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domingo, 29 de junio de 2014

El eje ACE2-Ang-(1-7)-receptor Mas

El sistema renina-angiotensina (SRA) constituye un importante sistema hormonal en la regulación fisiológica  de la presión sanguínea. El SRA clásico puede ser definido  como el eje enzima convertasa de angiotensina (ACE)-angiotensina II (Ang II)-receptor de angiotensina tipo 1(AT1R) que promueve vasoconstricción, retención de sodio y otros mecanismos que mantienen de la presión sanguínea. El angiotensinógeno, proteína glucosilada sintetizada y secretada principalmente por el hígado, es el precursor de los péptidos angiotensina.  La renina libera  el decapéptido angiotensina I (Ang I) de la porción amino-terminal del angiotensinógeno. Luego, la Ang I es clivada por la ACE para formar el péptido bioactivo  Ang II.  Sin embargo, en los últimos años, a partir de la caracterización del receptor  AT2 y la identificación del  heptapéptido des-(Phe8)-AngII o Ang (1-7)  en la circulación y varios tejidos, han surgido rutas alternas en el RAS que pueden antagonizar funcionalmente al eje AngII-AT1R. Actualmente, el “eje Ang (1-7)”  está bien establecido con la identificación de la enzima convertasa II (ACE2) que cataliza la conversión de Ang II en Ang (1-7) y el receptor para  Ang (1-7), el receptor Mas acoplado a proteína G.  Además de la identificación  de los componentes  del sistema Ang (1-7), hay el reconocimiento  de varias rutas de señalización que incluyen  óxido nítrico, prostaglandinas y fosfatasas celulares que son estimuladas por el péptido. Más aún, la evidencia acumulada sugiere que una de las rutas primarias activadas por la Ang (1-7) es la estimulación  de varias fosfatasas celulares incluyendo SHP-1 y DUSP-1 que pueden atenuar  las rutas dependientes de kinasas.

Varios estudios han revelado  que los niveles de Ang I y Ang (1-7) aumentan marcadamente después de la administración de inhibidores de la ACE. La respuesta aumentada de Ang (1-7) sugiere que el péptido circulante puede contribuir a los acciones beneficiosas  de la inhibición de la ruta ACE además de la reducción en los niveles endógenos de Ang II. El incremento de Ang (1-7) en presencia de  bloqueadores de la ACE necesita una ruta independiente de la formación de Ang II. En este sentido, diversos estudios  han demostrado que la endopeptidasa 3.4.24.11 (neprilisina) contribuye a los niveles circulantes de Ang (1-7) en animales tratados crónicamente  con varios inhibidores de la ACE.

Además de su rol funcional   en la conversión  de Ang II en Ang (1-7), la peptidasa ACE2   puede servir como marcador  de patologías renales y cardiacas. El incremento de los niveles tisulares y urinarios de la ACE2 en condiciones patológicas puede reflejar una respuesta compensatoria para alterar el balance de las rutas de Ang II y Ang (1-7)  en un tejido particular. Los niveles circulantes  de ACE2, los cuales típicamente son bajos o no detectables,  también aumentan en condiciones  de diabetes experimental.

El péptido llamado Ang (1-12) contiene los 12 primeros aminoácidos de la secuencia N-terminal del angiotensinógeno y constituye un potencial sustrato para la conversión  de los productos activos Ang II o Ang (1-7). La expresión de Ang (1-12) ocurre esencialmente  en todos los tejidos que contienen Ang II con los mayores niveles  en intestino, cerebro, corazón y riñón.  La hidrólisis del angiotensinógeno para formar Ang (1-12) ocurre en los residuos Tir12-Tir13, distinta a la secuencia  Leu10-Leu11 en donde el angiotensinógeno es clivado por la renina para formar Ang I. Por lo tanto, la generación de Ang (1-12) ocurre a través de una ruta no dependiente de renina y puede ser aparente en condiciones de baja  o suprimida actividad  de la renina, particularmente con el uso de inhibidores selectivos de renina.  Similar a la Ang I, la Ang (1-12) puede ser hidrolizada en el enlace Fen8-His9 por la ACE para formar  Ang II. La conversión de Ang (1-12) en Ang II por la ACE en la circulación es consistente con el incremento agudo de la presión sanguínea en ratas normotensas después de una infusión de Ang (1-12). En un estudio reciente, se ha demostrado que la Ang (1-12)  puede ser un sustrato alterno para la generación de Ang (1-7) en el riñón. En este estudio también se demostró que la renina renal o circulante no metaboliza la Ang (1-7). Es posible que la Ang (1-12) pueda ser un potencial sustrato para Ang (1-7) a través  de la conversión inicial  a Ang (1-11) por la ACE2 y posteriormente ser procesada  a Ang (1-9) y Ang (1-7) por la ACE.

