Características del péptido PACAP El PACAP es un péptido que

presenta dos formas α-amidadas biológicamente activas, denominadas PACAP38 y PACAP27 (Miyata et al., 1989; Miyata et al., 1990). Ambas

provienen de un precursor común, y las dos comparten los últimos 27 AA de la fracción N-terminal (Miyata et al., 1990; Kimura et al., 1990; Ogi et al., 1990). El

PACAP27 es un péptido que se halla muy conservado a través de la evolución, de tal forma que especies tan alejadas como los tunicados presentan una homología del 85% con el PACAP27 de mamíferos, el cual es igual en todos los mamíferos. Estructuras similares al péptido PACAP se han descrito hasta en insectos como la mosca Drosofila melanogaster (Feany & Quinn, 1995).

La secuencia del PACAP27 presenta una homología del 68% con el péptido vasoactivo intestinal (VIP), identificando al PACAP como miembro de la familia de péptidos relacionados con el VIP-glucagón-GRF-secretina (Campbell & Scanes, 1992; Goldring et al., 1993).

La estructura bidimensional del PACAP27 consta de una zona de estructura desordenada en la parte N-terminal, seguida de un giro β y tres regiones helicoidales (Inooka et al., 1992). La estructura del PACAP38 es idéntica a la

del PACAP27 en la zona N-terminal, pero en la región C-terminal posee una pequeña hélice extra (Wray et al., 1993). La estructura tridimensional del

PACAP es similar a la de otros miembros de la familia del VIP-glucagón (Wray

2.1.1. Características del gen que codifica el péptido PACAP. La organización estructural del gen PACAP es similar a la del VIP y el GRF, sugiriendo un posible origen de los tres genes a partir de un ancestro común mediante duplicación génica (Ohkubo et al., 1992). El gen que codifica al péptido PACAP

ha sido clonado en diferentes especies como el humano (Hosoya et al., 1992) y

el ratón (Yamamoto et al., 1998). En humanos, el gen se halla localizado en el

cromosoma 18, en la banda 18p11 (Hosoya et al., 1992) y consta de 5 exones.

Parte del segundo exón codifica para el péptido de señalización de 24 AA. La secuencia que codifica para el péptido PACAP está localizada en el quinto exón. El promotor del gen contiene dos secuencias CRE (cAMP response element) que median la activación transcripcional en respuesta a la activación de la vía del AMPc/PKA, una secuencia TRE (12-O-tetradecanoylphorbol 13- acetate response element) que depende de la activación de la vía de la proteína quinasa C y dos secuencias GHF-1 (growth hormone factor 1), involucradas en la expresión del gen de la hormona de crecimiento. Sin embargo no posee las secuencias promotoras TATA o CAAT que permiten la unión de factores de transcripción (Hosoya et al., 1992; Arimura & Shioda,

1995; Shioda, 2000). Diferentes estudios han demostrado que la trascripción del gen PACAP es constitutiva y que puede estimularse mediante AMPc, 12-O- tetradecanoilforbol 13-acetato y por el mismo PACAP (Suzuki et al., 1994;

Hashimoto et al., 2000).

El ADNc del precursor del péptido PACAP se ha caracterizado en diferentes especies (Ogi et al., 1990; Ohkubo et al., 1992; Arimura & Shioda, 1995;

Okazaki et al., 1995). Este codifica un precursor de la proteína de 175 o 176 AA

dependiendo de la especie y que se ha denominado prepro-PACAP (Arimura, 1998). Los primeros 24 AA de la zona N-terminal del prepro-PACAP constituyen un péptido de señalización (Hosoya et al., 1992). En el precursor

del PACAP de humanos (Ohkubo et al., 1992), oveja (Kimura et al., 1990), rata

(Ogi et al., 1990) y ratón (Okazaki et al., 1995) se ha descrito también la

presencia de un pequeño péptido de 29 AA que presenta una ligera homología estructural con el PACAP27 y que se ha denominado PRP (PACAP-related peptide). Por el momento se desconoce el papel fisiológico del PRP, aunque parece jugar un papel en la regulación de la motilidad de la vesícula biliar,

similar al del PACAP (Wray et al., 1995). El péptido PACAP se halla localizado

en la parte C-terminal del precursor, entre los AA 132 y 169.

