianas, afectan la liberación de las hormonas hipotalámicas y a través de estas el ritmo de secreción de las hormonas anterohipofisarias.

Figura 5

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En el hipotálamo, también se producen y se secretan numerosos neurotransmisores. Estos pueden ser estimuladores o inhibidores y complementan la acción de las hormonas, modulando sus efectos (Tabla 1).

Las hormonas hipotalámicas son péptidos simples de diverso tamaño. La TRH está compuesta de 3 aminoácidos o el GH-RH con 44 aminoácidos. Otros péptidos se producen y se liberan, pero sus efectos biológicos no han sido finalmente establecidos. La primera de las hormonas hipotalámicas aisladas y caracterizadas bioquímicamente fue la TRH, que es un tripéptido, sintetizado en el área hipotalámica anterior y su efecto es estimular la secreción de la TSH hipofisaria. La TRH también ha sido detectada en otros tejidos tales como el cerebro, medula espinal y aparato digestivo. Poco tiempo después se observó que es también un potente liberador de la Prol, utilizándose como Test diagnóstico inductor de la secreción de Prol.

La Prol posee también un control inhibitorio por parte del hipotálamo. Este secreta al sistema portal un neurotransmisor, que es la Dopamina (DA), pero que aquí se comporta como una neurohormona. La DA se origina principalmente en el Sistema Dopaminérgico

Túbero Infundibular (TIDA). Desde hace mucho tiempo, se ha postulado la existencia de una hormona inhibidora de la Prol, diferente a la DA, pero pese a los esfuerzos, no se ha podido encontrar dicha sustancia.

Otro de los péptidos hipotalámicos, que ha ganado aceptación en los últimos tiempos, es el Péptido Vasointestinal (VIP), el cual es un potente estímulo de la Prol y su bloqueo (con anticuerpos anti-VIP) impide la lactancia y el aumento de la Prol ante otros estímulos. Los Vipomas (tumores abdominales secretores de VIP9) se acompañan frecuentemente de galactorrea.

El Gn-RH estimula marcadamente a las dos gonadotrofinas, el LH y FSH. Se sintetiza a partir de una molécula mayor la Pre-prohormona, la cual luego de sucesivas hidrólisis, se convierte en el decapéptido final. Actúa sobre receptores específicos de la adenohipófisis. Estos receptores modifican su afinidad y sensibilidad a lo largo de la vida y según el estado fisiológico. Así,estos cambios, explican fenómenos como la iniciación de la pubertad. Se ha postulado, a partir de ciertos datos experimentales, la existencia de un factor selectivo liberador de FSH. Sin embargo, aún es controvertido un reconocimiento unánime.

SUSTANCIAS SECRETADAS POR EL HIPOTÁLAMO

HORMONAS OTROS PÉPTIDOS NEUROTRANSMISORES

CRH/CRF Vasopresina Adrenalina

GH-RH Ocitocina Noradrenalina

Gn-RH/LH-RH Encefalinas Serotonina

TRH Sustancia P Acetilcolina

VIP Neurotensina Gaba

DA CCK Aminoácidos excitatorios

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Hormonas de la Hipófisis Anterior

La hipófisis anterior secreta un conjunto de hormonas, por medio de las cuales controla casi todas las otras funciones endócrinas del organismo, con excepción de las paratiroides, el páncreas endócrino y el aparato digestivo.

Una de las porciones de la adenohipófisis, la intermedia; que como su nombre lo indica se ubica entre la neuro y la adenohipófisis, secreta la α-MSH, la cual es una hormona que en el hombre estimula el crecimiento y proliferación de los melanocitos, coloreando la piel y posee además función antipirética, y antiinflamatoria al inhibir a la IL-1. Se postula que en el hombre su función principal es ejercer sus efectos como un neurotransmisor central en el sistema nervioso.

En la hipófisis, a partir de la POMC, que es una proteína de alto peso molecular, se originan diversas moléculas como se puede ver en la Tabla 3.

La hormona liberadora de GH es un péptido de la familia del VIP, Secretina, Glucagon, y constituye el GH-RH. Posee una estructura de 44 AA, aunque se ha descripto otra forma de 40 AA. Se ha demostrado que no sólo aumenta la liberación de GH por las células somato-tropas de la hipófisis, sino que también induce la síntesis de la misma (Tabla 2).

La GH presenta una hormona originada en el hipotálamo que es un potente inhibidor de su secreción. En relación a la Somatostatina (SS), un péptido de 14 AA, la GH presenta un doble control de su secreción; por un lado el GH-RH, y por el otro la SS que se opone al efecto liberador del primero. Esta SS es una hormona que circula por vía sanguínea, y no debe confundirse con otra SS de idéntica estructura, pero que actúa como un principio paracrino. La SS en sus dos formas presenta una amplia distribución en el sistema nervioso, tubo digestivo y en diferentes órganos.

CARACTERISTICAS DE LAS HORMONAS HIPOTALAMICAS ACEPTADAS

HORMONA ACCION ESTRUCTURA LUGAR SINTESIS MECANISMO DE ACCION

CRH Est. secrec de ACTH 41 AA N. Paraventricular Adenilciclasa

GH-RH Est. secrec de GH 44 AA N. Arcuato Adenil ciclasa y FosfatidilinositolGn-RH Est. secrec de LH y FSH 10 AA Área Preóptica Adenilciclasa

TRH Est. secrec TSH y Prol (*) 3 AA Área hipotal ant. Fosfatidilinositol

VIP Est. secrec Prol (*) 28 AA

DA Inhibe secrec Prol Amina N. Arcuato y Inhibe Paraventricular adenilciclasa y fosfoinositol

SS Inhube secrec GH 14 AA Ampliamente en SNC Inhibe adenilciclasa

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En las células adrenocorticotropas se produce la hidrólisis obteniéndose entre otras moléculas el ACTH y la β-Lipotropina, estando este fenómeno controlado por el CRH hipotalámico y secundariamente por la angiotensina II y la vasopresina u hormona antidiurética de la neurohipófisis (ADH/AVP).

En las células de la porción intermedia, la POMC por efecto entre otros de la noradre-nalina, se convierte en la α-MSH y β-Endorfina. Todos los péptidos que se producen en estas dos células, están contenidos en la POMC. Más aún, en los 39 AA que posee la ACTH, están contenidos los 13 AA de la α-MSH y un resto conocido como cadena CLIP. Esto explica la mayor pigmentación que se observa en casos de valores elevados de ACTH.

Su acción principal es estimular la secreción de glucocorticoides y en menor cantidad la de mineralocorticoides y andrógenos en la suprarrenal. Presenta también una débil actividad lipolítica.

Las dos gonadotrofinas de la hipófisis, FSH y LH, son producidas por las células basófilas debido a su contenido glicoproteico. Ambas pueden ser producidas por la misma célula. Estas mismas células son capaces también de liberar Activinas e Inhibinas. Son idénticas en los dos sexos (a pesar de su denominación), y ejercen sus efectos sobre diferentes órganos blancos. La LH en el testículo, regula las células de Leydig promoviendo la síntesis de testosterona y en el ovario favorece la actividad de las células de la teca (andrógenos). Su elevación manifiesta es responsable de la ruptura folicular y la ovulación. Un efecto similar, ejerce la gonadotropina coriónica (hCG), que si bien no es idéntica a la LH hipofisaria, conduce a las mismas acciones y

actúa sobre los mismos receptores.La FSH, en el macho actua sobre las células de

Sértoli en los túbulos seminíferos, promoviendo entre otras cosas la espermatogénesis y la síntesis de la inhibina que inhibe la síntesis y secreción de FSH en la hipófisis. Se ha señalado su capacidad para inducir receptores de LH en las células de Leydig. En la mujer, su principal acción es promover el desarrollo folicular y acompaña al LH en su pico ovulatorio.

