La hormona paratiroidea (PTH) y la proteína relacionada con la PTH (PTHrP) producen efectos biológicos similares a través del receptor PTH/PTHrP. Poco se sabe del papel fisiológico de la PTHrP, que inicialmente se identificó como el agente responsable de la hipercalcemia asociada a enfermedades malignas. Aunque esta proteína se produce ampliamente en diferentes tejidos, su concentración se encuentra debajo de los límites de detección, hecho que sugiere que en circunstancias fisiológicas actúa en forma autocrina o paracrina. Se han descrito algunas diferencias en los efectos de ambas proteínas posiblemente relacionados con la existencia de diferentes receptores. En este sentido, recientemente se ha descrito un receptor específico para la PTH, el receptor PTH-2.
Estudios recientes han demostrado la expresión del receptor PTH/PTHrP y de la PTHrP en el glomérulo renal. Además, existen datos que muestran un efecto directo de PTH y PTHrP sobre el flujo plasmático renal y la filtración glomerular. La PTHrP posee las características de una proteína multifuncional, incluyendo efectos proliferativos sobre las células mesangiales, y se especula que tenga un papel importante en la fisiología y fisiopatología renales.
Parathyroid hormone (PTH) and PTH-related (PTHrP) produce similar biological effects through the PTH/PTHrP receptor. Less is known about the physiological role of PTHrP, which was first identified as the agent of the humoral hypercalcemia of malignancy. Despite the widespread production of PTHrP in healthy individuals, the concentration of the protein is below the detectable limit of current assays, suggesting that PTHrP normally functions locally in an autocrine or paracrine manner. Thus I, some differences in their biological activities have been described and they may be related to the presence of different receptors. In this regard, a second receptor which binds selectively to PTH has also been found.
Recent studies have demonstrated the expression of both PTH/PTHrP receptor and protein in the renal glomeruli. Moreover, there are convincing data that support a direct role of PTH and PTHrP in modulating renal blood flow and glomerular filtration rate. This multifunctional protein, PTHrP, also has a proliferative effect on mesangial cells supporting the notion that it may play a role in the normal glomerulus and in injured kidney.
La hormona paratiroidea (PTH) es una hormona clásica que tiene un papel central en la regulación del metabolismo del calcio y del fósforo. Menos se sabe acerca del papel fisiológico de la proteína relacionada con PTH (PTHrP), que se identificó por primera vez en 1982 como el agente responsable de la hipercalcemia maligna1. La PTHrP consta de 141 residuos aminoacídicos, de los cuales los 13 primeros presentan un 70% de homología con la correspondiente secuencia de la hormona PTH. Aunque la PTHrP y la PTH son expresadas por genes diferentes, los fragmentos N-terminales de ambas interactúan con el receptor común PTH/PTHrP (también llamado receptor PTH/PTHrP "tipo 1" o clásico) en el hueso y riñón. Este hecho se traduce en una evidente repercusión clínica, que es la similitud de enfermedades, como son la hipercalcemia maligna y el hiperparatiroidismo primario1. Otros estudios han demostrado que la PTHrP es procesada por ciertos tipos celulares en la zona media y carboxiterminal, sin afectar a la región N-terminal homóloga a la de la PTH. Sin embargo, a pesar de la similitud en sus acciones sobre el hueso y riñón, existen algunas diferencias en sus actividades biológicas. Por ejemplo, mientras que la región media de la PTHrP tiene la capacidad de incrementar el flujo de calcio en la placenta bovina1, la porción N-terminal de la PTHrP es requerida para la inhibición de la bomba Na/H+ apical de las células renales2. Respecto a la región media de la PTHrP y sus posibles efectos sobre la fisiología glomerular, en la actualidad no existen estudios disponibles. Recientemente, un nuevo receptor acoplado a proteínas G, el receptor PTH-2, ha sido clonado en cerebro de rata, y se ha observado que presenta una capacidad selectiva de unión a la PTH3.
