El receptor de tromboxano ( TP ), también conocido como receptor de prostanoides 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 prostanoides [5] y fue el primer receptor de eicosanoides clonado. [6] El receptor 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 19 humano en la posición p13.3, abarca 15 kilobases y contiene 5 exones . [7] TBXA2R codifica un miembro de la superfamilia de siete receptores 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 originalmente clonado de la placenta humana (343 aminoácidos de longitud) se conoce como isoforma α y la variante de empalme clonada a partir 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 citoplásmico 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 de la actividad de la adenilato ciclasa y, por tanto, de respuestas celulares muy diferentes. [6] Las diferencias en la secuencia de la cola C-terminal también permiten diferencias significativas en la internalización de los dos receptores y, por lo tanto, en la desensibilización (es decir, pérdida de la proteína G y, por lo tanto, de la capacidad de estimulación celular) después de la activación por un agonista; TP β pero no TP α sufre una internalización inducida por agonistas. [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 de TPα-TPα o TPβ-TPβ que promueven una señalización celular más fuerte que la lograda por sus homólogos monoméricos; b) su isoforma opuesta para producir heterodímeros TPα-TPβ que activan más vías de señalización celular que la isoforma o el homodímero; yc) con el receptor de prostaciclina (es decir, 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 de las células de TPα y, por tanto, algunas de sus acciones potencialmente nocivas. [12]
Los ratones y las ratas expresan sólo 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 implicación del receptor TP en la función plaquetaria sanguínea 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 de órganos. [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 de receptores para unirse y activar TP: TXA2 = PGH2 >> PGD2 = PGE2 = PGF2alfa = PGI2 . Dado que el TXA 2 es altamente inestable, se realizan estudios biológicos y de unión al receptor sobre TP 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 de estimulación celular en ~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, PGF2alfa y PGI2 tienen potencias de unión y estimulación que son >1000 veces más débiles que la I-BOP y, por lo tanto, se supone que no tienen una capacidad apreciable para estimular la TP in vivo. El ácido 20-hidroxieicosatetraenoico (20-HETE) es un agonista total 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 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 la activación de ligandos. Estos antagonistas de los receptores 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 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 TP han sido evaluados 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 la PGH2, cuya producción no está bloqueada por los inhibidores, para sustituir al TXA 2 en la activación de TP. [13] Se han descubierto y están en desarrollo nuevos antagonistas del receptor TP que también tienen actividad para reducir la producción de TXA 2 mediante la inhibición de las ciclooxigenasas para probarlos en modelos animales. [19]
El TP se clasifica como un tipo contráctil de receptor de prostenoides según su capacidad para contraer diversos tipos de tejidos que contienen músculo liso, como los del pulmón, los intestinos y el útero. [20] La 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 otros de sus agonistas, TP moviliza miembros de: [14] [21] [22]
Después de 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, TP ya no es capaz de movilizar sus objetivos de proteína G ni de estimular aún más la función celular. Posteriormente, la isoforma β pero no la α de TP sufre una internalización del receptor . Estos eventos de regulación negativa del receptor son desencadenados por las quinasas receptoras acopladas a proteína G movilizadas durante la activación del receptor TP. Los agentes independientes del receptor de TP que estimulan a las células para activar las proteínas quinasas C o las proteínas quinasas A también pueden regular negativamente la TP en un proceso denominado desensibilización heteróloga . Por ejemplo, la activación inducida por la prostaciclina I2 (PGI2) de su receptor de prostaciclina (IP) y la activación inducida por la prostaglandina D2 de su receptor de prostaglandina DP1 causan la desensibilización del receptor TP mediante la activación de la proteína quinasa A, mientras que la activación inducida por la prostaglandina F2alfa de su receptor de prostaglandina F y La activación inducida por la prostaglandina E2 de su receptor de prostaglandina EP1 desensibiliza a TP activando la proteína quinasas C. Estas respuestas de desensibilización sirven para limitar la acción de los agonistas del receptor, así como el grado general de excitación celular. [12]
