sifilis

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El Islote Pancretico en el Desarrollo y Tratamiento de la Diabetes

AUTORES

Jess Cancelas NaviaVernica Sancho Brnez

Isabel Valverde AlonsoMara L. Villanueva-Peacarrillo

Molina

Dpto. Metabolismo, Nutricin y Hormonas. Fundacin Jimnez Daz. Madrid.

CAPTULO 6Las incretinas

en la secrecin de insulina

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La ingestin de alimentos induce la activacin de mltiples respuestas fisiolgicasque proporcionan seales neuronales y endocrinas, reguladoras de la digestin,absorcin y asimilacin de los nutrientes ingeridos. En cierto momento se observque, en sujetos normales, los niveles de insulina circulante en respuesta a la admi-nistracin oral de glucosa eran significativamente mas altos que los correspondien-tes tras la administracin intravenosa del azcar, y esta potenciacin de la secrecinde insulina asociada al intestino fue atribuida a uno o varios factores humorales oneuronales que se dieron en llamar incretinas. El termino incretina, por tanto,corresponde a aquellos factores liberados por el intestino tras la absorcin de glu-cosa y otros nutrientes, que actan directamente en el pncreas estimulando susecrecin endocrina, concretamente la de insulina. Por ello, el concepto incretinaesta muy relacionado con el eje entero-insular propuesto por Unger y Eisentraut en1969, el cual comprende a todos aquellos estmulos que, partiendo del intestino del-gado, inciden por distintas vas, incluida la nerviosa, en el islote de Langerhans,afectando a la liberacin de sus distintas hormonas. El inicio de la identificacin defactores incretina no tuvo lugar hasta 1970, momento en el que se purific y carac-teriz el primero de ellos, el GIP (glucose-dependent insulinotropic polypeptide).Pero aunque el GIP mostr ser un potente estimulador de la secrecin de insulinatras la administracin oral de glucosa, la eliminacin del GIP por inmunoabsorcinen la rata no anulaba el efecto incretina. Ello evidenciaba la existencia de otros fac-tores con dicha actividad; de hecho, aos despus, en el transcurso del proceso declonaje y caracterizacin del gen del proglucagn, se identific un segundo factor,el GLP-1 (glucagon like peptide-1).

El GIP es un pptido con 42 aminocidos, que se produce predominantemente enlas clulas K del duodeno, en el extremo proximal del intestino delgado, aunquetambin se localiza en el sistema nervioso central, donde participa en el control dela supervivencia celular. El estimulo ms importante para su secrecin son losnutrientes, de forma que en el ayuno sus niveles permanecen bajos, y aumentan enpocos minutos tras la comida. La molcula de GIP contiene una alanina en la posi-cin 2, que lo convierte en un sustrato idneo de enzima esencial en la regulacindel proceso de degradacin no slo del GIP sino tambin del GLP-1, la dipeptidilpeptidasa-4 (DPP-4).

Los efectos del GIP estn mediados por un receptor especfico del que existen dosisoformas, una de 466 aminocidos y otra de 493, que se expresan en clula pan-cretica, tejido adiposo, corazn y cerebro. Aunque se ha observado que ambos


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Las incretinas en la secrecin de insulina

receptores, el de GIP y el de GLP-1, sufren in vitro una rpida y reversible desen-sibilizacin homloga y heterloga, in vivo sta slo se detecta en el del GIP; no seha encontrado relacin entre los genes que codifican para ambos receptores y laposible susceptibilidad gentica a padecer diabetes.

Ambos, el GIP y el GLP-1, estimulan la secrecin de insulina de forma dependien-te a la glucosa, por activacin de una protena G especifica acoplada al receptor quese expresa directamente en la clula . El mecanismo por el cual ambas incretinasactivan la secrecin de insulina slo a altas concentraciones de glucosa, se desco-noce por el momento, pero su efecto est acoplado a la adenilato ciclasa, a un incre-mento del [Ca2+]i y al flujo de cido araquidnico, y en su accin se activan rutasdependientes de factores de crecimiento como la de las MAPKs (ERK 1 y 2), laPI3K o la PKB (AKT). El GIP, adems de insulinotrpico, muestra cierta accinproliferativa y antiapopttica en la clula del islote, y mejora la supervivencia declulas INS-1 de rata expuestas a wortmanina o estreptozotocina (STZ). Esta accinantiapopttica del GIP est asociada a una reduccin de la activacin de caspasa 3y es dependiente de la ruta p38MAPK. As mismo, el GIP mejora la supervivenciade clulas INS-1 (832/13), sujetas a glucolipotoxicidad, y de islotes murinos, varetroinhibicin de la transcripcin de un gen pro-apopttico como Bax, y a travsde una reduccin de la expresin nuclear del factor transcripcional Foxo-1. Dossemanas de infusin de GIP retroinhiben Bax e incrementan la expresin de Bcl2en clula del pncreas de ratas obesas ZDF Zucker diabetic fatty. Aunque laaccin insulinotrpica del GIP est disminuida en roedores hiperglucmicos, enparte debido a una disminucin de la expresin de su receptor, se desconocen losfactores implicados en el desarrollo de diabetes, y si los efectos del pptido sobreel crecimiento y supervivencia celular pueden estar afectados.