Durante largo tiempo se consideró a la Prol una gonadotrofina, pero en realidad en el humano casi carece de acciones sobre la gónada, aunque sí es importante en numerosas especies (roedores). Ha sido la última hormona caracterizada de la hipófisis, dado que anteriormente, se consideraban sus efectos como debidos a la GH. Esto se debe a sus similitudes estructurales con dicha hormona y a su origen ancestral en un solo gen, que controla a ambas moléculas. Se sintetiza en las células lactotropas de hipófisis, a partir de un precursor de 227 AA, el cual pierde una cadena de 27 AA y así se origina la Prol activa, la que es empaquetada en vesículas que luego por exocitosis liberan la hormona a la sangre. Su efecto principal es estimular la lactancia (en varias de sus fases), pero además ejerce numerosos efectos o más bien modulación de los mismos. La Prol esta involucrada en fenómenos de proliferación celular, regulación del metabolismo hidrosalino, y modulación de la inmunidad. Ejerce sus acciones actuando sobre receptores de membrana de la familia de los receptores de citoquinas, dentro de la Clase I y este grupo de receptores los comparten también otras hormonas como la GH, leptina, y eritropoyetina.

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HORMONA HIPOFISARIA Estruct. P.M. H. de Carbono Hormona Hormona Liberadora Inhibidora

Derivados de la Proopiomelonocortina (POMC)

α MSH (α melonotropina) 13 AA 1823 MRF MIF

ACTH (Adrenocorticotrofina) 39 AA 4507 CRH

β-LPH (β-Lipotropina) 91 AA 9500

β-Endorfina (β-LPH 61-91) 31 AA 3100 CRH ??

Hormonas Glicoproteicas

FSH (Folículoestimulante) α 89 AA 32.000

18 % CHO Gn-RH

β 115 AA 5 % Ac siálico

LH (Luteinizante) α 89 AA 32.000

16 % CHO Gn-RH


TSH (Tirotrofina) α 89 AA 32.000

16 % CHO TRH


Somatomamotrofinas

Prol (Prolactina) 198 AA 23.510 VIP y TRH DA

GH (Hormona de Crecimiento) 191 AA 22.650 GH-RH SS

La secreción está controlada a nivel hipotalámico por el VIP y tal vez por el TRH, las cuales tienen efecto estimulante de su secreción. Por otra parte, la DA del sistema TIDA, ejerce una potente acción de inhibición sobre su secreción.

La GH, hemos visto que presenta similitudes estructurales con la Prol y entre sus efectos resalta el efecto diabetogénico.

La GH es sintetizada por un gen situado en el cromosoma 17 y para la expresión de su gen en las células somatotropas, es necesaria la acción del factor de transcripción hipofisario denominado PIT-1 (cromosoma 3). Su acción la ejerce sobre receptores de la familia de las citoquinas, situados en numerosos tejidos, pero sobre todo en los hepatocitos. A este nivel sintetiza 2 péptidos: IGF-I e IGF-II (Factores de Crecimiento), que son los encargados de

promover el efecto sobre el crecimiento de la GH y modulan su liberación a nivel hipotálamo-hipofisario. El hipotálamo ejerce su control por medio de dos efectos opuestos: liberación con el GH-RH, e inhibición con la SS. Ejerce además variadas e importantes funciones meta-bólicas, que la convierten junto con la insulina en los principales reguladores del metabolismo.

Por último, la TSH es sintetizada en las células tirotropas en dos cadenas por separado que luego se unen. La síntesis de cada cadena esta regulada por un gen; el correspondiente a la cadena α se halla en el cromosoma 6 y el de la cadena β en el cromosoma 1. Para ejercer su acción se une a un receptor específico por medio de su cadena β, activando a la adenilciclasa. De esta forma ejerce su acción de estimular el tropismo y secreción de la tiroides (para más detalles ver Fascículo VI).

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Mecanismos de retroalimentación

Entre el hipotálamo y la hipófisis y entre esta última y las glándulas periféricas, se establecen una serie de circuitos de regulación conocidos como mecanismos de retroalimentación (feedback).

Una de las hormonas liberadoras del hipotá-lamo, al llegar a su célula específica en la hipófisis, promueve la secreción hormonal. Esta trofina hipofisaria, por un lado ejercerá su acción sobre su correspondiente glándula periférica, y por otro lado ejercerá un efecto inhibidor sobre el hipotálamo, frenando dicha secreción. Este mecanismo de control, de tipo de retroalimentación se conoce como mecanismo de retroalimentación corto.

La hormona trófica que se liberó en la hipófisis, actuará sobre su glándula periférica específica, estimulando la secreción de la misma. Esta secreción periférica también comprende dos acciones: por un lado ejercer sus efectos específicos y el otro, actuar sobre la propia célula adenohipofisaria inhibiéndola. La hormona periférica también puede ejercer sus efectos sobre las estructuras hipotalámicas que iniciaron el estímulo a la hipófisis y resultando finalmente en un efecto inhibitorio.

A este circuito de control entre la glándula periférica y la hipófisis y/o el hipotálamo, se lo conoce como mecanismo de retroalimentación largo. En muchos casos el control se ejerce a los dos niveles: hipotálamo e hipófisis. Cuando estos efectos reguladores son inhibitorios (lo más frecuente), se le conoce efecto de retroalimentación largo negativo. Existe un caso en que el efecto que se ejerce por la hormona periférica sobre el hipotálamo es estimulador, y por lo tanto refuerza la liberación, y se le asigna el término de retroalimentación positiva (ej. el eje gonadotrófico en la mujer en el día de la ovulación) (Figura 6).

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Figura 6

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El proceso de neurotrasmisión se basa en dos fenómenos básicos. La conducción del impulso nervioso, que en la neurona presináptica se propaga, por despolarización, siguiendo el trayecto dendritas-axón-terminal sináptico; desde la última estructura, despolarización membranal mediante, se produce la libe-ración de las sustancias almacenadas (neuro-trasmisores; NT) al espacio sináptico. Los NT ahora presentes en el espacio sináptico se unirán a receptores específicos de la membrana neuronal postsináptica: trasmisión sináptica química. Los NT median respuestas rápidas de las células efectoras, sin embargo, existen procesos más lentos que cambian, por ejemplo, al potencial de membrana o modulan la respuesta de una neurona a un neurotrasmisor determinado; estas sustancias se las conoce como neuromoduladores (NM). Las neuronas poseen propiedades diferenciales dado que trasportan señales y establecen conexiones con otras neuronas o células. Dentro de los procesos celulares que ocurren en el proceso de neurotrasmisión, las dendritas son las encargadas de la trasmisión hacia los axones (conteniendo microtúbulos y microfilamentos; estructuras responsables del flujo axónico) para finalizar con la liberación de los NT. El flujo axónico no sólo es centrífugo sino que también, por características especializadas, lo es centrípeto. Sustancias presentes en el espacio sináptico pueden ser captadas por endocitosis (unión a sitios especializados de esta membrana pre-sináptica) a los terminales

para alcanzar, a su turno, el cuerpo neuronal. Las microvesículas presentes en el terminal axónico contienen NT empaquetados para ser liberados, cuando requeridos, bien al espacio sináptico (neurotrasmisión) o al lecho capilar (neurosecreción). Las moléculas de NT, almacenadas en vesículas sinápticas, y luego de la llegada de un potencial de acción que produce despolarización de la membranal presináptica, aumentando la conductancia de Na+ y K+, proceso seguido por el ingreso de Ca+2 extracelular, y el posterior acople de las membranas vesicular y sináptica, finalizando en la descarga neuronal. El destino final de las membranas vesiculares, después de la neurotrasmisión, puede ser incorporada a la axoplásmica, o bien liberada dentro del terminal axonal para ser reutilizada. Cabe destacar que los NM, mencionados anteriormente, son capaces de ejercer su acción específica por la unión a receptores de membrana presentes en la terminal axónica y, generalmente, ejercen dicha actividad mediante procesos no genómicos ya que, su actividad induce una modificación de la terminal para que se libere el NT específico de la neurona involucrada. Como se puede inferir, el resultado de un NT utilizado en el espacio sináptico y re-liberado al mismo espacio puede ser, dependiendo del estado energético-metabólico del individuo, en la recaptación presináptica para ser reservado en vesículas (para ser re-utilizado como tal) o bien en la inactivación enzimática del NT.

