El receptor de tromboxano ( TP ), también conocido como receptor de prostanoide TP , es una proteína que en los humanos está codificada por el gen TBXA2R . El receptor de tromboxano es una de las cinco clases de receptores de prostanoide [5] y fue el primer receptor de eicosanoide clonado. [6] El receptor de TP deriva su nombre de su ligando endógeno preferido, el tromboxano A 2 . [5]
El gen responsable de dirigir la síntesis del receptor de tromboxano, TBXA2R , se encuentra en el cromosoma humano 19 en la posición p13.3, abarca 15 kilobases y contiene 5 exones . [7] TBXA2R codifica un miembro de la superfamilia de receptores de siete transmembrana acoplados a proteína G. [8] [9]
Los hallazgos de la biología molecular han proporcionado evidencia definitiva de dos subtipos de receptores TP humanos. [5] El subtipo TP clonado originalmente de la placenta humana (de 343 aminoácidos de longitud) se conoce como isoforma α y la variante de empalme clonada del endotelio (con 407 aminoácidos) se denomina isoforma β. [9] Los primeros 328 aminoácidos son los mismos para ambas isoformas, pero la isoforma β exhibe un dominio citoplasmático C-terminal extendido. [10] Ambas isoformas estimulan las células en parte activando la familia G q de proteínas G. [6] Sin embargo, en al menos ciertos tipos de células, TPα también estimula las células activando la familia Gs de proteínas G, mientras que TPβ también estimula las células activando la clase Gi de proteínas G. Esto conduce a la estimulación o inhibición, respectivamente, de la actividad de la adenilato ciclasa y, por lo tanto, a respuestas celulares muy diferentes. [6] Las diferencias en su secuencia de cola C-terminal también permiten diferencias significativas en la internalización de los dos receptores y, por lo tanto, la desensibilización (es decir, la pérdida de la proteína G y, por lo tanto, la capacidad de estimulación celular) después de la activación por un agonista; TP β pero no TP α experimenta internalización inducida por agonista. [11]
La expresión de las isoformas α y β no es igual dentro o entre diferentes tipos de células. [9] Por ejemplo, las plaquetas expresan altas concentraciones de la isoforma α (y poseen ARN residual para la isoforma β), mientras que la expresión de la isoforma β no se ha documentado en estas células. [9] La isoforma β se expresa en el endotelio humano . [11] Además, cada isoforma de TP puede combinarse físicamente con: a) otra de sus isoformas para formar homodímeros TPα-TPα o TPβ-TPβ que promueven una señalización celular más fuerte que la lograda por sus contrapartes monoméricas; b) su isoforma opuesta para formar heterodímeros TPα-TPβ que activan más vías de señalización celular que la isoforma o el homodímero; y c) con el receptor de prostaciclina (es decir, el receptor IP) para formar heterodímeros TP-IP que, con respecto a los heterodímeros TPα-IP, desencadenan una activación particularmente intensa de la adenil ciclasa . Este último efecto sobre la adenil ciclasa puede servir para suprimir las acciones estimulantes celulares de TPα y, por lo tanto, algunas de sus acciones potencialmente perjudiciales. [12]
Los ratones y las ratas expresan únicamente la isoforma TPα. Dado que estos roedores se utilizan como modelos animales para definir las funciones de los genes y sus productos, el hecho de que no tengan dos isoformas de TP ha limitado la comprensión de las funciones individuales y diferentes de cada isoforma del receptor de TP. [13]
Históricamente, la participación de los receptores TP en la función plaquetaria ha recibido la mayor atención. Sin embargo, ahora está claro que los receptores TP exhiben una amplia distribución en diferentes tipos de células y entre diferentes sistemas orgánicos. [9] Por ejemplo, los receptores TP se han localizado en tejidos cardiovasculares, reproductivos, inmunológicos, pulmonares y neurológicos, entre otros. [9] [14]
Los prostanoides estándar tienen las siguientes eficacias relativas como ligandos del receptor en la unión y activación de TP: TXA 2 = PGH2 >> PGD2 = PGE2 = PGF2alpha = PGI2 . Dado que TXA 2 es altamente inestable, la unión al receptor y los estudios biológicos sobre TP se realizan con análogos estables de TXA 2 como I-BOP y U46619 . Estos dos análogos tienen la mitad de su capacidad máxima de unión y potencia estimulante celular a ~1 y 10-20 nanomolar , respectivamente; se supone que TXA 2 y PGH2 (que también es inestable) tienen potencias de unión y estimulación celular dentro de este rango. PGD2, PGE2, PGF2alpha y PGI2 tienen potencias de unión y estimulación que son >1000 veces más débiles que I-BOP y, por lo tanto, se supone que no tienen una capacidad apreciable para estimular TP in vivo. El ácido 20-hidroxieicosatetraenoico (20-HETE) es un agonista completo y ciertos isoprostanos , por ejemplo, 8-iso-PGF2 alfa y 8-iso-PGE2, son agonistas parciales del receptor TP. En modelos animales y tejidos humanos, actúan a través de TP para promover las respuestas plaquetarias y estimular la contracción de los vasos sanguíneos. [15] Los análogos sintéticos de TXA 2 que activan TP pero son relativamente resistentes a la degradación espontánea y metabólica incluyen SQ 26655, AGN192093 y EP 171, todos los cuales tienen potencias de unión y activación para TP similares a I-BOP. [13] [16] [17]