El GLP-1 se produce en las clulas enteroendocrinas de la regin distal del intesti-no delgado y en el colon; sus niveles aumentan en escasos minutos tras la ingestinde nutrientes, y parece que tanto factores neuronales como endocrinos promuevensu secrecin mucho antes de que los nutrientes atraviesen la pared intestinal yentren en contacto directo con las clulas L enteroendocrinas, responsables de suliberacin. Aunque el GIP estimula la secrecin de GLP-1 en algunas especies, sedesconoce la totalidad de factores que participan en la liberacin del pptido en elhombre.

La molcula del proglucagn humano, deducida de la de los nucletidos del gen, y

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tambin la de otros mamferos, tiene 180 aminocidos, veinte de los cuales formanel pptido seal, y el resto, la prohormona. Pero la cualidad de los pptidos origi-nados del proglucagn depende del tejido de traduccin, pncreas o intestino En lasclulas pancreticas, se produce, predominantemente, el fragmento 1-30, llama-do tambin, GRPP o pptido pancretico relacionado con la glicentina, el 33-61 oglucagn, el 64-69, el 1-61, y la porcin carboxi-terminal 72-158, denominadaMPGF (Major Proglucagon Fragment). En las clulas L del intestino, del progluca-gn se origina, fundamentalmente, la fraccin 1-69, llamada glicentina, la 33-69 uoxintomodulina, el GLP-1, proglucagn 78-108 o proglucagn 78-107amida, y elGLP-2 o proglucagn 126-158. La glicentina y la oxintomodulina corresponden alas fracciones I y II, respectivamente, del GLI (glucagon-like immunoreactivity) deextractos de intestino, que se liberan tras la administracin, exclusivamente oral, deglucosa. Por otro lado, tanto en las clulas del pncreas como en las L enteroen-docrinas, se expresa el factor de transcripcin cdx 2/3, que se encarga de la regula-cin del gen del proglucagn. En el intestino, el origen del GLP-1 parece estar con-dicionado a la expresin especfica de tejido de las convertasas de prohormonas(PCs) en las clulas enteroendocrinas; mientras que tanto la PC1 como la PC2escinden el proglucagn para generar MPGF, glicentina y oxintomodulina, slo laPC1 parece ser la enzima responsable de la produccin de GLP-1 y GLP-2.


FIGURA 1

Proceso postraduccional de la molcula de proglucagn. Origen y localizacin de pptidos glucagon-like.

De todos los productos posibles de glucagon-like-peptide-1, el GLP-1 es la formapredominante en el intestino de varios mamferos, incluido el hombre, en los quesu secuencia de aminocidos no slo es idntica, sino coincidente con la del gluca-gn en la posicin de catorce de ellos. Adems, el GLP-1 es el mayoritario en elplasma, tanto en condiciones basales como en el incremento observado tras unacomida mixta o sobrecarga oral de glucosa. Tambin, el aumento de inmunorreac-tividad al perfundir intraluminalmente glucosa en el leon del cerdo y del perro sedebe al GLP-1, cuya secrecin aumenta tras la ingestin o infusin intraduodenalde grasas en el hombre y en el cerdo, respectivamente. Sin embargo, la informacinrelativa a los niveles basales del GLP-1 en plasma, tanto en condiciones normalescomo en estados que cursan con alteraciones del metabolismo de la glucosa, hasido, por lo general, y durante bastante tiempo, controvertida; de hecho, mientrasque algunos autores describan niveles plasmticos significativamente ms altos enpacientes diabticos no dependientes de insulina que en sujetos sanos, otros decanser ms bajos. ltimamente, los resultados parecen ms slidos, e indican que enpacientes diabticos tipo 2, y tambin en tipo 1, hay una menor liberacin de GLP-1 que podra estar justificada por una ulterior desensitizacin de la clula L. Porotro lado, algunos afirman que la respuesta del pptido a estmulos est disminui-da en los obesos.