La generación del PRP, PACAP38 y PACAP27 se produce mediante diferentes roturas proteolíticas en secuencias peptídicas específicas. Se ha descrito la actividad de varias prohormonas convertasas (PC) implicadas en este fenómeno (Seidah et al., 1994; Seidah et al., 1998). En concreto, las

prohormonas convertasas PC1 y PC2 parecen estar involucradas en el procesamiento del precursor a nivel cerebral (Koves et al., 1994; Dong et al.,

1997; Li et al., 1999), mientras que en los testículos la isoforma implicada es la

PC4 (Li et al., 1998). Igualmente se requiere de la actividad amidasa de la

enzima peptidylglycine α-amidating monooxygenase para producir la forma activa del péptido (Hansel et al., 2001).

2.1.2. Distribución del péptido PACAP.

2.1.2.1. Sistema Nervioso Central. El péptido PACAP se encuentra

ampliamente expresado a nivel del SNC, tanto en neuronas (Koves et al.,

1990;Koves et al., 1991) como en células gliales (Jaworski, 2000). A nivel

central, la forma predominante del neuropéptido es la de 38 AA, y únicamente un 10% corresponde a la forma de 27 AA (Arimura et al., 1991; Ghatei et al.,

1993). La mayor concentración de PACAP se observa en el área hipotalámica (Arimura et al., 1991; Hannibal, 2002). Se ha descrito la presencia de PACAP

en casi todos los núcleos hipotalámicos, pero sobre todo a nivel del núcleo supraquiasmático (Masuo et al., 1993; Hannibal, 2002), paraventricular y

supraóptico (Koves et al., 1991; Kivipelto et al., 1992).

A nivel extrahipotalámico, se han descrito cantidades significativas de PACAP en la sustancia negra, el globo pálido, el sistema límbico, la hipófisis posterior, el hipocampo, el cerebelo, la corteza cerebral, el tronco cerebral, la hipófisis y la médula espinal (Ghatei et al., 1993; Masuo et al., 1993; Arimura, 1998;

Hannibal, 2002).

A nivel hipofisario (Arimura & Shioda, 1995; Rawlings & Hezareh, 1996; Arimura, 1998), el PACAP se expresa en fibras nerviosas (Mikkelsen et al.,

anterior (Koves et al., 1998; Szabo et al., 2002b) y en la parte ventral del lóbulo

neural (Mikkelsen et al., 1995). En el sistema límbico, el PACAP ha sido

detectado en el complejo amigdalar principalmente en el núcleo central de la amígdala y en el núcleo del lecho de la estría terminal, así como en el tálamo y núcleo accumbens (Koves et al., 1991; Masuo et al., 1993; Palkovits et al.,

1995; Hannibal, 2002). A nivel cerebelar, se ha detectado la presencia de péptido a nivel del soma y las dendritas de las células de Purkinje (Nielsen et al., 1998; Hannibal, 2002). En el hipocampo, técnicas de inmunohistoquímica

han demostrado la presencia de PACAP en células piramidales de las regiones CA1, CA2 y CA3 (Hannibal, 2002). El PACAP también es abundante en el tronco cerebral, tanto a nivel del tracto solitario como del núcleo ambiguo y el núcleo caudal del rafe (Palkovits et al., 1995).

A nivel de la medula espinal se han detectado fibras nerviosas que contienen PACAP sobretodo en las láminas I y II del asta dorsal (Dun et al., 1996; Moller et al., 1993), un área importante en la transmisión de la información nociceptiva

(Cervero & Iggo, 1980). La expresión del ARNm del VIP y del PACAP se localiza principalmente en neuronas de diámetro medio o pequeño en los ganglios de la raíz dorsal asociadas con la transmisión del estímulo doloroso (Dun et al., 1996).