Varios compuestos sintéticos se unen a TP, pero no lo activan y, por lo tanto, inhiben su activación mediante ligandos activadores. Estos antagonistas del receptor incluyen I-SAP, SQ-29548, S-145, domitroban y vapiprost, todos los cuales tienen afinidades para unirse a TP similares a las de I-BOP. Otros antagonistas notables del receptor de TP son Seratrodast (AA-2414), Terutroban (S18886), PTA 2 , 13-APA, GR-32191, Sulotroban (BM-13177), SQ-29,548, SQ-28,668, ONO-3708, Bay U3405, EP-045, BMS-180,291 y S-145. [5] [18] Muchos de estos antagonistas del receptor de TP se han evaluado como posibles agentes terapéuticos para el asma , la trombosis y la hipertensión . [18] Estas evaluaciones indican que los antagonistas del receptor TP pueden ser más eficaces que los fármacos que bloquean selectivamente la producción de inhibidores de la tromboxano sintasa TXA 2 . [18] Este resultado aparentemente paradójico puede reflejar la capacidad de PGH2, cuya producción no está bloqueada por los inhibidores, para sustituir a TXA 2 en la activación de TP. [13] Se han descubierto nuevos antagonistas del receptor TP que también tienen actividad en la reducción de la producción de TXA 2 al inhibir las ciclooxigenasas y están en desarrollo para probarlos en modelos animales. [19]
El TP se clasifica como un tipo contráctil de receptor prostenoide en función de su capacidad para contraer diversos tipos de tejidos que contienen músculo liso, como los del pulmón, los intestinos y el útero. [20] El TP contrae el músculo liso y estimula diversas respuestas en una amplia gama de otros tipos de células al acoplarse y movilizar una o más familias de la clase de proteína G de moléculas de señalización celular reguladas por receptores . Cuando se une a TXA 2 , PGH 2 u otro de sus agonistas, el TP moviliza miembros de: [14] [21] [22]
Tras la activación de estas vías, la capacidad de estimulación celular de los receptores TP se revierte rápidamente mediante un proceso denominado desensibilización homóloga , es decir, el TP ya no puede movilizar sus objetivos de proteína G ni estimular aún más la función celular. Posteriormente, la isoforma β pero no la α de TP experimenta internalización del receptor . Estos eventos de regulación negativa del receptor son desencadenados por las quinasas del receptor acopladas a la proteína G movilizadas durante la activación del receptor TP. Los agentes independientes del receptor TP que estimulan las células para activar las quinasas de proteína C o las quinasas de proteína A también pueden regular negativamente el TP en un proceso denominado desensibilización heteróloga . Por ejemplo, la activación inducida por prostaciclina I2 (PGI2) de su receptor de prostaciclina (IP) y la activación inducida por prostaglandina D2 de su receptor de prostaglandina DP1 causan la desensibilización del receptor TP al activar las proteínas quinasas A, mientras que la activación inducida por prostaglandina F2alfa de su receptor de prostaglandina F y la activación inducida por prostaglandina E2 de su receptor de prostaglandina EP1 desensibilizan a TP al activar las proteínas quinasas C. Estas respuestas de desensibilización sirven para limitar la acción de los agonistas del receptor, así como el alcance general de la excitación celular. [12]
Además de su capacidad para regular negativamente el TPα, el receptor IP activa vías de señalización celular que contrarrestan las activadas por el TP. Además, el receptor IP puede unirse físicamente con el receptor TPα para formar un complejo heterodímero IP-TPα que, cuando se une al TXA 2 , activa predominantemente vías de señalización celular acopladas al IP. La naturaleza y el alcance de muchas respuestas celulares a la activación del receptor TP son moduladas por el receptor IP y esta modulación puede servir para limitar los efectos potencialmente nocivos de la activación del receptor TP (véase la siguiente sección sobre Funciones). [12] [13]
Estudios realizados con animales modificados genéticamente para carecer del receptor TP y que examinan las acciones de los agonistas y antagonistas de este receptor en animales y en tejidos animales y humanos indican que el TP tiene varias funciones en los animales y que estas funciones también ocurren, o sirven como paradigma para estudios posteriores, en humanos.
