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Captesina K: un nuevo blanco molecular en el tratamiento de la resorción ósea aumentada
Cathepsin K: a new molecular target in the treatment of increased bone resorption
A.L.. NEGRIa
a INSTITUTO DE INVESTIGACIONES METABOLICAS. FACULTAD DE MEDICINA. UNIVERSIDAD DEL SALVADOR. BUENOS AIRES. ARGENTINA.
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Las metaloproteasas de matriz &#40;MMP&#41;&#46; Las ciste&#237;no-proteasas lisosomales pueden degradar eficientemente el col&#225;geno tipo I&#44; principal componente proteico de la matriz &#243;sea&#44; a pH &#225;cido<span class="elsevierStyleSup">1</span>&#46; Las catepsinas L y B pueden clivar en las extensiones no helicoidales del telop&#233;ptido de col&#225;geno&#44; que lleva a la desnaturalizaci&#243;n de las fibras de col&#225;geno a pH &#225;cido&#44; y despu&#233;s es r&#225;pidamente degradado a p&#233;ptidos de bajo peso molecular<span class="elsevierStyleSup">2</span>&#46; La laguna de resorci&#243;n por debajo de osteoclasto que reabsorbe activamente presenta un pH entre 4 y 5<span class="elsevierStyleSup">3</span> que garantiza el medio catal&#237;tico &#243;ptimo para las proteasas ac&#237;dicas lisosomales&#46; Varios estudios bioqu&#237;micos y ultraestructurales han demostrado que las catepsinas son realmente secretadas a la laguna de resorci&#243;n<span class="elsevierStyleSup">4</span> y que la degradaci&#243;n proteol&#237;tica de la matriz &#243;sea tiene lugar a ese nivel&#46; La participaci&#243;n de ciste&#237;no-proteasas en la resorci&#243;n &#243;sea tambi&#233;n ha sido demostrada en experimentos que utilizaron inhibidores espec&#237;ficos de ciste&#237;no-proteasas<span class="elsevierStyleSup">5&#44;6</span>&#46;</p><p class="elsevierStylePara">CATEPSINA K</p><p class="elsevierStylePara">Hasta hace muy poco se pensaba que las catepsinas L y B eran las responsables de la principal actividad de ciste&#237;no-proteasa de los osteoclastos&#44; por lo que se desarrollaron esfuerzos para dise&#241;ar inhibidores de la catepsina L como agentes terap&#233;uticos para la osteoporosis<span class="elsevierStyleSup">7</span>&#46; En 1994 se identific&#243; en conejos una nueva ciste&#237;no-proteasa expresada predominantemente en el osteoclasto denominada OC2<span class="elsevierStyleSup">8</span>&#46; El hom&#243;logo humano de la OC2 fue clonado en diversos laboratorios y se le dio diferentes nombres<span class="elsevierStyleSup">9-12</span>&#44; y&#44; finalmente&#44; se design&#243; a esta proteasa como catepsina K&#46;</p><p class="elsevierStylePara">La catepsina K &#40;EC 3&#46;4&#46;22&#46;38&#41; pertenece a la familia de la papa&#237;na de ciste&#237;no proteasas y constituye la proteasa predominante del osteoclasto&#46; Hasta el presente se conocen al menos 12 ciste&#237;no-proteasas humanas pertenecientes a la familia de la papa&#237;na&#44; cuyas secuencias se han obtenido &#40;catepsinas B&#44; L&#44; H&#44; S&#44; O&#44; K C&#44; W&#44; F&#44; V&#40;L2&#41;&#44; Z&#40;X&#41; y bleomicina hidrolasa&#41;&#46; Varias de estas nuevas enzimas tienen una distribuci&#243;n tisular restringida&#44; lo que implica funciones celulares espec&#237;ficas&#46; Utilizando un an&#225;lisis de <span class="elsevierStyleItalic"> Northen Blot</span> en c&#233;lulas de osteoclastoma se evidenci&#243; que los transcriptos de catepsina K estaban presentes al menos