Se ha observado que la distribución de los péptidos PACAP y VIP es diferente en distintas áreas del SNC (Masuo et al., 1993), tales como el tálamo, tronco

cerebral, núcleo del lecho de la estría terminal e hipotálamo (Koves et al., 1991;

Kozicz et al., 1997).

2.1.2.2. Tejidos periféricos. Al igual que en el SNC, la forma predominante del

péptido PACAP en los órganos periféricos es la de 38 AA, aunque la proporción entre ambas varía según el órgano (Arimura et al., 1991). Por ejemplo, a nivel

del colon, el PACAP27 representa un 30% del total, pero en los testículos es prácticamente inexistente (Arimura et al., 1991). Se supone que las diferentes

proporciones de ambas formas depende de la actividad PC en los diferentes tejidos. A diferencia del sistema nervioso central, en los órganos periféricos los péptidos PACAP y VIP se coexpresan a menudo en las mismas células,

incluido en el tejido nervioso periférico (Uddman et al., 1991a; Ny et al., 1995;

Sundler et al., 1992; Luts & Sundler, 1994).

2.1.2.2.1. Glándulas endocrinas. La presencia del péptido PACAP así como

del ARNm que lo codifica se ha descrito en la mayoría de las glándulas endocrinas de diferentes especies. Así, la inmunoreactividad al PACAP se ha descrito en las gónadas (Shioda et al., 1994), adrenal (Arimura et al., 1991),

paratiroides (Luts & Sundler, 1994) y páncreas endocrino (Arimura & Shioda, 1995; Love & Szebeni, 1999).

En la rata, la mayor cantidad de PACAP se halla en los testículos, en una concentración mayor incluso que en el cerebro (Arimura et al., 1991). Estudios

de hibridación in situ han demostrado la presencia del precursor en las células

germinales (McArdle, 1994; Shioda et al., 1994; Hannibal & Fahrenkrug, 1995).

En los ovarios, la concentración es mucho menor que en los testículos, y el péptido parece estar localizado en terminaciones nerviosas (Steenstrup et al.,

1995) así como en células granulosas de los folículos preovulatorios (Ko et al.,

1999).

La glándula adrenal es uno de los órganos periféricos que presenta una mayor cantidad de PACAP (Arimura et al., 1991), aunque hay gran variabilidad

dependiendo de las especies (Tabarin et al., 1994). Estudios

inmunohistoquímicos han descrito que el PACAP se halla presente a nivel medular y que no se coexpresa con el VIP (Tabarin et al., 1994). Su presencia

se ha observado en las células cromafinas (Holgert et al., 1996) así como en

las fibras nerviosas que las rodean (Frodin et al., 1995; Moller & Sundler,

1996).

En la glándula paratiroide, el PACAP se expresa en fibras nerviosas que inervan la glándula (Luts & Sundler, 1994).

2.1.2.2.2. Sistema digestivo. La presencia de PACAP se ha descrito a nivel

de los ganglios mientéricos del tracto digestivo (Shen et al., 1992; Hannibal et al., 1998) y en pequeñas arterias y arteriolas que lo irrigan (Arimura et al.,

observado en el esófago, a nivel de las capas de musculatura lisa circular y longitudinal (Uddman et al., 1991a; Koves et al., 1993; Olsson & Holmgren,

1994), así como en varias glándulas exocrinas a lo largo del sistema digestivo (Fridolf et al., 1992; Luts & Sundler, 1994).

2.1.2.2.3. Sistema respiratorio. Se ha descrito la presencia de PACAP en el

sistema respiratorio en diferentes especies (Uddman et al., 1991b), tanto a

nivel del epitelio como alrededor de los vasos sanguíneos, de las glándulas seromucosas y de los músculos (Moller et al., 1993; Uddman et al., 1991b). El

péptido se ha observado a diferentes niveles desde la laringe y la tráquea hasta los bronquiolos (Moller et al., 1993; Uddman et al., 1991b).

2.1.2.2.4. Sistema inmunitario. Se ha observado la presencia de PACAP en

varios tejidos linfoides incluyendo el timo y el bazo (Gaytan et al., 1994).