Las plaquetas humanas y animales estimuladas por diversos agentes como la trombina producen TXA 2 . La inhibición de esta producción reduce en gran medida las respuestas de adhesión, agregación y desgranulación (es decir, secreción de su contenido granular) de las plaquetas al estímulo original. Además, las plaquetas de ratones que carecen de receptores TP tienen respuestas de adhesión, agregación y desgranulación igualmente defectuosas y estos ratones deficientes en TP no pueden formar coágulos sanguíneos estables y, en consecuencia, muestran tendencias hemorrágicas. TP, como muestran los estudios, es parte de un ciclo de retroalimentación positiva que funciona para promover la adhesión, agregación, desgranulación y respuestas de coagulación sanguínea inducidas por plaquetas in vitro e in vivo. Las funciones dirigidas por plaquetas de TP son en muchos aspectos opuestas a las del receptor IP . Esto indica además (ver la sección anterior) que el equilibrio entre los ejes TXA 2 -TP y PGI 2 -IP contribuye a regular la función plaquetaria, la coagulación sanguínea y el sangrado. [14] [13]
Los estudios en modelos animales indican que la activación del receptor TP contrae las células musculares lisas vasculares y actúa sobre los tejidos cardíacos para aumentar la frecuencia cardíaca, desencadenar arritmias cardíacas y producir isquemia miocárdica . Estos efectos pueden ser la base, al menos en parte, de los efectos protectores de la inactivación del gen TP en ratones. Los ratones TP(-/-) son: a) resistentes al choque cardiogénico causado por la infusión del agonista TP, U46619, o el precursor de prostaglandina y tromboxano A 2 , ácido araquidónico ; b) parcialmente protegidos del daño cardíaco causado por la hipertensión en ratones deficientes en el receptor IP alimentados con una dieta alta en sal; c) se les impide desarrollar hipertensión inducida por angiotensina II e inducida por éster metílico de N-nitroarginina junto con hipertrofia cardíaca asociada; d) resistentes al daño vascular causado por la lesión inducida por catéter con balón de la arteria carótida externa; e) menos probabilidades de desarrollar disfunción grave de la microcirculación hepática causada por TNFα , así como daño renal causado por TNFα o endotoxina derivada de bacterias ; y f) lento en el desarrollo de aterosclerosis vascular en ratones knock out del gen ApoE . [12] [13] [14] [23] Además, los antagonistas del receptor TP disminuyen el tamaño del infarto de miocardio en varios modelos animales de esta enfermedad y bloquean la disfunción cardíaca causada por isquemia tisular extensa en modelos animales de preacondicionamiento isquémico remoto . [24] Por lo tanto, TP tiene funciones de amplio alcance que tienden a ser perjudiciales para la red cardiovascular en animales y, muy probablemente, en humanos. Sin embargo, las funciones de TP no son uniformemente perjudiciales para el sistema cardiovascular: los ratones con el receptor TP agotado muestran un aumento en el daño cardíaco, así como la mortalidad debido a la infección por trypanosoma cruzi . Los mecanismos detrás de este supuesto efecto protector y su aplicabilidad a los humanos aún no se conocen. [14]
El ácido 20-hidroxieicosatetraenoico (20-HETE), un producto del ácido araquidónico formado por las omega hidroxilasas del citocromo P450 [25] y ciertos isoprostanos, que se forman por ataque de radicales libres no enzimáticos al ácido araquidónico, [17] constriñe las preparaciones de arterias de roedores y humanos al activar directamente el TP. Si bien es significativamente menos potente que el tromboxano A2 en la activación de este receptor, los estudios en preparaciones de arteria cerebral de ratas y humanos indican que el aumento del flujo sanguíneo a través de estas arterias desencadena la producción de 20-HETE que, a su vez, se une a los receptores de TP para constreñir estos vasos y, por lo tanto, reducir su flujo sanguíneo. Actuando en esta última capacidad, se propone que el 20-HETE funciona como un análogo del TXA 2 para regular el flujo sanguíneo al cerebro y posiblemente a otros órganos. [15] [26] Los isoprostanos se forman en tejidos sometidos a estrés oxidativo agudo o crónico, como ocurre en los sitios de inflamación y las arterias de los pacientes diabéticos. [17] Se forman altos niveles de isoprostanos en vasos sanguíneos isquémicos o lesionados de otro modo y, actuando a través de TP, pueden estimular la inflamación arterial y la proliferación del músculo liso; se propone que este eje isoprostano-TP contribuye al desarrollo de la aterosclerosis y, por lo tanto, a los ataques cardíacos y accidentes cerebrovasculares en humanos. [17] [19]