NeurotransmisoresEduardo Julio Spinedi

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Neurotrasmisión. 1. Neurotúbulos y microfilamentos axónicos; 2, Potencial de acción; 3. Mitocondrias; 4. Vesículas sinápticas; 5. Neurotrasmisor liberado al espacio sináptico; 6. Receptores post-sinápticos del neurotrasmi-sor; 7. Acción intraneuronal iniciada por el mensaje del neurotrasmisor.

A continuación se pueden observar los sistemas de NT denominados clásicos, así como las sustancias químicas que actúan como agonistas (se unen al receptor clásico post-sináptico mimificando su acción) o antagonistas (se unen al receptor post-sináptico bloqueando su acción), ellos ordenados de mayor a menor afinidad por el receptor post-sináptico (RPS):

Sistema Neuronal Agonistas Antagonistas/ RPS

Dopaminérgico Dopamina Haloperidol Apomorfina Pimozida Bromocriptina Clorpromazina Lisurida Ciproheptadina

α-Adrenérgico Epinefrina Fentolamina Norepinefrina Fenoxibenzamina Clonidina Clorpromazina Fenilefrina Yohimbina

β-Adrenérgico Norepinefrina Propanolol Epinefrina Atenolol Isoproterenol Practolol Salbutamol Butoxamina

Serotoninérgico Serotonina Metergolina Quipazina Spiperona Piperazina Clorpromazina

Colinérgico Acetilcolina Atropina Carbamilcolina 4-Etilamonio

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Las rutas biosintéticas de los NT clásicos se ven resumidas a continuación:

a. Catecolaminas:

L-Tyr Tyr-Hidroxilasa (paso regulante)L-Dihidroxiphenilalanina (LDOPA) L-AA aromático decarboxilasaDopamina (DA) (Neurona Dopaminérgica) DA-βOxidasaL-Norepinefrina (NE) (Neurona Noradrenérgica) Feniletilamana-N-metil transferasaL-Epinefrina (E) (Neurona Adrenérgica)

b. Indolaminas:

L-TripTrip-Hidroxilasa (paso regulante)

L-5-Hidroxitriptofano (L5HTP) L-AA aromático decarboxilasa5Hidroxitriptamina (5HT) (Neurona Serotoninérgica)

Su Catabolismo involucra una enzima de importancia:

DA Monoamina Oxidasa (MAO) Ac. Dihidroxifenilacético (DOPAC)NE/E MAO Dihidroxifenil-etil-glicol (DOPEG)5HT MAO Ac. 5-hidroxi-indol-acético (5HIAA)

Debe tenerse en cuenta que las neuronas pueden producir y utilizar como NT o NM a sustancias de origen peptídico (neuropéptidos) y que péptidos derivados del sistema inmuno-lógico (en general: citoquinas) actúan como neuro-inmuno-trasmisores (NIT). Otros NT y NIT: Aminoácidos exitatorios (glutamato, aspartato, glicina) e inhibitorios (ácido gama amino butírco, GABA) y, Péptidos: vasopresina (u hormona antidiurética, ADH), occitocina (OT), neuropéptido Y (NPY), pro-opiomelanocortina (POMC) y derivados, hormona liberadora de gonadotrofinas hipofisarias (LHRH), hormona liberadora de ACTH (CRH), hormona liberadora de GH (GHRH), hormona liberadora de TSH (TRH), hormona inhibidora de la liberación de GH o somatostatina, sustancia P (SP), neuroten-sina (NT), galanina (GAL), angiotensina II (A II), péptido vaso intestinal (VIP), y citoquinas (factor de necrosis tumoral, interleuquinas, etc.).

Ciertos compuestos (hormonas, citoquinas y mediadores) son utilizados simultáneamente por los sistemas neuroendocrino e inmune y coexisten en tejidos como el linfático, el endocrino y el neural. Concomitantemente, receptores para citoquinas, hormonas, neuropéptidos, y neurotransmisores se expresan en los sistemas inmunológico, neural y endocrino, por lo que sus respectivos mediadores intracelulares interaccionan a nivel subcelular. El sistema inmune está inervado por nervios simpáticos, fibras colinérgicas y sensoriales, y sus células están expuestas a sustancias circulantes (entre ellas las ya mencionadas). Hay también una reconocida síntesis y liberación de hormonas en células del sistema inmune (p.ej. ACTH linfocitaria), que ejercen un rol regulatorio (paracrino/autocrino) de la función inmunoló-gica. Por otro lado, células del sistema endo-crino producen citoquinas, en general pro-La

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inflamatorias, y junto a sus hormonas también modulan en forma para o autocrina la secreción de otras células endocrinas. Actúan de esta forma las células foliculoestelares y endocrinas hipofisarias, las células glomerulosas y cromafines de la adrenal, células de los islotes pancreáticos y células gonadales (Sertoli, Leydig, teca y granulosa ováricas). Dentro del sistema nervioso central (SNC) también se han detectado citoquinas (interleuquinas 2, 3, 6, 8, 12; interferon gamma; factores estimulantes de granulocitos, etc.), en neuronas (hipocampo, hipotálamo) y en células de la glia.

Para facilitar la comprensión de esta compleja trama de interacciones daremos un ejemplo. Luego de una infección bacteriana o una injuria tisular (física/química), el organismo reacciona en forma aguda con un proceso inflamatorio local, tratando de contrarrestar la acción del factor desencadenante. En la fase aguda de la reacción inflamatoria, el sistema inmune (macrófagos fundamentalmente) es estimulado liberando citoquinas (polipéptidos) pro-inflamatorias (Factor de Necrosis Tumoral [TNF]; interleukina 1 [IL-1]) que por vía sistémica llegarán al hipotálamo y se unirán a receptores del tipo 1 de la familia de citoquinas presentes en las neuronas del PVN. Esta señal promoverá la liberación de CRH, sustancia que entre

otros efectos (ver regulación hipotalámica del apetito), estimulará la liberación de ACTH hipofisaria, y consecuentemente de glucocorticoides (GC) adrenales. Los GC elevados ejercen al menos dos funciones primordiales: a) Limitar el proceso inflamatorio (actividad anti-inflamatoria) conjuntamente con las citoquinas anti-inflamatorias (IL2, IL10) liberadas por células del sistema inmune y, b) Frenar a nivel hipotalámico la liberación de CRH, para que posteriormente desciendan los niveles de GC. Si este servomecanismo no funciona apropiadamente los niveles de GC continuarán elevados por largo tiempo e inhibirán las células del sistema inmune, es decir actuarán como inmunosupresores, generando una menor defensa del organismo ante otras infecciones. Por el contrario, una insuficiente producción de glucocorticoides disminuiría la actividad anti-inflamatoria y se exacerbaría la función inmunológica (aumentaría la producción de citoquinas en forma descontrolada, dada la falta de freno por los GC) y estas señales perdurables en el tiempo ocasionarían lesiones en diversos órganos como ocurre con la IL1 en la artritis reumatoidea.

En el esquema siguiente se resumen las interacciones funcionales entre el hipotálamo y el sistema inmunológico antes descriptas:

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Hipotálamo

células del SistemaInmunológico

Hipófisis

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homeostasis en el organismo se halla regulada por los sistemas nervioso, endocrino e inmune. Fue recién en 1902, que Bayliss y Starling describieron una sustancia, que por vía sanguínea estimula la secreción alcalina del páncreas. Este compuesto se denominó secretina y fue el primero al que se le asignó el término de “hormona”. Dicho descubrimiento, dió por tierra con la idea generalizada que asignaba al Sistema Nervioso la casi exclusividad en la regulación de las funciones orgánicas; teoría promovida desde fines del siglo XIX por Pavlov y sus seguidores.

Pocos años después, se descubrió la gastrina y pasaron casi 40 años hasta que se agregaron otras hormonas al sistema endocrino

El aparato digestivo, no está exento de la regulación endocrina, siendo ésta casi más importante que la regulación nerviosa.

Hoy se conocen numerosas hormonas producidas por el aparato digestivo, que no sólo poseen efectos gastrointestinales, sino también otras acciones extradigestivas (colecistoqui-nina, CCK, polipéptido inhibidor gástrico, GIP). Por otra parte, numerosas hormonas producidas en otras áreas del organismo son capaces de influir sobre la digestión.