En 1987 se document por primera vez la capacidad del GLP-1 para estimular laliberacin de insulina, tras ser perfundido en el pncreas del cerdo, y tambin eninfusin intravenosa en el hombre. Trabajos posteriores ampliaron la confirmacinde este efecto a concentraciones fisiolgicas en el pncreas aislado y perfundidodel perro y de la rata, y en el islote aislado de ratn, as como su accin dependien-te de la concentracin de glucosa, tanto in vitro como in vivo. Adems, se supo queel GLP-1 estimula la transcripcin del gen de la insulina, que induce su acumula-cin en los grnulos secretores de clulas de lneas tumorales pancreticas, que pro-picia la proliferacin de las clulas y la neognesis del islote pancretico, con loque su accin no extena la capacidad de la clula; adems, su efecto insulinotr-pico es ms potente que el del GIP, si bien ambos participan en el efecto incretina.En 1992, se document por primera vez un efecto antidiabtico del GLP-1 inde-pendiente de los niveles de insulina circulante, tanto en sujetos normales como dia-bticos.

A lo anterior, hay que aadir su posible accin beneficiosa en relacin a la secre-cin de insulina en la diabetes tipo 2, donde la clula parece sufrir de una espe-

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cie de ceguera especfica hacia la hexosa por subexpresin del gen del GLUT-2,mutacin del de la glucoquinasa, hiperactividad de la glucosa-6-fosfatasa, ausencia,heredada o adquirida, de la glicerolfosfato deshidrogenasa asociada al FAD mito-condrial, o incluso por una hiper-acumulacin de glucgeno. De hecho, se sabe que,en el islote aislado de pncreas de rata, el GLP-1 mejora marcadamente la respues-ta secretora de la clula a determinados steres de cidos tricarboxlicos nutrien-tes no glucdicos intermediarios en el ciclo de Krebs, aun en ausencia total de glu-cosa. Est documentado que la secrecin de insulina inducida por GLP-1 tambines mayor en presencia del dimetil ester del cido succnico y glutmico, y de metil-piruvato, tanto en la rata normal como en la diabtica tipo 2 generada por trata-miento con STZ al nacer. Tambin, se ha observado que la -D-glucosa pentaace-tato, que no necesita del transportador de glucosa para acceder al interior de la clu-la , potencia la respuesta secretora de sta al GLP-1 en modelos de diabetes expe-rimental, y aumenta, adems, la secrecin de insulina inducida por una sulfonilureagliquidona y por un anlogo de la meglitinida repaglinida.

En relacin a ello, se detect y caracteriz una unin especfica del pptido, ami-dado y no amidado, en clulas pancreticas de insulinoma de rata de la lneaRINm5F, que no slo no era desplazable por glucagn, GLP-2 o GIP, sino que tam-bin pareca estar asociada a un aumento en la produccin de AMPc, sin modifica-cin de los niveles de calcio. El receptor para GLP-1 en esa lnea de clulas estconstituido por una protena monomrica de 63 kDa de peso molecular que, por tc-nicas de estudios de unin, tambin se identific en clulas pancreticas normalesde rata. Mediante hibridacin y clonaje, se dedujo su estructura, que result tener463 aminocidos, y de la que se supo pertenece a la familia de receptores con sietehlices transmembrana acoplados a protenas G, que incluye los de secretina, VIP(pptido intestinal vasoactivo), calcitonina, GHRH (hormona liberadora de la hor-mona de crecimiento), PTH (hormona paratiroidea) y glucagn, entre otros.

En los islotes, el receptor para GLP-1 se encuentra mayoritariamente localizado enlas clulas , aunque tambin se expresa en las y ; su activacin implica unaumento del contenido celular de AMPc, una activacin de PKA y la alteracin defactores de intercambio nucleotdico de guaninas regulados por AMPc. Adems,agonistas del receptor promueven la fosforilacin de CREB -elemento proteico derespuesta a AMPc-, y regulan su activacin en respuesta a glucosa, a travs de latraslocacin del citosol al ncleo de TORC2 -coactivador de CREB -. La activacindel receptor est tambin acoplada a un incremento del [Ca2+]i, inhibicin de los

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canales de K+ dependiente de voltaje y activacin de la expresin temprana de genesa travs de efectos sobre Erk1/2, PKC y PI3K.