La activación del receptor TP contrae preparaciones de músculo liso bronquial obtenidas de modelos animales, así como de humanos, y contrae las vías respiratorias en modelos animales. [14] En un modelo de ratón de asma (es decir, hipersensibilidad a la ovalalbúmina), un antagonista del receptor TP disminuyó la cantidad de eosinófilos que se infiltraban en el pulmón a juzgar por su contenido en el líquido de lavado broncoalveolar y en un modelo de ratón de asma inducida por ácaros del polvo, la eliminación de TBXA2R impidió el desarrollo de la contracción de las vías respiratorias y las respuestas de eosinofilia pulmonar al alérgeno. Otros agonistas del receptor TP también redujeron la reactividad bronquial de las vías respiratorias al alérgeno, así como los síntomas en voluntarios con asma. [27] El receptor TP parece desempeñar un papel esencial en las acciones proasmáticas del leucotrieno C4 (LTC4): en ratones sensibilizados a la ovoalbúmina, el leucotrieno C4 aumentó el número de eosinófilos en el líquido de lavado broncoalveolar y simultáneamente disminuyó los porcentajes de eosinófilos en la sangre, pero estas respuestas no ocurrieron en ratones deficientes en TBXA2R . LTC4 también estimuló la expresión pulmonar de las moléculas de adhesión intracelular proinflamatorias, ICAM-1 y VCAM-1 mediante un mecanismo dependiente del receptor TP. [28] Estos hallazgos sugieren que TP contribuye al asma en modelos animales al menos en parte al mediar las acciones de LTC4. Se requieren más estudios para determinar si los antagonistas del receptor TP podrían ser útiles para tratar el asma y otros síndromes de constricción de las vías respiratorias, como las enfermedades pulmonares obstructivas crónicas en humanos.
Junto con la acción de PGF2α a través de su receptor FP , la acción de TXA2 a través de TP contrae preparaciones de músculo liso uterino de roedores y humanos. Dado que el útero humano pierde su sensibilidad a PGP2α pero no a TXA2 durante las primeras etapas del parto vaginal , se sugiere que los agonistas de TP podrían ser útiles para tratar los fracasos del parto prematuro. [14]
La activación de los receptores TP estimula las respuestas proinflamatorias de las células endoteliales vasculares, como el aumento de la expresión de las proteínas de adhesión a la superficie celular (es decir, ICAM-1 , VCAM-1 y E-selectina ); estimula la apoptosis (es decir, la muerte celular) de los linfocitos CD4+ y CD8+ ; provoca la quimiocinesis (es decir, el movimiento celular) de las células T nativas ; y altera la adhesión de las células dendríticas a las células T , inhibiendo así la proliferación de células T dependiente de las células dendríticas. Los ratones deficientes en TP muestran una respuesta de hipersensibilidad de contacto mejorada a los timocitos DNFB en el timo de estos ratones deficientes que son resistentes a la apoptosis inducida por lipopolisacáridos . Los ratones con el receptor TP agotado también desarrollan gradualmente con la edad una linfadenopatía extensa y, asociada con esto, un aumento de las respuestas inmunes a los antígenos extraños. Estos estudios indican que la señalización TXA2-TP funciona como un regulador negativo de las interacciones entre células DC y T y posiblemente, por lo tanto, la adquisición de inmunidad adquirida en ratones. Se necesitan más estudios para trasladar estos estudios con ratones a los humanos. [14] [29] [30]
Se ha descrito el aumento de la expresión de ciclooxigenasas y su posible participación en la progresión de varios cánceres humanos. Algunos estudios sugieren que el metabolito TXA 2 de estas ciclooxigenasas junto con su receptor TP contribuyen a mediar esta progresión. La activación de TP estimula la proliferación, migración, neovascularización , invasividad y metástasis de células tumorales en modelos animales, modelos celulares animales y humanos y/o muestras de tejido humano en cánceres de próstata, mama, pulmón, colon, cerebro y vejiga. [14] [31] Estos hallazgos, aunque sugerentes, necesitan estudios translacionales para determinar su relevancia para los cánceres humanos citados.