en 50 a 100 veces con relaci&#243;n a los transcriptos de las catepsinas L y S<span class="elsevierStyleSup">13</span>&#46;</p><p class="elsevierStylePara">La catepsina K es altamente activa contra prote&#237;nas de matriz&#44; como los col&#225;genos tipo I y II y es la primera catepsina descrita capaz de clivar la triple h&#233;lice de col&#225;geno dentro de la parte helicoidal intacta de la mol&#233;cula<span class="elsevierStyleSup">14</span>&#46; Recientes estudios microsc&#243;picos de inmunoluminiscencia e inmunofluorescencia han demostrado la presencia de catepsina K en el borde rugoso de los osteoclastos y en las lagunas de resorci&#243;n de la superficie &#243;sea<span class="elsevierStyleSup">15</span>&#46;</p><p class="elsevierStylePara">Para evaluar la contribuci&#243;n de la catepsina K en la resorci&#243;n &#243;sea mediada por osteclastos&#44; Inui et al<span class="elsevierStyleSup">16</span> utilizaron oligodesoxinucle&#243;tidos &#40;S-ODN&#41; antisentido de catepsina K&#46; As&#237; cultivaron osteoclastos de conejo sobre cortes de dentina durante 24 horas en presencia o ausencia de S-ODN&#44; administrando como elementos portadores liposomas policati&#243;nicos&#46; El<br></br> S-ODN antisentido inhibi&#243; la formaci&#243;n de lagunas de resorci&#243;n osteocl&#225;stica de una manera concentraci&#243;n dependiente&#46; Los S-ODN con sentido o <span class="elsevierStyleItalic"> mismatch</span> no tuvieron efecto sobre el nivel de formaci&#243;n de lagunas&#46; Estos autores tambi&#233;n usaron un inhibidor no espec&#237;fico de ciste&#237;no-proteasas&#44; el E-64&#44; que redujo la producci&#243;n de lagunas de resorci&#243;n de una manera similar dosis dependiente&#46;</p><p class="elsevierStylePara">PICNODISOSTOSIS Y CATEPSINA K</p><p class="elsevierStylePara">La picnodisostosis &#40;MIM 265800&#41; es una displasia esclerosante &#243;sea que se cree que afect&#243; al pintor impresionista franc&#233;s Henri de Toulouse-Lautrec &#40;1864-1901&#41;<span class="elsevierStyleSup">17</span>&#46; Esta enfermedad se transmite en forma autos&#243;mica recesiva y existe consanguinidad de los padres en el 30&#37; de los casos descritos&#46; Desde su primera descripci&#243;n en 1962 se han detectado m&#225;s de 100 casos en 50 familias<span class="elsevierStyleSup">18</span> y parece ser especialmente com&#250;n en Jap&#243;n<span class="elsevierStyleSup">19</span>&#46; La picnodisostosis se diagnostica por regla general en la primera infancia por una desproporcionada baja estatura y rasgos dism&#243;rficos que incluyen una prominencia frontooccipital&#44; fontanela anterior y otras suturas craneales abiertas&#44; cr&#225;neo relativamente grande&#44; &#225;ngulo mandibular obtuso&#44; paladar arqueado alto&#44; maloclusi&#243;n dental&#44; proptosis y nariz puntiaguda<span class="elsevierStyleSup">20</span>&#46; Los dedos son cortos y con el extremo ensanchado por acrooste&#243;lisis o aplasia de las falanges terminales&#44; con hipoplasia de las u&#241;as y manos cortas y cuadradas&#46; Finalmente&#44; el t&#243;rax es estrecho y puede existir <span class="elsevierStyleItalic">pectus excavatum</span>&#44; acompa&#241;ado de cifoescoliosis e incremento de la lordosis lumbar&#46; Las fracturas &#243;seas son frecuentes especialmente en las extremidades&#46; Desde el punto de vista radiol&#243;gico&#44; tiene caracter&#237;sticas parecidas a la de las osteopetrosis