El GLP-1, como el GIP, activa la formacin de AMPc y PKA, aunque inhibidoresde la PKA no anulan por completo el efecto de las incretinas sobre la secrecin deinsulina. Esta secrecin de insulina independiente de PKA ha sido atribuida a losGEFs -factores de intercambio de nucletidos guanina-, concretamente a Epac 2,tambin llamado GEFII-AMPc, ya que una reduccin de la expresin de GEFII ate-na sustancialmente los efectos del GLP-1 sobre la secrecin de insulina. Se ha des-crito cierto papel del receptor de sulfonilurea -SUR- en la modulacin del cierre delcanal de K+ dependiente de voltaje asociado al receptor de GLP-1. Aunque ambasincretinas activan la formacin de AMPc en islotes SUR-/-, la secrecin de insuli-na est claramente disminuida en estos ratones, seguramente debido a un defecto enel acoplamiento entre el AMPc y las rutas que regulan la exocitosis de insulina.Todo esto concuerda con la modulacin por SUR 1 de la exocitosis regulada porCa2+ dependiente de AMPc. El GLP-1, pero no el GIP, mantienen la accin insuli-notrpica en clulas Kir 6.2-/-, lo que evidencia una vez ms la divergencia existen-te entre las rutas de sealizacin de ambas incretinas y la complejidad de la accindel canal de K+ dependiente de ATP en la clula .

A diferencia de otros secretagogos que actan prioritariamente a travs del canal deK+ dependiente de ATP, el GLP-1 es capaz de restablecer los depsitos de insulinaestimulando la expresin del gen de la proinsulina. Este efecto estara mediado porla activacin del proceso de transcripcin del gen de la proinsulina y la estabiliza-cin del ARNm por mecanismos dependientes de AMPc e independientes de PKA.

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FIGURA 2

Vas de sealizacin delGLP-1 en la clula pancretica.Mecanismos de libera-cin de insulina y pro-liferacin celular.

Concretamente, el factor de transcripcin Pdx-1 se comporta como una diana esen-cial en la accin del GLP-1 sobre la expresin del gen de la insulina. El GLP-1incrementa Pdx-1, potenciando la expresin de su gen, y a su vez estimula la unindel factor al gen promotor de la insulina. Estudios realizados in vitro, en lneas celu-lares e islotes pancreticos, e in vivo, en ratones con una inactivacin del gen Pdx-1, demuestran que una disminucin o una supresin de Pdx-1 est asociada a unadisminucin de la expresin del receptor de GLP-1 y una prdida de accin del pp-tido en la clula.

El GLP-1 tambin disminuye la glucosa en sangre, en parte, por inhibicin directade la secrecin de glucagn en las clulas del islote, a travs de la unin a sureceptor y, en parte de forma indirecta, por su efecto sobre la secrecin de insulinay somatostatina. Ratones con una inactivacin especfica en la clula del gen dePdx-1 muestran un defecto en la accin supresora de la exendina-4 (Ex-4) agonis-ta del receptor pancretico del GLP-1 en diferentes sistemas celulares sobre lasecrecin de glucagn, lo que ilustra cierto papel de la clula sobre la actividadsecretora de la clula . La supresin de la secrecin de glucagn por el GLP-1,est regulada por glucosa, de manera que si la glucemia es normal este efecto supre-sor del pptido sobre la clula es bloqueado, lo que ayuda a que el riesgo de hipo-glucemia prcticamente no exista.

La activacin del receptor pancretico del GLP-1 desencadena en lneas celularesexocrinas de roedores y humanos un programa de diferenciacin hacia distintosfenotipos endocrinos, asociado a un incremento de la expresin de genes tales comoPdx-1, glucoquinasa y GLUT-2. Agonistas del receptor de GLP-1 pueden inducirdiferenciacin por activacin de factores de transcripcin tales como Foxa-2, quepermiten un aumento en la expresin del gen Pdx-1. El GLP-1 es capaz adems depromover la diferenciacin de progenitores derivados de islotes humanos a clulas funcionales. Estudios llevados a cabo con lneas celulares aisladas, en islotes norma-les o en roedores in vivo, muestran cmo la activacin del receptor de GLP-1 tam-bin potencia la proliferacin de clulas . Tratamientos de cinco das con GLP-1 oEx-4 en ratas Wistar expuestas a STZ el da de su nacimiento diabticas tipo 2,mejoran la masa de clula , y el efecto se prolonga incluso hasta dos meses. Un tra-tamiento similar con Ex-4, en este caso a ratas sometidas a un periodo de crecimien-to uterino retardado, provoca, tras su nacimiento, una expansin de la masa celularque previene del desarrollo de diabetes. Este efecto de la Ex-4, agonista del receptorpancretico de GLP-1, sobre la expansin de la masa de islote, parece, al menos en

