Acción de la vitamina D₃ en el ovario

La deficiencia de vitamina D₃ (VD₃) es reconocida como un problema global, lo cual incrementa el riesgo de muchas enfermedades crónicas. El estatus de VD₃ en el organismo depende de la exposición al sol, la ingesta de suplementos de VD₃, el estilo de vida y los factores genéticos. Es bien conocido que la VD₃ está involucrada predominantemente en la regulación de la homeostasis de calcio y fosforo, y es crucial para la mineralización ósea. Sin embargo, la literatura reciente también destaca otras  acciones de la VD₃ en el organismo incluyendo una influencia sobre varios procesos fisiológicos y patológicos. Los tejidos blanco clásicos de la VD₃ son el intestino, los riñones y los huesos. Entre los sitios no clásicos de acción de la VD₃ están los tejidos del tracto reproductivo femenino. El receptor de la VD₃ (VDR) y las enzimas del metabolismo de la VD₃ han sido identificados en ovario, útero, trompas de Falopio, vagina y placenta de humano y animales, confirmando el rol directo de la VD₃ en estos órganos. Un creciente número de trabajos científicos sugieren una correlación entre los bajo nivel de VD₃ y desórdenes metabólicos y endocrinos, disminución de la fertilidad, síndrome de ovarios poliquísticos (PCOS), insuficiencia ovárica prematura (IOP) y cáncer de ovario.

   La principal fuente de VD₃ circulante es la síntesis endógena en la piel por exposición a los rayos ultravioleta B (UVB). Solamente una pequeña cantidad de VD₃ deriva de la dieta (pescado, aceite de hígado, leche y huevos) o suplementos.  En los keratinocitos, el 7-dehidrocolesterol es convertido en pre-vitamina D₃ por los rayos UVB. A continuación, la pre-vitamina D3 es isomerizada bajo la influencia de la energía termal del cuerpo para formar una VD₃ biológicamente inactiva (colecalciferol), la cual es liberada por las membranas del keratinocito en el espacio extracelular y luego en la sangre donde es transportada por proteínas ligadoras de vitamina D (VDBP). En el hígado, tiene lugar la hidroxilación de colecalciferol a 25-hidroxicalciferol (calcidiol, 25 (OH) D₃) en presencia de 25-hidroxilasas (CYP2R1, CYP27A1). Una segunda hidroxilación tiene lugar en los riñones e involucra la acción de la enzima  1α-hidroxilasa, resultando en la forma biológicamente activa de la VD₃, 1,25-dihidroxicolecalciferol (calcitriol, 1,25(OH)₂D₃). El calcidiol y el calcitriol pueden ser  degradados como resultado de la hidroxilación por acción de la CYP24A1. La concentración de calcitriol circulante en la sangre no es un indicador confiable del nivel de VD3 porque su contenido y metabolismo son controlados por la hormona paratiroidea (PTH) y depende de las concentraciones de calcio y fosforo, por lo que se considera al calcidiol como un mejor indicador debido a su larga vida media y porque carece de mecanismos  reguladores de su nivel circulante.

