Contribución de somatostatina, cortistatina, ghrelina y sus receptores a la regulación de la hormona del crecimiento en primates y roedores: implicación en condiciones metabólicas patofisiológicas
- Autores: José Córdoba Chacón
- Directores de la Tesis: Rául Miguel Luque Huertas (dir. tes.), Justo P. Castaño Fuentes (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Córdoba (ESP) ( España ) en 2011
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Francisco Pérez Jiménez (presid.), Riccarda Granata (presid.), Antonio Jesús Martínez Fuentes (secret.), Carlos Diéguez González (voc.), Hubert Vaudry (voc.)
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- Tesis en acceso abierto en: Helvia
- Resumen
La regulación de la secreción de hormona del crecimiento (GH) se ha considerado clásicamente como resultado de la acción conjunta y coordinada de dos péptidos hipotalámicos: la hormona liberadora de GH (GHRH) y el factor inhibidor de la secreción de GH (somatostatina, SST). Sin embargo, actualmente el control de la GH se concibe más como un fenómeno multifactorial, en el que se combinan señales reguladoras adicionales, tanto de origen central, como la cortistatina (CST o CORT) y la ghrelina hipotalámicas, como sistémicas, como la insulina pancreatica, el factor de crecimiento similar a la insulina (IGF-I) del hígado, los glucocorticoides y la ghrelina producida en el estómago. Así, mientras la ghrelina estimula notablemente la secreción de GH, la CST inhibe su secreción, gracias a su alta homología secuencial, estructural y funcional con la SST. Además, existen indicios que sugieren que otros péptidos cuya función hipofisiotrópica es poco conocida como son las kisspeptinas, podrían ejercer un papel regulador sobre las secreciones hormonales hipofisarias. Sin embargo, a pesar de la extensa investigación de la regulación ejercida por los sistemas SST/CST, ghrelina y kisspeptinas sobre la secreción de GH, algunas acciones específicas de los mismos permanecen sin explicar en detalle. Entre ellas, destaca el papel específico de dichos sistemas sobre las somatototropas bajo diferentes condiciones pato-fisiológicas. Por todo ello, el principal objetivo de la tesis radica en ampliar el conocimiento de los efectos y la señalización específica que ejercen SST, CST, ghrelina y kisspeptinas y sus interacciones a nivel hipotálamico-hipofisario y sistémico bajo diferentes condiciones metabólicas y patológicas.
Para llevar a cabo los objetivos de la presente Tesis doctoral se han aplicado diferente técnicas experimentales de biología molecular y celular, fisiología y bioquímica. Específicamente se han aplicado técnicas de aislamiento de secuencia nucleotídicas por PCR, clonación en vectores de expresión eucarióticos, transfección en líneas celulares heterólogas, detección intracelular de proteínas recombinantes con el uso de anticuerpos y microscopía confocal, cultivo de líneas celulares y dispersiones celulares de hipófisis de roedores y de primates, análisis de la cinética de calcio libre citosólico, medida de concentración de AMP cíclico intracelular, medida de expresión génica por PCR cuantitativa a tiempo real, medida de secreción de hormonas hipofisarias por ELISA, mantenimiento de colonias de ratones deficientes en cortistatina o somatostatina, evaluación de homeostasis de la glucosa con test de tolerancia a la glucosa y a la insulina, técnicas inmunohistológicas, etc.
Los resultados obtenidos en el presente estudio se resumen en los siguientes: 1)Se han identificado nuevas variantes truncadas del receptor de SST/CST subtipo-5 (sst5) en roedores denominadas sst5TMD4, sst5TMD2 y sst5TMD1, que poseen características celulares y moleculares distintas al sst5 ya que muestran una distinta distribución tisular y subcelular, su expresión se regula de manera tejido- y ligando-dependiente y presentan respuesta selectiva a SST o CST.
2)El análisis de la expresión de todas las variantes de receptores de SST/CST (sst1-5) a nivel central, hipofisario y periférico en ratones reveló que dichos receptores presentan una expresión diferencial específica de tejido que podrían estar ejerciendo un papel importante, sobre todo a nivel hipofisario, en las diferencias observadas en secreción de GH entre sexos y bajo condiciones fisiológicas de falta de alimento (ayuno). Además, la falta de SST y no de CST, induce una disminución de la expresión de ssts a nivel central y periférico que podría ayudar a explicar el incremento de los niveles circulantes de GH en los ratones deficientes en SST.