Los péptidos resumidos en la Tabla I están constituídos por cadenas simples (con excepción de la insulina), y se originan por un mecanismo similar. Este mecanismo consiste en la formación de una gran molécula de más de 200 AA (pre-propétido), que pierde su péptido

señal, por clivaje se separa el prepéptido y finalmente, por medio de enzimas peptídicas, se originan los péptidos activos (hormonas).

Estas hormonas pueden actuar de diferentes maneras: 1) a través de su transporte en la corriente sanguínea (endócrino: gastrina, secretina, etc.), 2) en su cercanía (parácrina: somatostatina, etc) y 3) por liberación en las terminaciones nerviosas (neuroendócrino: péptido vasointestinal,VIP, y neuropéptido Y, NPY, etc). Varias de estas hormonas tienen además un efecto trófico sobre las mucosas digestivas y/o sus componentes (CCK, gastrina).

Actúan sobre receptores de membrana, a través de 3 mecanismos diferentes: 1) por medio de la adenililciclasa con producción de AMPc, 2) por activación de la fosfolipasa C, liberando diacilglicerol y aumentando del Ca2+, y 3) por activación de la tirosina-quinasa, similar al descripto para la insulina (ver Fascículo III).

Concepto de Sistema APUD

El sistema APUD (Amine Precursor Uptake and Decarboxilation), es el conjunto de células que poseen la propiedad de captar aminas y decarboxilarlas. Según Pearse, quién lo describió por primera vez, serían derivadas embriológicamente de la cresta neural. Si bien algunos autores no comparten este criterio, sin embargo avalan su existencia en el Sistema Nervioso Central (SNC) y en células y plexos enterales. En ambos sitios, existen gran

Hormonas Digestivas

Pablo Scacchi

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A continuación se describirán algunas características de las hormonas mas conocidas e importantes desde el punto de vista clínico.

n GASTRINA

Es un péptido heterogéneo y que presenta 6 formas moleculares. La forma más frecuente, se halla en la mucosa pilórica y es la G-17 (Little Gastrin), con 17 AA y una vida media muy breve de 3 a 5 minutos. En la mucosa duodenal existe una forma con el doble número de aminoáci-dos G-34 (Big Gastrin) y una vida media más larga. Tambíen se ha descripto una molécula denominada Big-Big Gastrin, que sería un pre-cursor de alto peso molecular (PM=20.000). Por el contrario, existe una forma molecular menor, la G-14 y el NT 13, cuyos 13 aminoácidos son idénticos a los del extremo amino de la G-17. Sin lugar a dudas, las formas de interés fisioló-gico son la G-17 y la G-34.

La cantidad de gastrina total en el antro es aproximadamente igual a la del duodeno, pero existen diferencias en las formas moleculares en cada zona. Las células G antrales contienen 95 % de G-17 y 5% de G-34. Las células G duodenales contienen 50 % de G-17 y el 50 % de G-34. En el páncreas, se la ha identificado solamente durante la vida fetal.

La G-17 podría ser la forma fisiológica más activa de la hormona y se origina por clivaje de la G-34. A su vez, esta última derivaría de un precursor aún mayor. La gastrina circula en san-gre periférica. Durante el ayuno se encuentra en concentraciones que oscilan entre 40-60 pg/ml, de los cuales 2/3 corresponden a G-34 (origen duodenal). Luego de la ingesta de alimentos aumentan ambas formas molecula-res, pero el incremento es muy superior para la G-17 (de origen gástrico). La relación en sangre se hace entonces de 1:1 y se metaboliza en los lechos vasculares. La G-14 se degrada preferen-temente en hígado, mientras que las moléculas menores se eliminan por la bilis.

Liberación de gastrina: a) Estímulos intralu-minales: son de tipo químico y mecánico. Los primeros están mediados por secretagogos, algunos de los componentes de la dieta y los productos de la digestión que se lleva a cabo en

el propio estómago. Los principales estímulos son: proteínas, aminoácidos aromáticos, Ca2+,

reflejos locales colinérgicos; b) Acción vagal: El vago posee fibras bombesino-símiles. Al ser estimulado libera un neurotransmisor (GRP) similar a la bombesina anfibia. Es lo que ocurre en la fase cefálica de la secreción ácida gástrica ; c) Distensión gástrica: causada por la llegada de los alimentos al estómago que estimulan a receptores de distensión o mecano-rreceptores.

Regulación de la liberación de gastrina: La gastrina esta regulada al menos por tres facto-res:* pH intragástrico: cuyo aumento incrementa la secreción y cuya disminución la inhibe. Un pH menor de 3 la reduce significativamente, y por debajo de 1 la secreción cesa; esta regulación es del tipo de retroalimentación. Los secretagogos y la distensión actúan sobre las células G, siempre que el pH sea mayor de 6, pues si es menor, dichos estímulos disminuyen su eficacia.

* Prostaglandinas E 2: inhiben la liberación de

gastrina.

*Somatostatina : existe una estrecha relación funcional gastrina-somatostatina. La somatos-tatina es el inhibidor principal de la liberación y la acción de la gastrina a través de un meca-nismo parácrino. Los péptidos reguladores con acción “entero gastrona” como el VIP, ente-roglucagon, secretina, CCK, y el polipéptido pancreático, inhiben la función gástrica liberan-do somatostatina. Uno de los péptidos más potentes en la liberación de somatostatina es la CCK.

Acciones fisiológicas de la gastrina : 1) Secreción de HCl por las células parietales ;2) Acción trófica sobre el epitelio corpo-fúndico del estómago ; 3) Acciones sobre el páncreas. Las más importantes son la liberación del polipéptido pancreático, una débil acción de incretina, así como un estímulo de la secreción ecbólica de la glándula; 4) acciones motoras: ejercería una probable modulación de la con-

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n COLECISTOQUININA

Esta hormona está distribuida ampliamente, con 3 localizaciones principales: 1) está ubicada preferentemente en el SNC, pero las funciones centrales son poco conocidas (solo se destaca su acción anorexígena a nivel hipotalámico); 2)

en células “I” del tubo digestivo; y 3) en células nerviosas y fibras del tubo digestivo.

Según la ubicación que tiene, muestra dos mecanismos de acción: a) hormonal y b) neuromodulador (no esta aclarada su actividad como neurotransmisor).

Tabla 1- CARACTERISTICAS DE LAS HORMONAS GASTROINTESTINALES MAS IMPORTANTES

FAMILIA PEPTIDO

Co

mp

osi

ció

n

PM

DISTRIBUCIÓN

Estómago

Cél

ula

Pánc

reas

Intest.Delgado

Col

on

Cue

rpo

Ant

ro

Prox

imal

Dis

tal

Gastrina-CCK

Gastrina-17 17 AA 2098 G

Gastrina-34 34 AA 3849 G

CCK-8 8 AA 1125 I poco




Secretina, Glucagon, VIP

Secretina 27 AA 3054 S poco

Glucagon 29 AA 3483 A Feto

Oxyntomodulina 37 AA 4422

Glicentina 68 AA 8236 L

GIP 42 AA 4975 K

GRF 44 AA 5040

VIP 28 AA 3326

PHI/PHM 27 AA 2985 Supuesto precursor del VIP

Glucagon like peptide I 35 AA 4111 Péptidos derivados del pre-proglucagon, junto al glucagon y con acciones similares Glucagon like peptide 34 aa 3922

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Polipéptido Pancreático 36 AA 4162 PP

Péptido YY 36 AA 4241

Neuropéptido Y 36 AA 4368

Polipéptido Pancreático

Taquiquinina

Bombesina

Sustancia P 11 AA 1348 EC

Neuroquinina A 10 AA 1133

Neuroquinina B 27 AA 1216

Gastrin Releasing Peptide GRP 27 AA 2859

GRP-10 10 AA 1120

Neuromedina B 10 AA 1155

Péptidos Opioides

Prod del gen de Proencefalina Productos de origen neural, originados en las fibras encefalinérgicas de todo el tubo digestivo. Existen en las células A del páncreas y G del estómago y duodeno. Los principales son: met y leu encefalina, ACTH, MSH, Beta endorfina, leumorfina y beta neoendorfina

Prod del gen Proopiomelanocortina

Prod del gen de predinorfina

CalcitoninaCalcitonina 3420 32 AA

Péptido relacionado al gen de calcitonina 3791 37 AA

InsulinaInsulina 5795 51 AA

ILG-I 7654 70 AA Factor insulino-simil-I

Factores de Crecimiento

Factor de Crec. Epidérmico 6222 53 AA Son numerosas las sustacias con capacidad de estimular el trofismoTGF α 5546 50 AA

Otros péptidos

Motilina 2699 22 AA

Neurotensina 1696 13 AA

Galanina 3210 29 AA

TRH 362 3 AA

Endotelina 2490 21 AA Se han descripto 3 Tipos: 1, 2 y 3

NOTA: Los péptidos reguladores se agrupan según sus características químicas, composición y número de aminoácidos, células que los originan y distribución en el tubo digestivo.En ciertos casos se citan propiedades sobresalientes.