   El efecto biológico del calcitriol sobre las células blanco es mediado por el VDR, el cual  pertenece a la super familia de receptores de esteroides activados por ligando y actúa como un factor de transcripción.  El VDR está compuesto por un dominio N-terminal corto, un dominio de unión a ADN, una región bisagra y un dominio C-terminal α-hélice de unión a ligado. El calcitriol se une al dominio de unión al ligando e induce la heterodimerización del VDR con el receptor de ácido 9-cis-retinoico (RXR). El complejo VDR-RXR es trasladado al núcleo y se une a los elementos de respuesta a VD3 (VDRE) regulando la expresión de genes blanco. La activación/inhibición de la transcripción requiere también el reclutamiento de  un amplio rango de co-reguladores. Los estudios sobre la estructura del VDR han demostrado la presencia de dos sitios de unión al ligando en el dominio C-terminal definidos como sitio genómico y sitio alternativo. El primero de ellos inicia la respuesta genómica, mientras el segundo sitio puede causar efectos genómicos y no genómicos. La ruta de señalización final disparada después de la unión del ligando (calcitriol o sus análogos sintéticos) al VDR también depende de la localización del VDR en la célula. El receptor ha sido encontrado en citoplasma/núcleo, mitocondrias y cavidades de la membrana celular (por ejemplo, caveolas). El VDR localizado en caveolas dispara una respuesta celular rápida a través de la activación de receptores asociados con  proteínas G, fosfatasas, quinasas y canales iónicos. Estudios reciente han demostrado que el calcitriol puede actuar  también por  interacción con las proteínas MARRS (Membrane-Associated Rapid Response Steroid) en las caveolas conjuntamente con el VDR. Este tipo de receptor de VD₃ también es conocido como GPR58 (Glucose Responsive Protein, 58 kDa), ERp57 o Erp60 (Endoplasmic Reticulum Protein 57/60 kDa) y Pdia3 (Protein Disulfide Isomerase Family A, Member 3).

   Un creciente número de trabajos sugiere que la VD₃ juega un rol  importante  en la regulación de los procesos ováricos que determinan la fertilidad. El potencial reproductivo femenino es expresado como el número de folículos primarios en el ovario en el nacimiento, conocido como la reserva ovárica. La reserva ovárica disminuye durante la vida postnatal como resultado del reclutamiento de folículos primarios en la foliculogénesis. Este proceso es controlado por factores de crecimiento y hormonas, entre los cuales el más importante es la hormona anti-Mülleriana (AMH), la cual es producida por células granulosas de los folículos preantrales y antrales tempranos e inhibe el reclutamiento de folículos, manteniendo la reserva ovárica. La influencia de la VD₃ sobre la concentración de AMH y, por tanto, sobre la reserva ovárica ha sido extensamente discutida. Un estudio con un grupo de mujeres premenopáusicas con ciclos menstruales regulares demostró una correlación positiva entre la concentración plasmática de calcidiol y AMH. El efecto de la VD₃ sobre el nivel de AMH es debido probablemente a la presencia de la secuencia VDRE en el promotor del gen AMH. Más aún, la deficiencia de calcidiol en el líquido folicular se correlaciona con un incremento en la expresión del transcripto para receptor de AMH tipo II (AMHR-II) en células granulosas humanas. La VD₃ también reduce la fosforilación de las proteínas Smad 1/5/8 que contribuyen a la transducción de la señal del AMHR-II. Entonces, la VD₃ puede incrementar la síntesis de AMH, pero también modula su efecto sobre las células foliculares regulando las rutas de señalización intracelular. A pesar de la carencia de datos en la literatura que indiquen un rol directo de la VD₃ en el mantenimiento de la reserva ovárica, el efecto ejercido sobre la AMH sugiere una acción sinérgica entre ambas hormonas.

   El efecto de la VD₃ sobre la foliculogénesis fue demostrado por primera vez en estudios conducidos con ratones Vdr- y Cyp27b1-knockout, los cuales mostraron incremento en el tejido intersticial ovárico, débil desarrollo folicular y carencia de cuerpo lúteo sugiriendo desórdenes ovulatorios. La influencia de la VD₃ sobre el desarrollo folicular in vitro ha sido estudiada en primates. Los folículos pre-antrales fueron aislados y cultivados con concentración  baja (25 pg/ml) y alta (100pg/ml) de calcitriol. La dosis baja de calcitriol tuvo un efecto positivo sobre el crecimiento del oocito y la supervivencia y desarrollo de los folículos pre-antrales debido a un incremento en la sensibilidad a la hormona estimulante del folículo (FSH). Sin embargo, después de alcanzar el estado antral, la dosis alta de calcitriol fue más efectiva y promovió el crecimiento folicular. Estos resultados demuestran que la VD₃ afecta los estadios temprano y tardío de la foliculogénesis y que este efecto es dosis-dependiente. El crecimiento y desarrollo de los folículos ováricos están asociados con la proliferación y diferenciación de las células granulosas. El efecto de la VD₃ sobre la proliferación de las células granulosas es a través de la regulación del estrés oxidativo y los cambios en la expresión de genes.

