Introducción Universidad de Alcalá
4. SISTEMA SOMATOSTATINÉRGICO
4.1. DESCUBRIMIENTO DE LA SOMATOSTATINA
A finales de los años sesenta Krulich y col. (1968) identificaron, de manera inesperada, una sustancia en el hipotálamo ovino que era capaz de inhibir la secreción de la hormona de crecimiento o somatotropina in vitro en cultivos de células adenohipofisarias. A esta sustancia se le bautizó inicialmente como “factor inhibidor de la somatotropina”, por poseer una acción fisiológica antagónica al “factor liberador de la somatotropina” que había sido caracterizado por Dhariwal y col. (1965) unos años atrás. No obstante, se desconocía la naturaleza de dicho péptido hipotalámico hasta que, cinco años más tarde, Brazeau y col. (1973), trabajando en el laboratorio de Roger Guillemin, intentaron aislar, a partir de células de hipófisis, el factor responsable de la liberación de la hormona del crecimiento (GH); en su lugar, aislaron un tetradecapéptido que inhibía la secreción de dicha hormona tanto in vivo como in vitro. Por este descubrimiento, Guillemin fue galardonado con el Premio Nobel de Medicina y Fisiología en 1977. Al tetradecapéptido aislado se le bautizó finalmente como “factor inhibidor de la liberación de la somatotropina” (SRIF, por sus siglas en inglés) o somatostatina (SST), término más usado actualmente, aunque no englobe sus múltiples acciones. Estudios posteriores demostraron que la inhibición de la liberación de la somatotropina es sólo uno de los múltiples efectos de la SST. Las funciones de la SST se centran en modular la neurotransmisión, secreción glandular, contractibilidad de la musculatura lisa y proliferación celular.
Se ha visto que la SST no sólo se encuentra en el hipotálamo sino que está ampliamente distribuido a lo largo del SNC, sistema nervioso periférico (SNP), tracto gastrointestinal y en la mayoría de los órganos periféricos (Hokfelt y col., 1975; Patel y Reichlin, 1978; Reichlin, 1983).
Se ha descrito la presencia de SST y de su ARNm en toda la escala de vertebrados, desde anfibios hasta mamíferos y, a pesar de las diferencias existentes entre las distintas especies, la homología en la secuencia de la SST entre todas ellas es muy elevada (Vaudry y
Roger Guillemin (1924- act.)
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Universidad de Alcalá col., 1992; Yáñez y col, 1992). También se han encontrado análogos en algunas especies vegetales (Reichlin, 1983; Patel, 1992).4.2. ESTRUCTURA DE LA SOMATOSTATINA La SST se considera en la actualidad una familia filogenéticamente antigua de péptidos entre los cuales destacan dos con actividad biológica conocida: la SST-14, forma aislada e identificada en el hipotálamo, y la SST-28, aislada y caracterizada por Pradayrol y col. (1980). La SST-14 es un péptido básico de 1,64 kDa constituido por catorce aminoácidos cuya estructura cíclica se estabiliza mediante un puente disulfuro entre dos cisteínas situadas en las posiciones 3 y 14 de la molécula (Figura 17). La SST-28, de peso molecular 3,5 kDa, es una prolongación de la SST-14, conteniendo por tanto la
secuencia completa de la SST-14 y 14 aminoácidos más en el extremo N-terminal.
Mediante modificaciones estructurales del anillo de la SST, se ha podido identificar el centro activo del péptido (Brown y col., 1977), situado entre los aminoácidos 7 y 10. Dado que la SST es una molécula de vida media muy corta y muy sensible a la degradación enzimática, este descubrimiento ha sido fundamental a la hora de diseñar análogos más cortos y de vida media más larga. Entre estos análogos destacan, por un lado, el SMS 201-995 (Octreótido) y el BIM23014 (Lanreótido), muy utilizados en clínica para tratar el gigantismo, la acromegalia y los tumores intestinales y, por otro lado, análogos como el CGP23996, en los que se sustituye una fenilalanina por una tirosina para que la molécula pueda ser yodada y, de este modo, utilizada como trazador (Figura 18).