La Ang (1-7) también puede servir como precursor de otras formas activas. Una de esas formas corresponde  a un análogo endógeno de la Ang(1-7) en el cual el residuo ácido aspártico es descarboxilado a alanina para formar  Ala1-Ang(1-7). Este compuesto, llamado almandina, también se puede obtener a partir  del clivaje proteolítico de la Ala1-AngII por la ACE. Otro péptido endógeno es la angioprotectina. Este péptido se asemeja a la Ang II pero tiene sustituciones de Pro y Glu en los dos primeros residuos N-terminales para formar Pro1-Glu2-Ang II. A pesar de que la angioprotectina contiene los residuos Tir4 y Fen8 considerados esenciales para la acción de la Ang II, el péptido carece de actividad vasoconstrictora. La formación local de angioprotectina a partir de la Ang II en células endoteliales humanas es incrementada por la adición de prolina y ácido glutámico exógenos, lo que sugiere una modificación post-transcripcional de la Ang II. En humanos, los niveles circulantes de angioprotectina  alcanzan solo el 15% de los la Ang II, pero aumentan hasta cinco veces en pacientes con enfermedad renal en estado terminal, lo que podría reflejar una respuesta compensatoria  en condiciones patológicas.

Los niveles endógenos de Ang(1-7) dependen del acceso a las enzimas procesadoras como la carboxipeptidasa ACE2 o la endopeptidasa neprilisina y la propil endopeptidasa (oligopeptidasa). Los niveles de Ang(1-7) también dependen de las peptidasas que metabolicen al péptido. La Ace juega un rol significativo en la conversión de la Ang(1-7) en el pentapéptido Ang(1-5) en la circulación y en los túbulos proximales del riñón. La inhibición de la ACE incrementa seis veces la vida media de la Ang(1-7) en la circulación y es necesaria para  demostrar la acumulación del péptido a partir de rutas dependientes de Ang I y Ang II en los túbulos proximales del riñón. Entonces, el mecanismo para incrementar los niveles de Ang(1-7) con inhibidores de la ACE refleja por una parte la protección del péptido de la hidrólisis de la ACE para generar Ang(1-5) y por otra parte, el desvío de Ang1 a Ang(1-7) a través de las rutas de las endopeptidasas como la neprilisina. Hay muy poca información sobre otras peptidasas distintas a la Ace que participan en el metabolismo  de la Ang(1-7).

Tradicionalmente, el SRA ha sido considerado como un sistema endocrino en el cual la renina circulante cataliza una cascada enzimática para formar péptidos activos. Sin embargo, está demostrado que múltiples tejidos contiene los componentes necesarios para la generación local de los péptidos angiotensina. Estos tejidos pueden liberar el precursor angiotensinógeno, los productos intermediarios Ang I y Ang(1-12) o los péptidos activos Ang II y Ang (1-7) que se unen directamente a receptores de la membrana celular de una manera autocrina o paracrina. La función exacta de la Ang(1-7) en el núcleo no es conocida; sin embargo, en varios trabajos se propone que este sistema puede antagonizar las acciones intracelulares  de la ruta Ang II-receptor AT1. Más aún, las rutas que manejan la unión del  péptido a sus respectivos receptores intracelulares así como la regulación intracelular en condiciones normales y patológicas no han sido establecidas. No obstante,  se ha demostrado  la expresión intracelular de angiotensinas en el riñón y también hay evidencias de la expresión y captación de Ang II y Ang(1-7) por proteínas transportadoras como la megalina. Adicionalmente, es bien conocido que la internalización de la Ang II mediada por el receptor AT1 puede contribuir al contenido intracelular del péptido. En este sentido, las peptidasas intracelulares como la ACE2 potencialmente pueden procesar la Ang II internalizada a Ang(1-7) como ruta alterna para atenuar la actividad del receptor AT1 y estimular las acciones celulares de la Ang(1-7).

Las evidencias experimentales y clínicas sugieren una importante influencia de las hormonas gonadales en la regulación  del SRA. Los estudios experimentales, centrados mayormente en la influencia de los estrógenos sobre el eje ACE-Ang II-receptor AT1, revelan un efecto inhibitorio sobre la expresión de la ACE y el receptor AT1 para promover la expresión de Ang(1-7) a través del incremento de la síntesis y/o la reducción  del metabolismo del péptido. Estos datos sugieren que al menos en condiciones no patológicas, los estrógenos exhiben una influencia inhibitoria sobre la ACE. Con respecto al receptor de la Ang(1-7), la expresión del receptor Mas aumenta en las ratas hembras pero no en los machos después  de una infusión  de Ang II, lo cual puede explicar la atenuada presión sanguínea en las hembras. Por otra parte, la expresión del receptor Mas tiende a disminuir  en el riñón de los machos en respuesta a la infusión aguda de  Ang II.

En conclusión, actualmente es evidente que el SRA comprende diferentes péptidos angiotensina con acciones biológicas diversas mediadas por distintos subtipos de receptores. La evidencia bioquímica y funcional  sugiere que la ruta ACE2-Ang(1-7)-receptor Mas puede antagonizar la ruta ACE-Ang II-receptor AT1 del SRA bien  directamente a través del metabolismo de Ang II a Ang(1-7) por la ACE2 o bien a través de rutas que limitan la activación de la señal Ang II-receptor AT1. Más aún, los componentes del SRA no clásico pueden contribuir a los efectos  del bloqueo terapéutico  del sistema clásico para reducir la presión sanguínea  y atenuar varios índices  de daño renal.


Fuente: Chappell MC et al (2014). Update on the angiotensin converting enzyme 2-angiotensin (1-7)-Mas receptor axis: fetal programing, sex differences, and intracellular pathways.  Frontiers in Endocrinology 4: Article  201. 

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