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La CCK es muy heterogénea, con diversas formas moleculares: CCK-58, CCK-39, CCK-33, CCK-8 y CCK-4. La actividad biológica depen-de de los 4 últimos AA que se conocen como «tetrin». La CCK-8 comparte los últimos 8 AA con las formas más grandes. Las dos formas más abundantes en el hombre son la de 33 y 8 AA.

n CCK ENDÓCRINA

Es producida y liberada por las células «I» del sistema APUD del duodeno y yeyuno. En ayunas se encuentran valores basales con varia-ciones ultradianas, en relación con el complejo motor migrante, y circadianas al producirse un pico nocturno.

Los estímulos liberadores de CCK endócrina son: 1) Lípidos: diglicéridos, monoglicéridos y ácidos grasos de cadena larga. Los triglicéridos deben estar parcialmente hidrolizados y en solubilización micelar para poder actuar como «gatillo» ; 2) Proteínas: también deben estar parcialmente hidrolizadas. Los aminoácidos fenilalanina, tirosina y triptofano (aromáticos) son los estímulos más potentes; 3) No se ha demostrado que el vago actúe en el mecanismo de liberación de la hormona.

Acciones fisiológicas de la CCK: Se conocen por lo menos dos efectores sobre los que actúa: el páncreas y la vesícula biliar.

a) efectos sobre páncreas: condiciona la fracción más importante de la secreción enzimática estimulada por las comidas (efecto ecbólico). Ejerce su efecto sobre las células acinares, a través de recepto-res específicos, poniendo en marcha el segundo mensajero intracitoplasmático («efecto fosfatidil-inositol», movilización de Ca2+, sistema Ca2+-calmodulina). La acción es potenciada por la secretina, vía AMP

c. Sobre las células ductales potencia la

acción de la secretina en la producción de agua y electrolitos. También posee una débil acción directa sobre la secreción hidroelec-trolítica.

La CCK presenta una acción trófica sobre el páncreas exócrino y endócrino, una débil

acción incretina y una acción liberadora del PP.

b) Efectos sobre la vesícula biliar: existen receptores específicos en los músculos de la vesícula biliar. La CCK produce contracción importante de la vesícula, y relajación indirecta del esfínter de Oddi (efecto colagogo), por intermedio de las encefa-linas que actúan sobre los receptores opiáceos existentes en dicho esfínter.

c) Otros efectos: inhibe la secreción ácida gástrica (acción enterogastrona) por liberación de somatostatina. Inhibe tam-bién la motilidad gástrica, aumenta las contracciones fásicas, pero retarda el vacia-miento luego de una comida grasa.

Aumenta la motilidad colónica: como parte del reflejo «gastro-cólico», por aumento en la iberación de Acetilcolina (Ach) neural mediante modulación pre-sináptica.

Estimula la secreción de bicarbonatos por la mucosa gástrica y duodenal, a nivel de las glándulas de Brunner; inhibe la absorción de agua y electrolitos en el intestino del-gado y probablemente inhibe la sensación de saciedad. Aumenta el flujo biliar por estimulación del mecanismo ductal.

d) Liberación de otras hormonas: interactúa con otras hormonas, modificando su secreción. A nivel del estómago libera somatostatina y en el páncreas endócrino libera insulina, glucagon, somatostatina y polipéptido pancreático.

Regulación de la secreción: la liberación de CCK está controlada por mecanismos intra y extrapancreáticos. Existen una serie de sustan-cias que tienen acción «pancreotone».

-Intrapancreática: a través de un feed-back negativo, pues los altos niveles de CCK frenan su propia liberación.

-Extrapancreática: las sales biliares actuando sobre las células «I» inhiben la secreción, y no se descarta la existencia de otros inhibidores intestinales.

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n CCK NEURAL

La CCK se encuentra en altas concen-traciones en el SNC, como ya se ha mencionado. También se la halla en algunos nervios somá-ticos. La CCK se distribuye ampliamente todo a lo largo del tubo digestivo en neuronas del plexo mientérico y en fibras. Aquí predomina la CCK-8, al igual que en colon y páncreas,

Un ejemplo ilustrará las acciones de la CCK neural: El reflejo peristáltico, que es una contracción por detrás del bolo con inhibición por delante del mismo, es procesado por el plexo mientérico (nivel I de control). La acción es realizada por las fibras musculares lon-gitudinales. La contracción es mediada por la Ach (neurotransmisor) y la liberación es poten-ciada por la sustancia P y la CCK. La relajación del reflejo se produce por inhibición de la Ach, bloqueada por el NPY, VIP y galanina (neuro-moduladores).

En conclusión, la CCK neural actuaría como un transmisor de información interneuronas excitatorias que controlan a las neuronas motoras colinérgicas.

n SECRETINA

Se localiza en las células «S» del sistema APUD distribuidas en el duodeno y yeyuno superior. La vida media es de 2.5 a 4 minutos. Los niveles plasmáticos en ayuno son muy bajos: 2 a 4 pmol/l. Presenta un ritmo ultradiano y otro circadiano.

Estímulo liberador de secretina: El pH ácido en duodeno es el estímulo por excelencia y depende de la longitud de intestino acidificado y de la carga total de protones. Existe un umbral de activación: la hormona se libera con pH por debajo de 4-5. Las sales biliares también la estimulan. No se ha demostrado influencia vagal en la estimulación de las células «S». El pico plasmático de secretina comienza una hora después de la ingesta, momento en el que desciende el pH en el bolo gástrico que pasa al duodeno.

Acciones fisiológicas de la secretina: Sus efectores principales son dos: el páncreas y las vías biliares.

1) Acciones sobre el páncreas: actúa sobre las células ductales del acino pancreático a través de receptores compartidos con el VIP. El segundo mensajero intracelular es el AMPc. Produce principalmente secreción de bicarbonato y agua. Esta acción es potenciada por la CCK y las fibras colinérgi-cas actuando sobre la célula ductal utilizando como 2o mensajero al fosfatidilinositol y al Ca2+. La secretina potencia la acción secre-tora enzimática de la CCK y a su vez libera polipéptido pancreático.

2) Acciones sobre las vías biliares: Actúa sobre los ductos biliares aumentando la secreción de bicarbonato, Cl- y agua (fracción de bilis ductal, secretino-dependiente).

3) Otras acciones: Inhibe débilmente la secre-ción de ClH en el estómago.

n SOMATOSTATINA (SS)

Péptido regulador del sistema APUD, secretado en forma parácrina. Se presenta en dos for-mas moleculares principales: la SS-14; que predomina en el tejido nervioso y la SS-28; que sería la pro-hormona, predominante en las células endócrinas junto con la SS-14.Tiene un efecto hiperpolarizante general, que le confiere un carácter de factor inhibidor por excelencia. Su vida media es de sólo 2 min. La forma molecular más potente es la SS-14 y se la encuentra en 3 localizaciones principales:

1) Sistema nervioso central: en células y fibras del hipotálamo, núcleo dorsal, cuerpos posteriores de la médula espinal, etc (regula la secreción de hormona de crecimiento).