Además de su capacidad para regular negativamente TPα, el receptor IP activa vías de señalización celular que contrarrestan las activadas por TP. Además, el receptor IP puede unirse físicamente con el receptor TPα para formar un complejo heterodímero IP-TPα que, cuando se une a TXA2 , activa vías de señales celulares predominantemente acopladas a IP. La naturaleza y el alcance de muchas respuestas celulares a la activación del receptor TP son modulados por el receptor IP y esta modulación puede servir para limitar los efectos potencialmente nocivos de la activación del receptor TP (consulte la siguiente sección sobre Funciones). [12] [13]
Los estudios que utilizan animales modificados genéticamente para que carezcan del receptor TP y examinan las acciones de los agonistas y antagonistas de este receptor en animales y en tejidos animales y humanos indican que TP tiene varias funciones en los animales y que estas funciones también ocurren, o sirven como paradigma para futuras investigaciones. estudio, 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 agregación y desgranulación de adhesión final de las plaquetas (es decir, secreción del contenido de sus gránulos) al estímulo original. Además, las plaquetas de los ratones que carecen de receptores de TP tienen respuestas de adhesión, agregación y degranulación igualmente defectuosas y estos ratones con deficiencia de TP no pueden formar coágulos sanguíneos estables y, en consecuencia, muestran tendencias hemorrágicas. TP, como muestran los estudios, es parte de un circuito 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 de TP dirigidas a las plaquetas son en muchos aspectos opuestas a las del receptor IP . Esto indica además (ver 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 del músculo liso vascular 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 desactivación del gen TP en ratones. Los ratones TP(-/-) son: a) resistentes al shock cardiogénico causado por la infusión del agonista de TP, U46619, o del precursor de prostaglandina y tromboxano A2, ácido araquidónico ; b) parcialmente protegido del daño cardíaco causado por la hipertensión en ratones con deficiencia del receptor IP alimentados con una dieta rica en sal; c) se previno el desarrollo de hipertensión inducida por angiotensina II y éster metílico de N-nitroarginina junto con hipertrofia cardíaca asociada; d) resistente al daño vascular causado por la lesión de la arteria carótida externa inducida por el catéter con balón; 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 ; yf ) lento en el desarrollo de aterosclerosis vascular en ratones con genes inactivados ApoE . [12] [13] [14] [23] Además, los antagonistas del receptor TP reducen el tamaño del infarto de miocardio en varios modelos animales de esta enfermedad y bloquean la disfunción cardíaca causada por la isquemia tisular extensa en modelos animales de precondicionamiento 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 receptores agotados de TP muestran un aumento en el daño cardíaco y en la mortalidad debido a la infección por Trypanosoma cruzi . Aún no se conocen los mecanismos detrás de este supuesto efecto protector y su aplicabilidad en humanos. [14]
El ácido 20-hidroxieicosatetraenoico (20-HETE), un producto del ácido araquidónico formado por omega hidroxilasas del citocromo P450 , [25] y ciertos isoprostanos, que se forman mediante el ataque de radicales libres no enzimáticos al ácido araquidónico, [17] constriñen la arteria de roedores y humanos. preparaciones activando directamente TP. Si bien es significativamente menos potente que el tromboxano A2 para activar este receptor, los estudios en preparaciones de arteria cerebral humana y de ratas 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 TP para contraer estos vasos y, por lo tanto, reducir su flujo sanguíneo. . Se propone que, actuando en esta última capacidad, 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 que sufren estrés oxidativo agudo o crónico , como ocurre en los sitios de inflamación y en las arterias de los pacientes diabéticos. [17] Se forman altos niveles de isoprostanos en vasos sanguíneos isquémicos o lesionados y, al actuar a través de TP, pueden estimular la inflamación arterial y la proliferación del músculo liso; Se propone que este eje isoprostano-TP contribuya al desarrollo de la aterosclerosis y, por tanto, de ataques cardíacos y accidentes cerebrovasculares en humanos. [17] [19]