Durante la última década ha aparecido abundante información que demuestra que el gen de la PTHrP no sólo es expresado en tejidos cancerosos, sino, además, en la mayoría de los normales1. No obstante, a pesar de la amplia producción de PTHrP en individuos sanos, su concentración es inferior a los límites que se detectan con los ensayos clínicos actuales. Así, en contraste con situaciones patológicas como la hipercalcemia humoral maligna, en la que la PTHrP desempeña el papel de la hormona clásica, en circunstancias normales tiene predominantemente un papel local paracrino y/o autocrino. Entre sus funciones fisiológicas deben destacarse: a) la regulación del tono muscular (sistema vascular, intestinal, uterino y vesicular); b) la regulación del transporte de calcio transepitelial (en riñón, placenta, ovarios y glándulas mamarias), y c) la regulación del desarrollo de órganos y tejidos, así como su diferenciación y proliferación1. En este sentido, tal como Massfelder et al han apuntado4, es más razonable pensar que la PTHrP está más relacionada con ciertas citocinas y factores de crecimiento, como el TGF- ß , IGF-I, etc., que con la PTH, dada su participación en procesos de diferenciación durante el desarrollo y su actividad mitogénica.
LA PROTEÍNA RELACIONADA CON LA HORMONA PARATIROIDEA COMO HORMONA VASOACTIVA
El efecto vasodilatador e hipotensor de la PTH se conoce desde hace más de 50 años4. Sin embargo, su posible papel fisiológico como hormona vasorreguladora sistémica ha sido difícil de comprender en términos homeostáticos, dado que su síntesis está confinada a la glándula paratiroides. Por otra parte, actualmente está bien demostrado que la PTHrP se produce íntegramente en el sistema cardiovascular (incluidos el corazón y las células endoteliales) y actúa a través del receptor PTH/PTHrP en la pared vascular, en forma paracrina/autocrina, y quizás incluso intracrina, como modulador del sistema cardiovascular1.
La PTHrP posee un potente efecto relajante del músculo liso en todos los tejidos estudiados, incluidos estómago, intestino delgado, colon, vejiga y útero. Es importante destacar que en cada uno de estos órganos y tejidos tanto el péptido PTHrP como su ARNm están fuertemente sobreexpresados en respuesta a simples estímulos mecánicos1. En este sentido, Pirola et al5 demostraron que vasoconstrictores como la angiotensina II, la serotonina y la bradicinina inducen un notable aumento de la expresión del gen de la PTHrP en el árbol vascular, mientras que otras sustancias de conocido efecto vasodilatador, como el péptido natriurético atrial, la neurocinina y la sustancia P, son inefectivas. Más aún, la angiotensina II induce una expresión rápida y transitoria de la PTHrP en las células musculares lisas, de forma similar a otros genes de respuesta intermedia. Además, la PTHrP inhibe la síntesis de ADN en células musculares lisas, lo que sugiere que la producción local de PTHrP puede servir para modular la actividad contráctil y la capacidad inductora del crecimiento de la angiotensina II y, posiblemente, de otras sustancias vasoconstrictoras. Así, Pirola et al5 han indicado que la PTHrP puede servir, en parte, como un péptido que actúa localmente, limitando o antagonizando los efectos biológicos de los estímulos contráctiles sobre la pared arterial.
LA PROTEÍNA RELACIONADA CON LA HORMONA PARATIROIDEA Y EL RECEPTOR PTH/PTHrP EN EL GLOMÉRULO
La localización inmunohistoquímica de la PTHrP en las células epiteliales y tubulares del riñón de rata ha sido bien definida por Soifer et al6 (tabla 1). Más aún, Massfelder et al7 demostraron la expresión de la PTHrP a lo largo del árbol vascular renal humano, desde la arteria arcuata e interlobular hasta las arteriales aferente y eferente, incluyendo la mácula densa. Sin embargo, no se ha encontrado en las células mesangiales, lo que sugiere que su expresión se halla centrada, fundamentalmente, en las células musculares lisas y endoteliales, como se ha mencionado con anterioridad.