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ratones diabticos y en ratas con pancreatectoma parcial, asociado a la expresin dePdx-1. Tanto la accin proliferativa como la apopttica de los agonistas del receptorpancretico del GLP-1 sobre la clula , es dependiente de la expresin de Pdx-1.En este sentido, se ha observado que si se reduce la expresin de Pdx-1, tambin dis-minuye el nmero de receptores de GLP-1 as como la respuesta in vitro a la Ex-4;y tambin cmo en ratones con Pdx-1-/- inactivado de forma especifica a nivel declula tienen un mayor apoptosis y una menor respuesta a la Ex-4.

El GLP-1 tambin mejora la proteccin y expansin de la clula inhibiendo dis-tintas rutas apoptticas. El pptido disminuye la expresin del gen de la caspasa 3y la fragmentacin nuclear en islotes de ratas Zuker diabticas, mientras la Ex-4atena la apoptosis en ratones db/db y ratones salvajes tratados con STZ. La acti-vacin del receptor de GLP-1 reduce la apoptosis en clulas Min6 expuestas a espe-cies reactivas del oxigeno mediadoras de la citotoxicidad en la clula como elH2O2, de manera dependiente a AMPc y PI3K, y asociado a un incremento en laexpresin de Bcl2 y BclxL y a una reduccin de la hidrlisis por PARPpoli(ADP-ribosa)polimerasa. Ambos, GLP-1 y Ex-4, reducen la activacin decaspasa 3 mediada por palmitato y la apoptosis mediada por PKA en clulasRINm5F. El aumento de AMPc inducido por el GLP-1 conduce a un aumento de laexpresin de CREB, a una activacin de IRS2 y a la potenciacin de AKT. Por otrolado, el bloqueo dominante negativo de AKT in vitro suprime la accin antiapopt-tica de la Ex-4 en islotes murinos pancreticos tras exposicin a citoquinas. La acti-vacin del receptor de GLP-1 in vivo tambin reduce el estrs del retculo endopls-mico (RE) en islotes de ratn, reduce la fosforilacin de F2, promueve la activa-cin de ATF4, CHOP y sXBP-1, y modula PERK en la ruta de estrs del RE en laclula pancretica. Agonistas del receptor de GLP-1 estimulan la proliferacin declula , en parte a travs de la transactivacin de EGFR o receptor del factor decrecimiento epidrmico. El GLP-1 tambin inhibe el factor transcripcional Foxo-1en clulas del islote, a travs de la exclusin nuclear dependiente de fosforilacinde manera dependiente de EGFR, y la Ex-4 no estimula la replicacin de la clula ni la expansin de masa del islote en ratones transgnicos con expresin consti-tutiva de Foxo-1 en el ncleo.

En islotes murinos, el IRS-2 resulta esencial para que Ex-4 estimule, por fosforila-cin de AKT, la expresin de Pdx-1 y con ello el crecimiento de la clula , perono as en la secrecin de insulina. Desde el punto de vista clnico, ambas accionesdel GLP-1, proliferativa y antiapopttica, han elevado la posibilidad de que ste

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pueda ser utilizado para preservar el crecimiento de la masa celular tras transplan-te de islotes. Aunque la administracin de Ex-4 a ratones transplantados no mejorael control glucmico, el pretratamiento con sta de los cultivos de islotes que van aser transplantados ayuda a revertir la hipoglucemia tras la intervencin.