La activación del receptor TP contrae preparaciones de músculo liso bronquial obtenidas de modelos animales y humanos y contrae las vías respiratorias en modelos animales. [14] En un modelo de ratón con asma (es decir, hipersensibilidad a la ovalabúmina), un antagonista del receptor TP disminuyó el número de eosinófilos que se infiltran en los pulmones según su contenido en el líquido de lavado broncoalveolar y en un modelo de ratón con astha inducida por ácaros del polvo, la eliminación de TBXA2R impidió el desarrollo de respuestas de contracción de las vías respiratorias y eosinofilia pulmonar al alérgeno. Otros agonistas del receptor TP también redujeron la reactividad bronquial de las vías respiratorias al alérgeno y 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 con ovoalbúmina, el leucotrieno C4 aumentó el número de eosinófilos en el líquido de lavado broncoalveolar y simultáneamente disminuyó los porcentajes de eosinófilos en sangre, pero estas respuestas no ocurrieron en ratones con deficiencia de 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, mediando 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 PGF2α que actúa a través de su receptor FP , el TXA 2 que actúa 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 TXA 2 durante las primeras etapas del trabajo de parto en el parto vaginal , se sugiere que los agonistas de TP podrían ser útiles para tratar los fallos 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 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 con deficiencia de TP exhiben una respuesta de hipersensibilidad de contacto mejorada a los timocitos DNFB en el timo. Estos ratones con deficiencia son resistentes a la apoptosis inducida por lipopolisacáridos . Los ratones con depleción de receptores TP también desarrollan gradualmente con la edad linfadenopatía extensa y, asociada con esto, un aumento de las respuestas inmunes a antígenos extraños. Estos estudios indican que la señalización de TXA2-TP funciona como un regulador negativo de las interacciones de las células DC-T y posiblemente, por lo tanto, de la adquisición de inmunidad adquirida en ratones. Se necesitan más estudios para trasladar estos estudios en ratones a humanos. [14] [29] [30]
Se ha descrito una mayor expresión de ciclooxigenasas y su posible implicación en la progresión de diversos 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 de células animales y humanas y/o muestras de tejido humano en cánceres de próstata, mama, pulmón, colon, cerebro y vejiga. [14] [31] Estos hallazgos, aunque sugerentes, necesitan estudios traslacionales para determinar su relevancia para los cánceres humanos citados.
Se ha encontrado que casos aislados de humanos con tendencias hemorrágicas leves a moderadas tienen mutaciones en TP que están asociadas con defectos en la unión de análogos de TXA 2 a estos receptores , activando vías de señales celulares y/o respuestas funcionales plaquetarias no solo a los agonistas de TP sino también a a agentes que estimulan las plaquetas mediante mecanismos independientes de TP (consulte la sección Genómica a continuación). [15]
El seratrodast , antagonista del receptor TP, se comercializa en Japón y China para el tratamiento del asma. La picotamida , un inhibidor dual de la síntesis de TP y TXA 2 , está autorizada en Italia para el tratamiento de la trombosis arterial clínica y la enfermedad arterial periférica. [15] Estos medicamentos aún no tienen licencia para su uso en otros países.
Si bien en modelos animales se han demostrado funciones funcionales de la señalización del receptor TP en diversos procesos homeostáticos y patológicos, en humanos estas funciones se han demostrado principalmente con respecto a la función plaquetaria, la coagulación sanguínea y la hemostasia . También se ha propuesto que TP esté involucrado en humanos: presión arterial y regulación del flujo sanguíneo de órganos; hipertensión esencial e inducida por el embarazo ; complicaciones vasculares debidas a anemia falciforme; otras enfermedades cardiovasculares, incluidos ataques cardíacos , accidentes cerebrovasculares y enfermedades de las arterias periféricas ; contracción uterina durante el parto; y modulación de respuestas inmunes innatas y adaptativas, incluidas aquellas que contribuyen a diversas enfermedades alérgicas e inflamatorias del intestino, los pulmones y los riñones. [9] Sin embargo, aún no se ha demostrado que muchos de los estudios de tejidos y modelos animales que respaldan estas funciones sugeridas sean 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 enfrentan problemas de que los medicamentos que se dirigen indirectamente a TP (p. ej., medicamentos antiinflamatorios no esteroides que bloquean la producción de TXA 2 ) o que eluden la TP (p. ej., antagonistas P2Y12 que inhiben la activación plaquetaria y corticosteroides y antagonistas del receptor 1 de cisteinil leucotrienos que suprimen las reacciones alérgicas y/o o reacciones inflamatorias) son tratamientos eficaces para muchas enfermedades supuestamente dependientes de TP. Es probable que estos medicamentos sean más baratos y puedan tener efectos secundarios más graves que los medicamentos dirigidos a TP. [14] Estas consideraciones pueden ayudar a explicar por qué relativamente pocos estudios han examinado la utilidad clínica de los fármacos dirigidos a TP. Se han realizado o están en marcha los siguientes estudios de traducción sobre antagonistas de TP: [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 sólo 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, ubicación subcelular o 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; estos incluyen: [33] [34]