Varios estudios han demostrado la presencia del receptor PTH/PTHrP en el glomérulo8. Un ejemplo de ello lo tenemos en estudios in vitro que indican una actividad adenilciclasa asociada a la PTH y una unión específica de la PTH en glomérulos humanos, de rata y conejo. Por otro lado, existen estudios in vivo que también comunican la presencia del receptor de la PTH en los podocitos glomerulares. En este sentido, Dousa et al9 han detectado inmunohistoquímicamente una acumulación de AMPc asociado a PTH en podocitos glomerulares de rata y, más recientemente, Lee et al10 han demostrado también la expresión del receptor PTH/PTHrP en podocitos humanos en cultivo, mediante Northern blot. Estos autores observaron que el principal tránscrito del receptor en riñón es de un tamaño de 2,4 kb, mientras que en los podocitos es de 4,0 kb, lo que indica que estas células epiteliales pueden también responder directamente a la PTH y/o a la PTHrP. Será necesario, no obstante, obtener la caracterización completa del receptor PTHrP en las células epiteliales glomerulares para profundizar en su significado fisiológico.
Recientemente, nuestro grupo ha observado un efecto directo de la PTH y de la PTHrP sobre células mesangiales humanas (CMH) in vitro11. En estos estudios pudimos observar que tanto la PTH como la PTHrP son capaces de: a) contrarrestar los efectos contráctiles propios del factor activador de plaquetas (PAF); b) incrementar la síntesis de AMPc, y c) inducir proliferación en CMH. Además, se demostró la expresión del receptor PTH/PTHrP en el córtex de riñón humano por técnicas de Northern blot y Rt-PCR. Sin embargo, no se observó la expresión del receptor en las CMH. Estos estudios sugieren claramente que el receptor clásico de la PTH/PTHrP no es el responsable de los efectos de la PTH y de la PTHrP en el mesangio humano y que su acción en él podría estar mediada por un receptor diferente11.
ACCIONES GLOMERULARES DE LA HORMONA PARATIROIDEA Y DE LA PROTEÍNA RELACIONADA CON LA HORMONA PARATIROIDEA
Existen evidencias experimentales que apoyan la acción directa de la PTH y de la PTHrP sobre el glomérulo (tabla 1). Los estudios de micropunción en ratas han demostrado cómo la PTH, junto al AMPc, causan una reducción en el coeficiente de ultrafiltración gomerular (Kf). Además, la extirpación de las glándulas paratiroides incrementa la Kf, lo que indica que una concentración fisiológica de la PTH desempeña un papel regulador de la ultrafiltración glomerular8. Ahora bien, que los efectos de la PTH sobre el Kf tengan su correspondiente correlación sobre la tasa de filtración glomerular (FG) en el riñón completo y sobre la FG en la nefrona aislada (FGNA) es una cuestión diferente, puesto que la FGNA está determinada por otros factores además de Kf. En general, el mecanismo de acción celular de la PTH sobre el riñón aún no se conoce bien; se ha postulado que la PTH, al actuar vía AMPc, puede estimular la producción glomerular de angiotensina II, provocando entonces la contracción de las células mesangiales, lo que produce una reducción de la superficie de filtración disponible y, por tanto, una alteración en el Kf8. Sin embargo, los estudios de los efectos de la PTH sobre el flujo sanguíneo renal y sobre la filtración glomerular no son concluyentes, dado que no se han analizado en ausencia de los efectos cardíacos, periféricos y centrales de los péptidos.