Cabe destacar que todos estos efectos del GLP-1 sobre la secrecin de insulina, pro-liferacin de clula y supervivencia celular, han sido tambin confirmados enexperimentos realizados con islotes humanos aislados. El GLP-1 induce la despola-rizacin de la membrana, inhibe el flujo de K+ dependiente de ATP y potencia la exo-citosis de Ca2+ en clula de humanos; adems, acelera el flujo de Ca2+ a travs decanales dependientes de voltaje (tipo L) y potencian la exocitosis en una zona aleja-da del punto de acumulacin de Ca2+ intracelular. As mismo, el pptido produce unrpido incremento del Ca2+ intracelular, que es inhibido por antagonistas de: AMPc([Rp]-cAMPs), del canal de Ca2+ tipo L (nimodipines), de la ATPasa de Ca2+ presen-te en el RE (thapsigargina), o por rianodine. Tambin promueve una de las rutasdependientes del factor de crecimiento epidrmico en islotes humanos in vitro conactivacin de Rap y B-Raf y, en ocasiones, con un incremento de la actividad ERK,AKT y PI3K; adems, mejora la secrecin de insulina estimulada por glucosa, incre-menta la expresin de Bcl2 y disminuye la de Bax, mejorando la supervivencia celu-lar en islotes humanos en cultivo durante 72 horas. Tambin reduce la apoptosis enislotes humanos inducida por la elevacin de glucosa y/o palmitato. Desde el puntode vista evolutivo, existen evidencias de que las rutas de sealizacin del GLP-1estn muy conservadas, siendo prcticamente idnticas en roedores y humanos.

El GLP-1 tambin acta directamente en el estmago, donde inhibe la secrecincida y enlentece su vaciamiento; adems, tiene accin sobre el sistema nerviosocentral, y parece intervenir en el control de la ingestin de alimentos, generandosensacin de saciedad. Pero la investigacin constante sobre las propiedades delGLP-1 est sacando a la luz otros efectos que, como el que se acaba de mencionar,no estn directamente relacionados con el metabolismo de la glucosa. De hecho, seha propuesto al GLP-1, y a anlogos con capacidad de unin a su receptor cerebral,y de accin ms prolongada, como posibles agentes teraputicos en la enfermedadde Alzheimer y en otros procesos neurodegenerativos del sistema nervioso centraly perifrico. Esta ltima propiedad de pptido est basada en su demostrada accinneurotrfica en clulas neuronales en cultivo a las que protege contra la apopto-sis inducida por glutamato, y contra el dao oxidativo y en su capacidad paramodificar el proceso precursor de la protena amiloide, y reducir, en neuronas del

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hipocampo, in vitro, y en funcin de la dosis, los niveles de la propia protena. Enrelacin a esto, se ha documentado en ratones, que el GLP-1 es un potente neuro-protector, y su receptor cerebral ha sido relacionado con el aprendizaje, puesto queaquellos animales con sobreexpresin del mismo en el hipocampo muestran unamayor capacidad de memorizacin.

Adems, el GLP-1 incrementa en roedores la frecuencia cardiaca y la presin san-gunea, mejora la funcin endotelial en pacientes con diabetes tipo 2 y la funcindel miocardio aumentando la captacin de glucosa y la contractibilidad ventricu-lar, y tambin reduce el tamao de los infartos en corazones perifundidos de ratay en modelos animales de isquemia miocrdica. Por lo que se propone al GLP-1como un factor protector frente a la isquemia.

ltimamente, se ha postulado, adems, que hormonas con carcter incretina, esdecir, el GLP-1 y el GIP, intervendran, directa o indirectamente, en el proceso deremodelado seo que se produce tras la absorcin de nutrientes.

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FIGURA 3

Acciones del GLP-1 en tejidos perifricos. Efectos directos e indirectos sobre el pncreas, msculo, corazn,cerebro, tejido adiposo e hgado.