2) Neuronas y fibras del sistema nervioso periférico: en los ganglios simpáticos prevertebrales se localiza junto con la nora-drenalina. Se comporta como interneurona en los plexos mientéricos. Se la encuentra también en neuronas y fibras sub-mu-cosas del intestino delgado, donde regula la función de la mucosa.

3) Células endócrinas: distribuida en dos órganos principales. En las células delta (D) del islote de Langerhans del páncreas, y en todo el tubo digestivo se la ubica en células «D» del epitelio superficial.

La somatostatina actúa por tres mecanis-mos: endócrino, parácrino (estómago, páncreas y colon) y neurócrino.

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Somatostatina Endócrina

Acciones fisiológicas: Dada las extensas funciones y sus variados sitios de acción, se analizarán los efectores principales de la somatos-tatina (SS). Páncreas: en los islotes de Langerhans, desde las células delta, por acción hormonal o parácrina, inhibe la liberación de insulina y glucagon. Actuando sobre las células PP, blo-quea la liberación del polipéptido pancreático estimulada por otras hormonas.Epitelio superficial: las acciones varían según el órgano, siendo el mejor conocido el gástrico. En el antro es producida en células abiertas con prolongaciones protoplasmáticas basales que terminan en las cercanías de la célula «G» y de otras células EC (mecanismo parácrino). Modula la acción de las células «G», inhibien-do la liberación de gastrina (ver gastrina). Tambien actúa sobre las células parietales bloqueando la acción de la gastrina. El vago inhibe la liberación de SS; en un caso típico de «inhibición de un inhibidor». El pH alcalino la estimula, ya que las células «D» del antro son pH dependientes.

En el duodeno las células «D» abiertas, se comunican con los vasos sanguíneos submu-cosos (mecanismo endócrino). Habría un probable mecanismo parácrino sobre las células vecinas. Son pH-dependientes, pero la señal es vehiculizada hasta las células parietales por vía sanguínea o por reflejos neurales.

En la región celular oxíntica, las células «D» son cerradas y no dependen del pH. Son esti-muladas desde el antro y el duodeno por vías neurales, pH-dependientes, y por la mayoría de las hormonas con acción «enterogastrona».Estómago: la SS inhibe la liberación de gastrina y la acción de ésta sobre la célula parietal, inhibiendo de esta forma la secreción ácida. Por su intermedio actúan la mayoría de las otras hormonas inhibitorias, como es el caso de la CCK, secretina, etc..Acciones motoras: posee una marcada actividad inhibitoria sobre la motilidad antral, intestinal y de las vías biliares.Acciones secretoras y absortivas: se opone a todo proceso secretor o absortivo. Inhibe la secreción ácida gástrica, la secreción pancreá-

tica de enzimas, agua y electrolitos e impide la coleresis biliar y bloquea la absorción de nutrientes.Acciones vasculares: disminuye el flujo sanguí-neo esplácnico.Inhibición hormonal: su comportamiento de inhibidor generalizado se observa también sobre las secreciones hormonales en general. Se ha visto que inhibe la liberación y/o la acción de todos los péptidos reguladores estudiados.

Somatostatina Neural

La ubicación de la SS en fibras y neuronas de plexos submucusos y mientérico, vías y ganglios simpáticos, le permite actuar como modulador de actividades sensoriales, absortivas, secretorias, motoras y vasculares procesadas en los niveles I y II de control. Se libera en inter-neuronas, bloqueando la libera-ción de neurotransmisores como Ach, VIP y noradrenalina. Es un inhibidor de la actividad de neuronas mientéricas.

n PEPTIDO INHIBIDOR GASTRICO o G.I.P.

Es producido por las células «K» que se distribuyen con densidad decreciente en sentido distal. Son células de tipo «cerrado» (no contactan con la luz intestinal).Recibió su nombre por su aparente acción frena-dora de la secreción gástrica. La purificación del péptido demostró que dicha acción es escasa, en cambio se puso en evidencia su importante acción estimuladora de la secreción de insulina en el eje entero-insular. Es por esto, que hoy el mismo acronímico GIP (Glucose-dependent Insulinotropic Peptide), representa su nueva y más potente acción

Estímulos liberadores: La liberación de GIP es dependiente de la glucemia. Cuando la misma se encuentra 20 mg/100 ml por encima de la cifra basal, se libera el péptido que actúa sobre

las células β (beta) potenciando la liberación de insulina. Este hecho, explica porqué una sobrecarga de glucosa, administrada por vía

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oral, produce una respuesta insulínica mayor que cuando la misma carga se administra por vía endovenosa. Esta acción del GIP se denomi-na «efecto incretina».Además de los glúcidos, varios aminoácidos y triglicéridos hidrolizados aumentan la secreción de GIP, al estimular a receptores de las células «K» durante la absorción .

n MOTILINA

Péptido producido por las células «MO», dis-tribuidas ampliamente en el tubo digestivo, pre-dominan en duodeno y yeyuno, y son escasas en el estómago. Sin embargo, los receptores para motilina son mucho mas abundantes en el antro y duodeno, y disminuyen en sentido distal.

La distribución está de acuerdo con sus acciones, hallándose en concentraciones mayores en las regiones altas antro-píloro- duodenales.

Estímulos liberadores: Se ha demostrado que las fuertes contracciones intestinales, durante la fase III del CMM del ayuno, liberan motilina, la que a su vez reforzaría la actividad motora. Durante el período post-ingesta la motilina podría ser liberada por el bajo pH y el estímulo de ciertos nutrientes.

Acciones fisiológicas. No están totalmente aclaradas. En el ayuno la inyección de motilina puede producir una actividad motora similar a la fase III del CMM, aunque la administración de un suero anti-motilina no impide la aparición normal del CMM. Por lo tanto, reforzaría las contracciones pero no las iniciaría ni condi-cionaría.

n NEUROTENSINA

Se encuentra en tejidos cerebrales, en células y fibras nerviosas del plexo mientérico desde el estómago hasta el recto, y en células endócrinas específicas (células «N»), ubicadas en el yeyuno distal y el ileon.

Estímulos liberadores: los más importantes son los ácidos grasos, provenientes de los triglicéridos, parcialmente hidrolizados, actuando sobre yeyuno-ileon.

Acciones fisiológicas: En el plexo mientérico, interviene en la modulación de la motilidad activando la liberación de Ach o de sustancia P.

Acciones hormonales: como hormona presenta varias acciones sobre otras glándu-las u hormonas: Es un potente liberador de polipéptido pancreático y uno de los constituyentes de la acción enterogastrona, con lo que retarda la evacuación gástrica y su motilidad. Retarda también la velocidad del tránsito intestinal, y por el contrario esti-mula la motilidad del colon. La inyección de neurotensina en situación de ayuno suprime el modelo motor o CMM y lo reemplaza por el modelo post-ingesta. Se ha señalado que posee una importante acción vascular, aumentando el flujo sanguíneo esplácnico.

A pesar de todas las acciones señaladas, aún no se encuentra totalmente aclarado el papel fisiológico de la neurotensina en el tubo digestivo.

n POLIPEPTIDO PANCREATICO (PP)

El páncreas es el principal órgano de pro-ducción y almacenamiento. Se sintetiza y libera a partir de las células «PP» distribuidas en la periferia de los islotes de Langerhans (90%) y alrededor de los acinos pancreáticos. La mayor densidad se localiza en la cabeza y proceso uncinado del páncreas.

Estímulos liberadores: 1) Estímulos vagales: provenientes de reflejos cortos, intermedios o largos. La Ach es el neurotransmisor que actúa sobre la célula «PP». La acción es bloqueada por la atropina. Los estímulos pueden provenir, por ejemplo, de receptores antrales o duode-nales. Es la vía de estimulación más importante ; 2) Estímulos hormonales: por acción de otros

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péptidos reguladores, siendo el principal la CCK. También actúan la gastrina, secretina y neurotensina. Estas acciones son bloqueadas por la SS; 3) Por la ingesta de una comida: se observa una secreción bifásica con dos picos de secreción. Un primer pico temprano que comienza a los 3-5 min producido por reflejos vagales antro-duodenales, y por la liberación de otros péptidos como la gastrina, bombe-sina-símil y CCK. El segundo pico tardío, se prolonga hasta 6-8 hs después de la ingesta, y estaría condicionado por péptidos de liberación retardada: secretina, PYY y neurotensina.