En un estudio más reciente que usaba un modelo de riñón de rata con hidronefrosis, Endlich et al12 observaron que la administración local de PTH y PTHrP indujo un efecto similar de reactividad del árbol arteriolar renal a ambos péptidos, consistente en: a) vasodilatación de todos los segmentos vasculares preglomerulares, incluida la arteriola aferente; b) ningún efecto sobre la arteriola eferente, y c) un incremento del flujo renal glomerular. Dado que la PTH es capaz de estimular la liberación de renina, se ha conjeturado que estas hormonas promoverían, por una parte, una dilatación directa de la arteriola aferente y, por otra, una constricción indirecta de la arteriola eferente mediada por la angiotensina II localmente formada, con lo que se podrían antagonizar mutuamente los efectos sobre el filtrado glomerular. También se ha observado que, además de la adenilciclasa, otras rutas de señalización, como la de la óxido nítrico sintetasa, son estimuladas durante la vasodilatación inducida por la PTHrP en el riñón perfundido y aislado13. Finalmente, en un elegante estudio in vivo, Massfelder et al14 investigaron los efectos renales de la infusión de PTH y de PTHrP directamente en la arteria renal de ratas anestesiadas. En dicho experimento, el flujo plasmático renal (FRP), el FG y el flujo de orina fueron medidos en el riñón izquierdo infundido con PTHrP y comparados con el riñón derecho, que se usó como control. La concentración renal de PTHrP empleada (1010 mM) elevó en el riñón izquierdo el FPR en un 10%, y la FG en un 20%, sin incrementos significativos en la fracción de filtración, si bien sí aumentó el flujo de orina en un 75%. En el riñón derecho empleado como control, la FG y la diuresis no cambiaron. Por este motivo, los autores concluyeron que la PTH y la PTHrP presentan efectos vasodilatadores renales muy semejantes y son capaces de incrementar la FPR, el FG y la diuresis, al menos en ratas anestesiadas.
Más recientemente, nuestro grupo ha analizado los efectos directos de la PTHrP y de la PTH sobre las células mesangiales humanas en cultivos y ha observado que inducen relajación de las CMH previamente contraídas con PAF, a través de mecanismos que parecen involucrar al AMPc y las proteínas G11. En otras palabras, la PTH y la PTHrP parecen capaces de modular la función glomerular al inhibir los efectos contráctiles de sustancias vasoconstrictoras como el PAF sobre las CMH. Por tanto, los datos obtenidos en nuestro estudio in vivo apoyan la idea de que la PTH y la PTHr P tienen un efecto relajante directo sobre el mesangio, lo que podría tender a incrementar el Kf y la GFR. Por tanto, es razonable conjeturar que, cuando la PTH actúa sistémicamente, el efecto predominante sobre el FG estaría mediado por el sistema angiotensina II, produciéndose entonces una reducción del Kf y de la FG. Por otro lado, cuando la PTH o la PTHrP actúan localmente, el efecto directo de estas proteínas sobre las células mesangiales podría predominar y, así, una relajación del mesangio induciría, finalmente, un incremento de Kf y de la FG. Aunque esta hipótesis puede ayudarnos a comprender mejor las discrepancias previamente descritas, está claro que es necesario profundizar todavía más en nuestros conocimientos de la fisiología de la PTH y de la PTHrP en el glomérulo.
Finalmente, otro aspecto importante de estas hormonas atañe a los efectos sobre la biología de las células renales. En efecto, Soifer et al6 demostraron la sobreexpresión de PTHrP en el glomérulo y en los túbulos durante la isquemia renal. Además, estos autores observaron que la PTHrP es capaz de estimular la síntesis de ADN en las células mesangiales. De esta forma proporcionaron la primera evidencia de un papel de la PTHrP no sólo sobre el glomérulo normal, sino también sobre el enfermo. Datos más recientes de Largo et al15 apoyan este hallazgo, al comprobar la sobreexpresión del ARNm de la PTHrP, así como de la proteína, en un modelo de rata con daño tubulointersticial.
En resumen, los datos actuales apoyan la idea de que la PTHrP puede ser considerada un agente vasoactivo local que puede limitar o antagonizar la actividad biológica de estímulos contráctiles sobre la pared arterial. Es necesario, por tanto, caracterizar mejor los efectos fisiológicos y fisiopatológicos de la PTH y de la PTHrP, para poder obtener nueva información e ideas que nos permitan comprender mejor el funcionamiento del gomérulo normal y la fisiopatología del daño glomerular.
AGRADECIMIENTO
*Proyecto financiado por el MEC (PB 98-0700-C02-01)