   El ovario, además de la producción de células germinales, sintetiza hormonas esteroides incluyendo progesterona, andrógenos y estrógenos. Los estudios indican que la VD₃ regula la expresión y actividad de enzimas esteroidogénicas y que el efecto es tejido-específico. Por ejemplo, en las células granulosas humanas, hay un aumento en la expresión y actividad de la 3β-hidroxiesteroide deshidrogenasa (3β-HSD) y un incremento en la producción de progesterona. Los estudios en células granulosas humanas también revelan un efecto estimulador del calcitriol sobre la producción de estradiol y estrona y sobre la expresión de la aromatasa (CYP19A1), la cual convierte andrógenos en estrógenos. Estos resultados pueden ser explicados por el hecho que el VDRE está presente en el promotor del gen que codifica a la CYP19A1. El rol de la VD₃ en la síntesis ovárica de andrógenos no ha sido intensamente estudiada. Sin embargo, se ha observado que la testosterona afecta la actividad transcripcional del VDR en células granulosas inhibiendo la formación del complejo VDR-XRX.

   El PCOS es una de las endocrinopatías más comunes de mujeres en edad reproductiva y se caracteriza por la presencia de quistes en los ovarios acompañados por desórdenes de la ovulación, ciclos menstruales irregulares, hiperandrogenismo, niveles anormales de gonadotropinas, trastornos metabólicos (hiperinsulinemia, resistencia a la insulina, dislipidemia) e infertilidad. Estudios recientes demuestran un nivel reducido de calcidiol en las mujeres con PCOS, sugiriendo una relación entre deficiencia de VD₃ y muchos de los síntomas del PCOS. La deficiencia de VD₃ a menudo está asociada con alteraciones del metabolismo del calcio, lo cual puede inhibir la maduración de folículos y la ovulación en las mujeres con PCOS. El nivel disminuido de la VD₃ circulante también reduce la actividad y expresión de CYP19A1, lo cual afecta la conversión de andrógenos en estrógenos. Un incremento en la concentración de andrógenos bloquea la maduración folicular antes de la ovulación y provoca el desarrollo de quistes en el ovario.

   Uno de los trastornos metabólicos en 60-80% de mujeres con PCOS es la resistencia a la insulina. La VD₃ incrementa la síntesis y secreción de insulina y la expresión de su receptor (IR). Adicionalmente, la VD₃ incrementa la sensibilidad de las células a la insulina inhibiendo la producción de citoquinas pro-inflamatorias.  El efecto directo de la VD₃ sobre la secreción de insulina y por consiguiente sobre el metabolismo de la glucosa es mediado vía VDR presente en las células β del páncreas. La secuencia VDRE se encuentra en el promotor del gen que codifica a la insulina. Por otra parte, el efecto indirecto de la VD₃ sobre la sensibilidad de las células a la insulina depende de la regulación del nivel intracelular de calcio, el cual es necesario para una adecuada señal de insulina en los tejidos insulino-dependientes (músculo esquelético y tejido adiposo). La resistencia a la insulina resulta en elevadas concentraciones de glucosa, lo cual a su vez puede modificar proteínas, lípidos y ácidos nucleicos en una ruta no enzimática provocando la formación de AGE (Advanced Glycation End-products). Un incremento en la concentración plasmática de AGE así como su acumulación en células granulosas y tecales de  folículos ováricos, han sido observados en el PCOS. Estos compuestos se unen a su receptor soluble (RAGE) e inducen la formación de especies reactivas de oxígeno (ROS) y citoquinas con propiedades pro-inflamatorias. El rol de los AGE y sus receptores en la patogénesis del PCOS está asociado principalmente con trastornos del crecimiento folicular. Este efecto puede ser atenuado por el calcitriol, el cual tiene propiedades anti-inflamatorias.