Acciones fisiológicas: El PP es un inhibidor de numerosas funciones digestivas, pero su papel de «Anti-CCK» es el más conocido e importante. Por esta acción inhibe la secreción enzimática del páncreas y la acción motora de la CCK.

También se ha señalado su actividad antagónica con la secretina sobre la secreción hidroelectrolítica del páncreas. Posee acción trófica sobre el páncreas.

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n APUDOMAS

Los apudomas son tumores de origen digestivo productores de péptidos reguladores gastrointestinales. Se originan en células del sistema APUD y adquieren el nombre según producto preponderante. Su incidencia es de 3,6 casos por millón de habitantes, aunque en autopsias aumenta a 0,75 – 1,5 %. Son de crecimiento lento y progresivo. Se localizan en el páncreas, tubo gastrointestinal y retroperi-toneo. Estos pacientes presentan metástasis en el momento del diagnóstico, y sus síntomas clínicos se relacionan con la hiperproducción hormonal (1).

Se han descripto dos tipos de apudomas: a) comunes: Carcinoides, Gastrinomas, Vipomas, Somatostotinomas, Glucagonomas, Insulinomas. b) raros: PPomas, ACTHomas, Neurotensinomas, CCKomas, GIPomas, Motilinoma.

1- Síndrome Carcinoide:

El síndrome carcinoide es un conjunto de síntomas y signos resultantes de la acción de sustancias biológicamente activas liberadas desde este tipo de tumor, de crecimiento lento. El término “karzinoide” fue utilizado por primera vez por Oberdorfer en 1907 al describir un grupo de tumores intestinales caracterizados por lento crecimiento y curso más benigno que los adenocarcinomas intestinales. Recién en

1952 se describió la presencia de serotonina originada en las células de estos tumores.

Patología: Los tumores carcinoides son en general pequeños y a nivel del aparato digestivo pueden ser multicéntricos en un 20 a 25% de los casos. Están caracterizados histológicamente por dar reacción positiva a la tinción con plata y con marcadores de tejidos neuroendocrinos como cromogranina, sinaptosina y enolasa neurona específica. En lo ultraestructural poseen gránulos neurosecretores electrondensos con sus respectivos productos de síntesis. Estos tumores se originan en células neuroendócrinas y producen una variedad de hormonas y aminas biógenas. Una de las sustancias mejor caracterizadas es la serotonina. Otros productos de secreción son: corticotrofina (2), histamina (3), dopamina (4), sustancia P (5), calicreína (6), neurotensina, motilina, y VIP.

Incidencia y Pronóstico: La incidencia de estos tumores se estima en 1,5 casos por cada 100.000 habitantes y por año (7), y sería mayor debido a que muchos de los tumores carci-noides presentan escasa manifestación clínica. En las autopsias aumenta a 8,4 casos por cada 100.000 habitantes (8). Los carcinoides son los tumores más frecuentes del sistema APUD a nivel gastrointestinal, y representan el 25% de todos los tumores del intestino delgado y entre 17 a 46% de todos los tumores malignos del mismo. El pronóstico a 5 años depende de: a)

Patología de lasHormonas Digestivas

Osvaldo J. Ponzo

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tamaño y presencia de metástasis al momento del diagnóstico: 95 % de sobrevida con tumor de <2 cm, 68 % de sobrevida con tumores >2 cm y 18 % con metástasis (9). b) localización: apendiculares (90%), rectales (60%), cecales (45%), ileales e intestinales (30%), colon (20%), primarios no localizados (10%).Clasificación: De acuerdo al sitio del tubo digestivo embrionario en el cual se originan pueden ser:a) Carcinoides del intestino anterior: localizados

en bronquios, páncreas, estómago y duodeno. Tienen bajo contenido de seroto-nina y ocasionalmente secretan ACTH y generan metástasis en hueso.

b) Carcinoides del intestino medio: Se localizan en íleo, apéndice, colon ascendente y también en ovario y testículo. Son argenta-fines positivos y tienen un alto contenido de serotonina. Frecuentemente presentan el síndrome carcionide con metástasis hepática. El ileo terminal suele ser el sitio más frecuente de localización (9).

c) Carcinoides del intestino posterior: se encuentran desde el cólon transverso hasta el recto, y son argentafines negativos, raramente contienen serotonina. Producen el síndrome carcionoide y puede dar metás-tasis en hueso.

Manifestaciones clínicas: En muchas ocasiones el diagnóstico suele realizarse tardíamente, ya que los síntomas sólo se hacen evidentes cuando el paciente presenta

metástasis. En las primeras etapas del crecimiento (6 a 12 años) se manifiesta por síntomas abdominales vagos, lo que hace difícil su reconocimiento (10). Los síntomas de presentación más frecuentes (80% de los pacientes) son el enrojecimiento (flushing) y la diarrea, que generalmente aparecen cuando está presente la metástasis y se producen debido al incremento de la motilidad yeyunal por acción de la serotonina.

El flushing puede ser precipitado por estrés y alcohol. Se manifiesta fundamentalmente en la región malar, cintura escapular y cuello. Pueden diferenciarse cuatro tipos de flushing (11): Tipo 1:eritema rosado pálido en cara y tronco superior, que dura unos pocos minutos y no deja coloración permanente. Tipo 2: Eritema rojo-violáceo en cara, tronco superior y miembros inferiores y es acompañado de edema palpebral. Estos dos se originan en tumores intestinales. Tipo 3: Se origina en tumores bronquiales y dura horas ó días. Tipo 4: Producido por tumores gástricos, es rojo brillante y se presenta en la base del cuello (Eritema hista-mínico). El flushing puede ir acompañado de edema, lagrimeo, agitación y ansiedad, saliva-ción, nauseas y vómitos. Entre los diagnósticos diferenciales del flushing deben considerarse: síndrome climatérico, ataques de pánico, carcinoma medular de tiroides, neuropatia autonómica diabética y feocromocitoma. Las principales sustancias involucradas en el origen del flushing son: serotonina, bradiquinina e histamina.

Figura 1. Secuencia cronológica de las manifestaciones clínicas. Modificado de Vinik y Moattari (11).

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La diarrea es de tipo secretora y malab-sortiva y se presenta en el 76% de los pacientes. Se acompaña de dolor cólico abdo-minal y obstrucción intestinal parcial. Se trata de una diarrea por hipermotilidad, aunque también hay un componente secretor. En algunos pacientes es posible observar la presencia de un dolor crónico. Una de las manifestaciones clínicas asociadas al aumento de los niveles de serotonina es la fibrosis de válvulas cardíacas (frecuencia del 50%) (12), de corazón derecho en tumores carcinoides intestinales y hepáticos. Las válvulas del corazón izquierdo se ven afectadas en los casos de carcinoides de localización pulmonar y no en los intestinales por la metabolización pulmonar de la serotonina. Por otra parte puede aparecer fibrosis peritoneal que lleva a la obstrucción intestinal y atrapamiento vascular con crisis de isquemia mesentérica, fibrosis retroperitoneal con obstrucción ureteral. Otras manifestaciones son las artropatías y la úlcera péptica, esta última consecuencia de la liberación local de histamina y/o producción de gastrina. El 50% de los carcinoides de localización rectal, se encuentran en una endoscopía de rutina y los síntomas más comunes son constipación, sangrado rectal y disminución del calibre de las heces(13). En cuanto a los de origen gástrico y duodenales es posible ver hemorragias altas o melena, asociadas o no a una enfermedad ulcerosa.