Figura 17: Estructura tridimensional de la
somatostatina (SST). En amarillo se
destacan los dos átomos de azufre entre los cuales se forma un puente disulfuro.
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Universidad de Alcalá4.3. BIOSÍNTESIS DE LA SOMATOSTATINA
4.3.1. Estructura y regulación del gen de la somatostatina
En los peces, existen dos genes independientes que codifican para cada una de las dos isoformas de SST, mientras que en los mamíferos, tanto la SST-14 como la SST-28 derivan de una única molécula precursora llamada prepro-SST, producto de un único gen (Patel, 1992). En estos últimos, cabe destacar que el gen de la SST se secuenció por primera vez en ratas (Montminy y col., 1984) y posteriormente en humanos, localizándose en el brazo largo del cromosoma 3. La región codificante del gen consta de dos exones de 238 y 367 pares de bases (pb) separados por un intrón de 621 pb. Entre los dos promotores (cajas TATA y CAAT) del extremo 5’ se encuentra una secuencia palindrómica de 8 pb [5’-TGACGTCA-3’] que se denomina “elemento de respuesta al adenosín monofosfato cíclico (AMPc)” o CRE. Además, el gen está flanqueado en el extremo 5’ y 3’ por ácido
Ala-Gly-Cys-Lys-Asn-Phe-Phe S Trp S Lys Cys-Ser-Thr-Phe-Thr SST-14 Glu-Arg-Lys-Ala-Gly-Cys-Lys-Asn-Phe-Phe S Trp S Lys Cys-Ser-Thr-Phe-Thr Ser-Ala-Asn-Ser-Asn-Pro-Ala-Met-Ala-Pro-Arg SST-28
(A)
DPhe-Cys-Phe S Trp S Lys Thr(ol)-Cys-Thr SMS 201-995 (Octreótido) DβNal-Cys-Tyr S DTrp S Lys Thr-Cys-Val BIM23014 (Lanreótido) Cys-Lys-Asn-Phe-Phe S Trp S Lys Cys-Ser-Thr-Tyr-Thr CGP23996(B)
Figura 18. A:Estructuraquímica de la SST-14 y de la SST-28. B: Estructura química de distintos análogos de la SST. En rojo se destaca el centro activo de la molécula, en naranja el puente disulfuro y en verde la tirosina susceptible de yodación en el análogo CGP23996
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Universidad de Alcalá desoxirribonucleico (ADN) Z (ADN-Z), al que pueden unirse determinadas proteínas para regular la expresión génica (Figura 19).La expresión y secreción de la SST está regulada por múltiples factores, tales como nutrientes, neurotransmisores y neuropéptidos. Además, en función del tejido, un mismo factor puede actuar de manera distinta. Los glucocorticoides, por ejemplo, disminuyen los niveles de ARNm de la SST en la corteza cerebral y el hipotálamo mientras que en el estómago y el páncreas inducen un aumento en la transcripción del gen (Papachristou y col., 1994). Otros factores conocidos que regulan la expresión de la SST se resumen en la Tabla 6.
No se conoce bien el mecanismo molecular mediante el cual estas moléculas regulan la transcripción del gen de la SST pero se piensa que muchos de ellos actúan de manera indirecta modulando la vía del AMPc, puesto que se ha demostrado que el AMPc aumenta los niveles del ARNm de la SST (Tolón y col., 2000) gracias a la región CRE del promotor. El modo en que el AMPc regula la transcripción del gen de la SST ha sido ya caracterizado y se resume en la Figura 21. Tras una estimulación de la enzima adenilato ciclasa (AC), se produce un aumento en los niveles intercelulares de AMPc que conduce a la activación de la PKA. A continuación, la subunidad catalítica de la PKA se traslada al núcleo, donde fosforila y activa a una proteína llamada CREB (proteína de unión a CRE, Figura 20) así como a unos coactivadores con actividad acetiltransferasa llamados CBP (proteína de unión a CREB) y p300. La proteína CREB fosforilada (p-CREB) se une a la región CRE del promotor y, a Figura 19: Estructura del gen de la somatostatina (SST) en la rata.
Figura 20: p-CREB unido a una región CRE del ADN.
SST14
CAAT CRE TATA