   La IOP es definida como la pérdida de la función ovárica antes de los 40 años de edad. La IOP se caracteriza por la depleción prematura de la reserva ovárica debido a daño autoinmune o predisposición genética. Los síntomas de la IOP incluyen amenorrea, altos niveles de gonadotropinas, bajos niveles de estradiol así como también disminución de la concentración  de AMH en el plasma. La investigación en una población de mujeres con IOP demostró una correlación negativa entre deficiencia de VD₃ y nivel de FSH. Por otra parte, algunos estudios sugieren que la deficiencia de VD₃ puede disminuir el nivel de AMH, lo cual a su vez provoca un incremento en la concentración de FSH y, como consecuencia, el desarrollo de IOP.

   Los estudios epidemiológicos demuestran que la ocurrencia de cáncer de ovario se correlaciona inversamente con la exposición a la radiación UVB, la cual es necesaria para la síntesis de VD₃ en la piel. El análisis de las concentraciones plasmáticas de calcidiol en pacientes con cáncer de ovario demuestra que son significativamente más bajas (<20 ng/ml) que en los grupos controles. Adicionalmente, un grupo de pacientes con nivel de calcidiol por debajo de 10 ng/ml, estadísticamente, presentó menor tasa de supervivencia. Estos resultados sugieren que la deficiencia de VD₃ puede tener un mayor impacto en las pacientes con canceres más agresivos. Por otra parte, los polimorfismos del gen VDR incrementan el riesgo de cáncer de ovario. El más común es el polimorfismo del nucleótido Fok1 localizado en el extremo 5´, el cual provoca la síntesis de VDR con una secuencia de aminoácidos más larga. Los polimorfismos BsmI, ApaI y TaqI localizados en el extremo 3´ no afectan la síntesis de la proteína VDR funcional, pero regulan la estabilidad del mARN del VDR.

   El mecanismo anti-tumor de la acción de VD₃ involucra la inhibición de la proliferación celular afectando a las proteínas reguladoras (p21, p27, ciclinas)  del ciclo celular. Adicionalmente, la VD₃ induce la inhibición del ciclo celular en las fases G2/M y la muerte de células de cáncer de ovario a través del incremento de la expresión del mARN de la proteína GADD45α. Otras investigaciones indican que la VD₃ inhibe la angiogénesis y metástasis del cáncer de ovario. La VD₃ también afecta el metabolismo de glucosa y ácidos grasos en las células cancerosas. Sin embargo, varios estudios confirman que la administración de VD₃ o sus análogos no es un método efectivo de tratamiento del cáncer de ovario, aunque la suplementación adecuada de VD₃ puede reducir el riesgo de la enfermedad.

   En conclusión, numerosos datos epidemiológicos y los resultados de estudios en animales confirman que la VD₃ juega un rol clave en la función del ovario. El rol de la VD₃ sobre el tracto reproductivo femenino ha sido extensamente investigado porque su receptor VDR es abundante en los órganos reproductivos, incluyendo el ovario. El ovario, además de expresar el VDR, es un sitio extrarrenal del metabolismo de la VD₃. La VD₃ tiene un efecto positivo sobre la foliculogénesis y el mantenimiento de la reserva ovárica, y también estimula la esteroidogénesis. Hay un creciente consenso que el problema global con la deficiencia de VD₃ entre las mujeres contribuye a las complicaciones reproductivas. La deficiencia de VD₃ ha sido asociada con PCOS, IOP y cáncer de ovario. Por tanto, la suplementación adecuada de VD₃ representa una gran oportunidad para el tratamiento de las patologías del ovario.

Fuente: Grzesiak M (2020). Vitamin D₃ action within the ovario - an updated review. Physiological Research 69: 371-378.