como es la osteosclerosis generalizada&#46; La radiograf&#237;a lateral de cr&#225;neo muestra caracter&#237;sticamente la base de cr&#225;neo escler&#243;tica con los bordes de la &#243;rbita radiodensos y suturas craneales marcadamente abiertas&#46; El estudio histopatol&#243;gico muestra que la estructura del hueso cortical aparece como normal&#44; a pesar de una disminuci&#243;n de la actividad osteocl&#225;stica y osteobl&#225;stica<span class="elsevierStyleSup">21</span>&#46;</p><p class="elsevierStylePara">El hecho m&#225;s convincente del papel cr&#237;tico de la catepsina K en el remodelado &#243;seo dada por la demostraci&#243;n de que la picnodisostosis se produce por una deficiencia en la actividad de la catepsina K&#46; Los osteoclastos de los pacientes con picnodisostosis exhiben acumulaci&#243;n de fibras de col&#225;geno no digerido en sus lisosomas<span class="elsevierStyleSup">22</span>&#46;</p><p class="elsevierStylePara">Estudios de an&#225;lisis de asociaci&#243;n localizaron el gen de la picnodisotosis al cromosoma humano 1q21 y&#44; subsecuentemente&#44; el intervalo gen&#233;tico se estrech&#243; entre los marcadores D1S2612 y D1S2345&#46; La secuencia expresada de este gen correspond&#237;a a la catepsina K&#44; que tambi&#233;n hab&#237;a sido mapeada en esa regi&#243;n cromos&#243;mica<span class="elsevierStyleSup">23</span>&#46; Se ha demostrado tambi&#233;n que la secuencia de nucle&#243;tidos y de amino&#225;cidos de la catepsina K del rat&#243;n est&#225; altamente conservada con los hom&#243;logos de humanos&#44; conejos y pollos a lo largo de la prorregi&#243;n y de la enzima madura&#46; Rood et al<span class="elsevierStyleSup">24</span> estudiaron la organizaci&#243;n gen&#243;mica de la catepsina K humana&#46; &#201;sta es similar a las de las catepsinas S y L&#59; se extiende a lo largo de 12&#44;1 kb de &#225;cido desoxirribonucleico &#40;ADN&#41; gen&#243;mico y est&#225; compuesto de 8 exones y 7 intrones&#46; El an&#225;lisis de la regi&#243;n de flanco 5&#39; indica que este gen carece de las cajas can&#243;nicas TATA&#44; AAT&#44; y contiene m&#250;ltiples potenciales sitios de regulaci&#243;n transcripcional&#46; El fenotipo osteopetr&#243;tico de los pacientes con picnodisostosis fue confirmado en ratones transg&#233;nicos&#44; a los cuales se les hab&#237;a producido disrupci&#243;n del gen de la catepsina K<span class="elsevierStyleSup">25</span>&#46;</p><p class="elsevierStylePara">INHIBIDORES NATURALES DE CATEPSINA K</p><p class="elsevierStylePara">La cistatina es una prote&#237;na con potente actividad inhibidora de las peptidasas&#44; que fue hallada por primera vez en la clara de huevo de pollo a fines de la d&#233;cada de los a&#241;os sesenta<span class="elsevierStyleSup">26</span>&#46; Desde entonces las cistatinas se han constituido en una superfamilia de prote&#237;nas similares presentes en mam&#237;feros&#44; aves&#44; peces&#44; insectos&#44; plantas y algunos protozoos&#46; En la actualidad se conocen 12 parientes funcionales de la cistatina de pollo en humanos&#46; El tipo 1 de cistatinas &#40;A y B&#41; son principalmente intracelulares&#44; las cistatinas tipo 2 &#40;C&#44; D&#44; E&#47;M&#44; F&#44; G&#44; S&#44; SN&#44; y SA&#41; son extracelulares y las tipo 3 &#40;L-y H kinin&#243;genos&#41;&#44; son prote&#237;nas intravasculares&#46; Todas las verdaderas cistatinas inhiben las ciste&#237;no-proteasas de la