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Las caractersticas del efecto antidiabtico del GLP-1 dieron lugar a intuir su accindirecta sobre el metabolismo de la glucosa, y ello impuls la bsqueda de su recep-tor, a parte de en el pncreas, en otros tejidos participantes en la homeostasis delazcar. Como consecuencia, se ha descrito la presencia de receptores especficospara GLP-1 en el tejido adiposo de la rata y del hombre normal y diabtico, y suefecto estimulador de la concentracin intracelular de AMPc. Los receptores paraGLP-1 tambin estn presentes en el hgado y en el msculo esqueltico de la rata,tejidos en los que parece ser estructural y funcionalmente distinto del pancretico,puesto que no propicia en ellos la produccin de AMPc; en el adiposo, sin embar-go, no slo estimula la generacin de cAMP sino que, como en el caso del hgadoy msculo, tambin promueve la generacin de inositolfosfoglicanos (IPGs) unsegundo mensajero en la accin de la insulina, con lo cual cabe la posibilidad deque la accin del GLP-1 en el adipocito est mediada por dos tipos de receptor.Adems, el GLP-1 mimetiza a la insulina en su efecto estimulador sobre los IPGsen una lnea celular de miocitos en cultivo, la BC3H-1, en otra de hepatoma huma-no, la HepG2, y en adipocitos y hepatocitos aislados de rata; tambin es mimticode su accin en el tejido adiposo, en el msculo abdominal de ratn, y en distintaslneas de clulas musculares en cultivo. De hecho, el tejido adiposo de la rata, elGLP-1 no slo estimula la lipolisis sino tambin la lipognesis, adems de la snte-sis de glucgeno a travs de la activacin de la glucgeno sintasa, y el transpor-te, oxidacin y utilizacin de glucosa, efectos, varios de ellos, adicionalmente des-critos en el hgado y en el msculo esqueltico tanto de la rata como del hombre.Tambin se han detectado receptores para GLP-1 en las glndulas oxnticas delestmago, en el pulmn y, en el cerebro.

La accin directa del GLP-1 sobre el metabolismo de la glucosa en tejidos extra-pancreticos concuerda, adems, con resultados de estudios in vivo, en los que eltratamiento de la rata con el pptido durante 48 horas mejora la intolerancia a la glu-cosa que aparece con el envejecimiento. Adems, el GLP-1 regula, a nivel traduc-cional o post-traduccional, la expresin del GLUT-2 y GLUT-4 en hgado, mscu-lo y tejido adiposo de la rata normal y diabtica. Tambin se ha demostrado que, enel perro, el GLP-1 incrementa la utilizacin de glucosa en el hgado, que la conse-cucin de su efecto requiere su infusin prolongada, y que ste es aditivo al de lainsulina, independientemente de la va de administracin.

La propuesta de utilizacin del GLP-1 como agente teraputico en la diabetes tipo2 no slo viene reforzada por lo anterior, sino tambin por el hecho de que el carc-

ter antidiabtico del GLP-1 es evidente tras su inyeccin subcutnea en estospacientes, en los que, sea o no amidado, tiene, adems, efecto insulinotrpico. Perola vida media del GLP-1, una vez en el torrente circulatorio, es menor de 2 minu-tos, al ser degradado por la dipeptidil peptidasa IV (DPP-IV), que le hace perder susdos residuos aminoacdicos N-terminales, transformndolo en GLP-1(9-36)amida,al cual no se atribuye, de momento, ningn efecto fisiolgico. Si bien se han pues-to grandes expectativas, ese inconveniente conduce a otro: su administracin habrade ser en infusin continua o inyeccin subcutnea frecuente. Ello, no obstante, nodescarta al GLP-1 para su posible utilizacin futura, y la eliminacin del obstculoes investigada, de forma constante, en distintos laboratorios. De hecho, hace tiem-po se propuso su dosificacin en forma de tableta inserta en la mucosa bucal, vasin efectos secundarios, por la que el pptido aumenta la secrecin de insulina, dis-minuye la de glucagn, y reduce la glucemia hasta niveles normales, tanto en ayu-nas como tras la absorcin de nutrientes por el intestino. Pero tambin se estn tra-tando de confeccionar anlogos del GLP-1 resistentes a la accin de la DPP-IV,como es un derivado acilado del pptido, el NN2211, de efecto prolongado, con elque una sla inyeccin diaria reduce la glucemia, basal y post-prandium, en el dia-btico tipo 2; o de obtener inhibidores de la accin de la propia enzima. Mientrastanto, no obstante, surge otro pptido, la exendina 4 (Ex-4), para su estudio, del quese ha descrito que posee todos los beneficios fisiolgicos y farmacolgicos delGLP-1, y no es degradado por la DPP-IV

La propiedad de la Ex-4 como agonista del receptor del GLP-1 se describi en1993. Es un pptido de 39 aminocidos, presente en el veneno de la glndula sali-val de una especie de lagarto Heloderma suspectum, y que tiene un 53% dehomologa estructural con el GLP-1. A pesar de que su naturaleza no es mamfera,se ha tratado, aunque sin xito, de identificar en el hombre su gen homlogo; sinembargo, est demostrado que la Ex-4 es un potente insulinotrpico en roedores yen el hombre, y que posee todas las propiedades del GLP-1, con dos ventajas: supotencia, mucho mayor, y su accin in vivo, ms prolongada. Como el GLP-1, laEx-4 tiene la propiedad de mejorar el grado de tolerancia a la glucosa, tanto en esta-do normal como diabtico, y de inducir la formacin de AMPc en la clula pan-cretica, adems de incrementar su masa bien por diferenciacin y neognesis, opor replicacin de clulas pre-existentes.