Se han encontrado casos aislados de humanos con tendencias hemorrágicas de leves a moderadas que tienen mutaciones en TP que están asociadas con defectos en la unión de los análogos de TXA 2 a estos receptores , activando las vías de señalización celular y/o las respuestas funcionales plaquetarias no solo a los agonistas de TP sino también a agentes que estimulan las plaquetas por mecanismos independientes de TP (ver la sección Genómica a continuación). [15]
El antagonista del receptor TP seratrodast se comercializa en Japón y China para el tratamiento del asma. La picotamida , un inhibidor dual de la síntesis de TP y TXA2 , está autorizada en Italia para el tratamiento de la trombosis arterial clínica y la enfermedad arterial periférica. [15] Estos fármacos aún no están autorizados para su uso en otros países.
Aunque se han demostrado funciones funcionales de la señalización del receptor TP en diversos procesos homeostáticos y patológicos en modelos animales, en los seres humanos estas funciones se han demostrado principalmente con respecto a la función plaquetaria, la coagulación sanguínea y la hemostasia . También se ha propuesto que el TP está involucrado en humanos: la regulación de la presión arterial y el flujo sanguíneo de los órganos; hipertensión esencial e inducida por el embarazo ; complicaciones vasculares debido a la anemia de células falciformes; otras enfermedades cardiovasculares, incluidos el ataque cardíaco , el accidente cerebrovascular y las enfermedades arteriales periféricas ; contracción uterina en el parto; y modulación de las respuestas inmunes innatas y adaptativas , incluidas las que contribuyen a varias enfermedades alérgicas e inflamatorias del intestino, los pulmones y los riñones. [9] Sin embargo, muchos de los estudios de modelos animales y tejidos que respaldan estas funciones sugeridas aún deben demostrarse directamente aplicables a las enfermedades humanas. Los estudios para proporcionar estas pruebas se basan principalmente en determinar si los antagonistas del receptor TP son clínicamente útiles. Sin embargo, estos estudios se enfrentan a problemas de que los fármacos que se dirigen indirectamente a los TP (por ejemplo, los fármacos antiinflamatorios no esteroideos que bloquean la producción de TXA2 ) o que evitan los TP (por ejemplo, los antagonistas de P2Y12 que inhiben la activación plaquetaria y los corticosteroides y antagonistas del receptor 1 de cisteinil leucotrieno que suprimen las reacciones alérgicas y/o inflamatorias) son tratamientos eficaces para muchas enfermedades supuestamente dependientes de los TP. Es probable que estos fármacos sean más baratos y puedan demostrar tener efectos secundarios más graves que los fármacos dirigidos a los TP. [14] Estas consideraciones pueden ayudar a explicar por qué relativamente pocos estudios han examinado la utilidad clínica de los fármacos dirigidos a los TP. Los siguientes estudios de traducción sobre antagonistas de los TP se han realizado o están en curso: [27] [19]
Además de los antagonistas de TP mencionados anteriormente, se encuentran en desarrollo clínico fármacos que tienen acciones inhibidoras duales, ya que bloquean no solo TP sino también la enzima responsable de producir TXA2 2 , la tromboxano-A sintasa . Estos estudios de inhibidores duales incluyen: [15]
Se ha descubierto que varios casos aislados y/o hereditarios de pacientes que sufren una diátesis hemorrágica de leve a moderadamente grave están asociados con mutaciones en el gen TBXA2R que conducen a anomalías en la expresión, la ubicación subcelular o la función de su producto TP. Estos casos incluyen: [15] [32]
Las variaciones del polimorfismo de un solo nucleótido (SNP) en el gen TBXA2R se han asociado con enfermedades alérgicas y cardiovasculares; estas incluyen: [33] [34]