3)La CST al igual que la SST, es crucial en la regulación hipofisaria del eje somatotrópico y corticotropo aunque los mecanismos reguladores que producen dichos cambios podrían ser parcialmente diferentes. Por otro lado, nuestros resultados muestran que la falta de CST y no de SST, se relaciona con una disfunción de la homeóstasis glucídica dependiente de sexo (machos siendo insulino-resistentes) y que dichos efectos podrían estar directamente relacionados con las diferencias en los niveles circulantes de ghrelina observados entre ambos sexos. Por último y en contra de lo esperado, hemos demostrado que la CST y la SST ejercen papeles opuestos sobre la regulación de la secreción de prolactina. En concreto, nuestros datos indican que la CST estimula la secreción de dicha hormona y que dicha acción se ejerce a través del receptor de ghrelina (GHSR-1a).
4)SST y CST, a bajas dosis (10-17 a 10-13 M), estimulan la secreción de GH en primates a través del sst5 aumentando los niveles de AMPc intracelular. Además, SST a bajas dosis parecen actuar de manera similar a GHRH pero no a ghrelina (ej. regulación de receptores involucrados en la regulación de la secreción de GH) para modular la función de las células somatotropas.
5)Las kisspeptinas, pueden regular positivamente la función de las células gonadotropas [productoras de hormona luteinizante (LH)] y somatotropas (productoras de GH) de manera directa en primates. El papel estimulador de la secreción de LH y GH por las kisspeptinas es ejercida a través de distintas rutas de señalización y está claramente influenciado por la presencia de esteroides sexuales.
Las conclusiones que se generan de los anteriores resultados son las siguientes: 1) Los roedores poseen variantes truncadas del sst5 cuya expresión y regulación se encuentra bajo control específico de tejido, ambiente hormonal/metabólico y ligando. Asimismo, estas variantes truncadas muestran una distribución subcelular diferencial al sst5 nativo y median señalización intracelular específica de ligando (SST vs CST). Por tanto, estas nuevas variantes del sst5 representan una valiosa herramienta experimental con una intrínseca relevancia patofisiológica.
2) SST y sus receptores influyen en el marcado dimorfismo sexual del patrón de secreción de GH y en el aumento de GH inducido por el ayuno mediante cambios específicos en su expresión en distintos tejidos involucrados directamente en la regulación de la secreción de GH, que son claramente dependientes del sexo y de la condición metabólica analizada.
3) CST no es un simple análogo natural de la SST en la regulación de secreciones endocrino-metabólicas. De hecho, CST media acciones específicas dependientes de sexo sobre los ejes somatotrópico y corticotrópico no compartidas por SST y que, en algunos casos, son claramente opuestas como es el caso del papel estimulador de la CST sobre la secreción de prolactina a través de su unión y señalización específica del GHS-R1a. Además, la falta de CST endógena ejerce un efecto diferencial a la SST endógena sobre la homeostasis de la glucosa de machos.
4) El aumento de los niveles de secreción de GH en respuesta directa a bajas dosis de SST y CST en primates podría explicar el efecto rebote sobre la liberación de GH observado en humanos tras la infusión de SST in vivo.
5) Los principales reguladores de la secreción de GH [SST (a altas y bajas dosis), GHRH y ghrelina] actúan a través de diferentes mecanismos (rutas de señal) para ejercer regulaciones homologas y heterólogas sobre la expresión de sus receptores (sst1-5, GHRH-R y GHS-R) así como para modular la secreción de GH. Esta respuesta reguladora de las células somatotropas a sus ligandos endógenos podría contribuir de manera relevante a la modulación de la función de las dichas células bajo condiciones normales o patológicas.
6) Las Kisspeptinas y su receptor (kiss1r) representan un nivel de control adicional sobre la glándula hipofisaria, ya que ejercen un papel regulador directo, relevante y a distintos niveles (expresión, secreción y activación específica de rutas de señal intracelular) sobre la función de las células gonadotropas y somatotropas en primates.
En conjunto, el sistema SST/CST/sst1-5 y nuevos receptores truncados del sst5 representan una familia creciente de péptidos y receptores que a pesar de sus similitudes pueden ejercer acciones específicas gracias a la versatilidad de la interacción de SST/CST con sus receptores así como con los sistemas reguladores de ghrelina/GHS-R y kisspeptina/kiss1r. Estas interacciones entre los diferentes sistemas reguladores citados demuestran la existencia de nuevos mecanismos celulares y/o moleculares, desconocidos hasta la fecha, que podrían estar ejerciendo un papel fisiológico relevante a nivel hipofisario. De hecho, gracias al uso de nuevos modelos animales (ratones y primates) y técnicas de experimentación, hemos mostrado que la interacción entre los sistemas reguladores de SST/CST, ghrelina, kisspeptinas y sus receptores podrían explicar algunas de las respuesta pato-fisiológicas de las células somatotropas y otras células hipofisarias que no se entendían hasta la fecha pero que podrían tener una clara relevancia y potencial interés para la fisiología humana y la investigación médica traslacional.