Diagnóstico: Si bien no hay un marcador único para identificar a todos los pacientes

con tumores carcinoides, la determinación del metabolito de la serotonina (5HT), ácido 5-hidroxiindolacético (5-HIAA) en orina es un método poco costoso y efectivo para realizar procedimientos de secreening (14). Se considera un resultado positivo una excreción urinaria > de 30 mg en 24 horas (rango normal: 2 a 8 mg/24 hs), aunque algunos pacientes pueden excretar hasta 1000 mg/24 hs. Es importante tener en cuenta que otras patologías, como la enfermedad celíaca, el sprue tropical y enfermedad de Whipple pueden cursar también con 5-HIAA elevados.

Por otra parte, las comidas ricas en 5-hidroxitriptamina (serotonina, 5-HT) aumentan los niveles de 5-HIAA (ver tabla 1). En cambio, la determinación de 5-HT en sangre entera (rango normal: 71 a 310 ng/dl), que no es influenciada por la ingesta de alimento, resulta un método más confiable. En el síndrome carcinoide la 5-HT puede llegar a valores de 790 a 4500 ng/dl, pero su determinación es interferida por algunas drogas (ver tabla 1). La valoración de serotonina en plasma con EDTA es muy útil, y refleja la fracción libre. La determinación de serotonina urinaria es particularmente útil en carcinoides del intestino anterior. La recolección de orina tiene que realizarse en botellas acidificadas y refrigeradas.

Otras determinaciones útiles son: a) cromo-granina A, elevada en tumores con serotonina normal; b) CEA, asociada a un peor pronóstico; c) polipéptido pancreático (PP) elevado en carcinoides del intestino medio.

Tabla 1: Factores que interfieren con la determinación del 5-HIAA

Alimentos Drogas Falsos Negativos

Acetaminofén CorticotrofinaBanana Cafeína P-clorofenilalaninaBerenjena Fluoruracilo ClorpromacinaAnaná Solución de Lugol (IK) HeparinaCiruela Metanfetamina ImipraminaNueces Metacarbogasol IsoniacidaTomate Metisergida Metil-dopaKiwi Fenacetina Inhibidores de la MAO

Reserpina Fenotiacina

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El tumor puede localizarse por radiografía simple, ecografía, TAC, RMN, arteriografía mesentérica o hepática, endoscopía o centello-grafía con 131I-metaiodobenzylguanidina (131I-MIBG) o 99mTc. La técnica a utilizar depende del tipo de lesión. Últimamente se ha desarrollado una nueva técnica basada en la expresión de receptores de somatostatina en los tumores carcinoides, que permite detectar metastásis extrahepáticas, tumores pequeños (<1 cm) o restos postquirúrgicos. Este método consiste en la administración del análogo de somatos-tatina, Tyr

3 octeotride marcado con

123I y detectado por centellografía con cámara gamma (15).

2- Gastrinomas:

Los gastrinomas dan origen al Sindrome de Zollinger-Ellison (SZE), caracterizado por enfermedad ulcerosa péptica grave, hipersecreción clorhídrica y resistencia al tratamiento. Se originan en células no beta del islote pancreático. Su incidencia es de 0,3% a 0,5 % por millón de habitantes y es responsable del 1% de las úlceras pépticas.

Clasificación: pueden ser funcionantes y no funcionantes. Los primeros comprenden el 95% de todos los gastrinomas y dan origen al síndrome de Zollinger-Ellison.Pueden ser de presentación esporádica en alrededor del 50% al 85% de los casos y en general son únicos. Pero en un 15% a 50% de los casos pueden tener un origen genético y estar asociados al Síndrome de Neoplasia Endocrina Múltiple tipo I (MEN I). Los no funcionantes se originan en tejido pancreático o extrapancreático como pulmón u ovario y no dan manifestación clínica.

Presentación Clínica: se han descripto tres síndromes clínicos: a) el ulceroso, presente en

la mayoría de los casos y de ubicación en el bulbo duodenal y estómago; b) el esofágico, caracterizado por úlceras, estenosis, esófago de Barret y adenocarcinoma; c) el síndrome diarreico, en el cual hay esteatorrea, pérdida de peso y malnutrición.

Diagnóstico: para el diagnóstico se utilizan las siguientes pruebas:

a) Test de secretina: consiste en administrar un bolo i.v. de 2 UI/Kg (max: 150 UI) de secretina. Se obtienen muestras basales (-15 y –1 minuto) y post-estímulo: 1 a 5, 10, 15 y 30 minutos para la determinación de la gastrinemia. Si se alcanzan valores > 200 pg/ml o un incremento mayor al 50 % del valor basal se diagnostica SZE. En el caso de una respuesta negativa se debe considerar la presencia de una hiperplasia o una obstrucción crónica del vaciamiento gástrico.

b) Test de Secretina-calcio: Se determina la gastrinemia basal a tiempo –15minutos, y a los 5, 10, 15 y 30 minutos luego de la administración de gluconato de calcio (2 mg/Kg de peso corporal) por vía i.v. en bolo durante 1 minuto y secretina (2 UI/Kg i.v.). Ese test permite obtener una mayor discriminación en el diagnóstico entre normales y SZE.

Diagnóstico diferencial: Teniendo en cuenta los niveles plasmáticos de gastrinemia (> 1000 pg/ml en los gastrinomas) es posible realizar un diferenciación aproximada de distintas patologías, tales como: a) atrofia gástrica (16) (gastrinemia >150); b) Hiperplasia de células G (> 500 pg/ml) (17); c) insuficiencia renal (>150 pg/ml); d) úlcera duodenal (50-60 pg/ml); e) administración de drogas antisecretoras (18); y f) anemia perniciosa.

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3- Otros tumores endocrinos gastrointestinales:

El Síndrome Verner-Morrison o VIPoma se debe a la presencia de tumores grandes y únicos en la mayoría de los casos, que se localizan en el 80 a 90 % de los casos en el páncreas (19), siendo su incidencia muy baja (1 caso cada 2 millones). Se presenta con diarrea secretora de más de 3 litros diarios, tipo cólica (100%), que persiste aún durante el ayuno. Se debe a una mayor secreción hidroelectrolítica yeyunal. Se ha propuesto que un volumen menor de 700 gr/día descarta el diagnóstico de otras patologías, tales como: 1) diarrea refractaria periférica (25%) por VIPoma (20); 2) hipopotasemia consecutiva a diarrea e hiperaldosteronismo secundario a la estimulación por parte del VIP de la liberación de renina (19), 3) hipoclorhídria (70%), 4) diabetes por glucogenolisis hepática (20 a 50%), 5) colelitiasis (50%) por relajación de la musculatura vesicular, 6) hipercalcemia (25 a 75%) por osteólisis y enrojecimiento facial por vasodilatación

El diagnóstico se realiza por los niveles elevados del péptido intestinal vasoactivo (VIP) determinado por RIA (mayor a 190 pg/ml), si bien raramente puede además

secretar polipéptido pancreático, glucagón y somatostatina. En una serie el valor medio en pacientes con VIPomas fue de 965pg/mL y el valor más bajo es de 225pg/mL. Como los niveles de VIP fluctúan, es importante hacer las determinaciones mientras el paciente esté con diarrea. Los estudios de laboratorio revelan hipopotasemia (83 a 100%), hipercalcemia (40 a 50%), hipoclorhidria (70%) e hiperglucemia (18 a 50%).

Los Somatostatinomas se localizan mayormente en el páncreas, aunque también pueden hacerlo en el duodeno, ampolla, conducto cístico y yeyuno. Pueden presentarse con aclorhídria (40 a 90 %), esteatorrea, colestasis y diabetes (21). El diagnóstico se realiza mediante la determinación de los niveles plasmáticos de la inmunorreactividad similar a la somatostatina, debido a las complejas formas variadas de la molécula. Los tests de provocación son: a) Test de tolbutamida: consiste en administrar 1 g de la droga y obtener muestras a tiempo cero, 10, 20, 40 60 y 90 minutos post-tolbutamida. Los niveles plasmáticos normales son menores a 300 pg/mL. b) Test de pentagastrina-calcio: se administran 500 μg/Kg de pentagastrina y 2 mg/Kg de calcio, en forma i.v., obteniendo muestras basal y a los 2, 4, 6, 10, 15, 30 y 45 minutos postestímulo.

Figura 2. Algoritmo diagnóstico del síndrome de Zollinger-Ellison

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