La mayor estabilidad in vivo de la Ex-4 respecto al GLP-1 que puede atribuirse ala ausencia de puntos sensibles a la DPP-IV en su secuencia amino-terminal, y a su

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reducida susceptibilidad a degradacin por endopeptidasa neutra 24.11, ilustra sucarcter beneficioso. Concretamente, la Ex-4 sinttica, o AC2993, que es utilizadaen investigacin clnica como hipoglucemiante, y otros anlogos del GLP-1 msresistentes a la DPP-IV como el LY307161, producen, en modelos animales dediabetes, efectos antidiabticos muy prometedores. Ensayos clnicos en fase 3, enlos que se inyecta exenatide (Ex-4), dos veces al da 5 o 10 g durante 30 sema-nas, a pacientes en los que ni metformina ni sulfonilureas eran capaces de ejercerun buen control glucmico, muestran cmo este agonista del receptor de GLP-1 escapaz de reducir, en el 34-46% de los pacientes, los niveles de HbA1c en un 0,9%y de forma modesta el peso corporal; su principal efecto adverso fue la nausea, yaunque se detectaron anticuerpos anti-exendina-4 en el 41-49% de los pacientes tra-tados, ello no estuvo relacionado con la respuesta teraputica al pptido. Un trata-miento durante 26 semanas con exenatide produce adems una reduccin deHbA1c comparable a la de la insulina glargina (~1,1%), una potente disminucinde la glucemia postprandial aunque su efecto sobre la glucemia en ayunas es algomas limitada que la de glargina, y una prdida de peso de 2,3 Kg frente a la ganan-cia 1,8 Kg observada con insulina glargina. En el caso de anlogos de GLP-1 resis-tentes a la accin de la DPP-IV, Liraglutide (NN2211) molcula de GLP-1 acila-da que se asocia de forma no covalente a la molcula de albmina es capaz demimetizar la accin del pptido nativo reduciendo los niveles de glucosa en sangrede pacientes diabticos tipo 2. La forma resistente de la Ex-4 (exanitide-LAR) estambin capaz de alcanzar el control glucmico en semanas tras una sola inyeccinen ratas diabticas, efecto que est en fase 2 de ensayos clnicos en humanos.

El papel de las incretinas ha sido objeto de estudio los ltimos 20 aos, concreta-mente los numerosos efectos descritos del GLP-1, tanto sobre la clula , comosobre tejidos extrapancreticos tales como el cerebro, el msculo, la grasa o elcorazn, han hecho que algunos derivados de est y de una molcula estructural-mente relacionada, como es la Ex-4, se encuentren en fase avanzada de investiga-cin clnica, con resultados ms que prometedores en cuanto al control de lahomeostasis de la glucosa y peso corporal. El conocimiento de los mecanismosque controlan la secrecin y accin del GLP-1 a nivel proliferativo y antiapopt-tico, aun escaso, permitir su aplicacin en la posible reversin del desarrollonatural de la diabetes tipo 2.

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Valverde, I., Villanueva-Peacarrillo, M.L.,Malaisse, W.J.: Pancreatic and extrapancreaticeffects of GLP-1. Diabetes Metab., 28: 3S85-3S89, 2002.

Drucker, D.J.: The Biology of incretin hormo-nes. Cell Metabolism 3, 153-165, 2006.

Holst, J.J.: Glucagon-like peptide-1: fromextract to agent. The Claude Bernard Lecture,2005. Diabetologia 49: 253-260, 2006.

Salehi M, D'Alessio DA. New therapies for type2 diabetes based on glucagon-like peptide 1.Cleve Clin J Med. 73: 382-9, 2006.

Valverde, I., Cancelas, J., Villanueva-Peacarrillo, M.L.: El GLP-1: accin biolgica yposibles efectos teraputicos. Endocrinol. Nutr.53: 261-267, 2006

Meier JJ, Nauck MA. Incretins and the deve-lopment of type 2 diabetes. Curr Diab Rep.6:194-201, 2006.

http://www.glucagon.com

http://www.incretinasydiabetes.com.ar

Bibliografa seleccionada

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