familia de la papa&#237;na&#44; entre ellas a la catepsina K&#46;</p><p class="elsevierStylePara">INHIBIDORES SINT&#201;TICOS DE LA CATEPSINA K HUMANA</p><p class="elsevierStylePara">Distintas empresas farmac&#233;uticas han elaborado inhibidores espec&#237;ficos de la catepsina K humana&#46; Novartis Pharma ha desarrollado arilaminoetil amidas como inhibidores de esta ciste&#237;no-proteasa con excelente especificidad con respecto a las catepsinas L y S<span class="elsevierStyleSup">27</span>&#46; El AAE581 es el primero de esta nueva clase de inhibidores de la catepsina K&#44; cuya administraci&#243;n es de una vez por d&#237;a&#46; Este producto que est&#225; en fase II&#44; ha sido asociado con un 70&#37; de reducci&#243;n de la resorci&#243;n &#243;sea&#46; En el programa de ensayos cl&#237;nicos de fase II&#44; un estudio doble ciego en 140 mujeres posmenop&#225;usicas demostr&#243; una significativa reducci&#243;n en los marcadores de resorci&#243;n comparado con placebo &#40;p &#60; 0&#44;001&#41;&#46; La fase IIb de ensayos cl&#237;nicos est&#225; proyectada para empezar a comienzos del a&#241;o 2004&#46;</p><p class="elsevierStylePara">El <span class="elsevierStyleItalic">Merck Frosst Centre for Therapeutic Research</span> de Canad&#225; ha elaborado una nueva clase de inhibidores potentes y reversibles nopept&#237;dicos biar&#237;licos de catepsina K humana<span class="elsevierStyleSup">28</span>&#46; La uni&#243;n amida P2-P3 de un conocido dip&#233;ptido 1 aminoacetonitrilo fue remplazada por un anillo fenilo&#44; que dio lugar a esta serie de compuestos biar&#237;licos que retienen potencia contra la catepsina K&#44; y muestran un mejor perfil de selectividad contra otras catepsinas&#46; La modificaci&#243;n estructural dentro estas series result&#243; en la identificaci&#243;n del compuesto R-2&#44; un potente inhibidor de la catepsina K &#40;IC50 &#61; 3 nM&#41; que es selectivo contra la catepsina B &#40;IC50 &#61; 3950 nM&#41; &#44;L &#40;IC50 &#61; 3725nM&#41;&#44; y S &#40;IC50 &#61; 2010 nM&#41;&#46; En un ensayo <span class="elsevierStyleItalic">in vitro</span>&#44; utilizando osteoclastos de conejo y hueso bovino&#44; el compuesto R-2 inhibi&#243; la resorci&#243;n &#243;sea con una IC50 de 95 nM&#46; Esta clase de inhibidores nopept&#237;dicos nitrilo es poco probable que sea hidrolizada por ciste&#237;no-proteasas&#46; Es m&#225;s&#44; la inhibici&#243;n de la catepsina K por el compuesto R-2 se mostr&#243; que era completamente reversible y aparentemente no tiempo-dependiente&#46; Para demostrar la eficacia del compuesto R-2 <span class="elsevierStyleItalic">in vivo</span>&#44; se administr&#243; a monas <span class="elsevierStyleItalic">rhesus</span> ovariectiomizadas a 20 mg&#47;Kg por boca una vez al d&#237;a durante 8 d&#237;as&#44; midiendo la resorci&#243;n &#243;sea a trav&#233;s de un marcador de <span class="elsevierStyleItalic">turnover</span> &#243;seo urinario&#44; el N-telop&#233;ptido de col&#225;geno tipo I&#46; Durante los 8 d&#237;as de administraci&#243;n el compuesto R-2 redujo el marcador de resorci&#243;n urinario en un 80&#37;&#44; sugiriendo que la inhibici&#243;n de la catepsina K es una forma terap&#233;utica viable de tratamiento de la osteoporosis&#46;</p>"
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Información del artículo
ISSN: 11328460
Idioma original: Español
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