La activina y la inhibina son dos complejos proteicos estrechamente relacionados que tienen efectos biológicos casi directamente opuestos. Identificada en 1986, [ 1 ] [ 2 ] la activina aumenta la biosíntesis y secreción de FSH y participa en la regulación del ciclo menstrual . Se ha descubierto que la activina ejerce muchas otras funciones, incluyendo roles en la proliferación celular, diferenciación , apoptosis , [ 3 ] metabolismo , homeostasis , respuesta inmune , reparación de heridas , [ 4 ] y función endocrina . Por el contrario, la inhibina disminuye la síntesis de FSH e inhibe su secreción. [ 5 ] La existencia de la inhibina se hipotetizó ya en 1916; sin embargo, no se demostró su existencia hasta el trabajo de Neena Schwartz y Cornelia Channing a mediados de la década de 1970, después de lo cual ambas proteínas fueron caracterizadas molecularmente diez años más tarde. [ 6 ]
La activina es un dímero compuesto por dos subunidades beta idénticas o muy similares. La inhibina también es un dímero en el que el primer componente es una subunidad beta similar o idéntica a la subunidad beta de la activina. Sin embargo, a diferencia de la activina, el segundo componente del dímero de inhibina es una subunidad alfa menos relacionada. [ 7 ] [ 8 ] La activina, la inhibina y varias otras proteínas estructuralmente relacionadas, como la hormona antimülleriana , la proteína morfogenética ósea y el factor de diferenciación del crecimiento , pertenecen a la superfamilia de proteínas TGF-β . [ 9 ]
Estructura
Los complejos proteicos de activina e inhibina tienen una estructura dimérica y, en cada complejo, los dos monómeros están unidos entre sí por un único enlace disulfuro . [ 10 ] Además, ambos complejos derivan de la misma familia de genes y proteínas relacionados, pero difieren en su composición de subunidades. [ 7 ] A continuación se presenta una lista de los complejos de inhibina y activina más comunes y su composición de subunidades:
Las subunidades alfa y beta comparten aproximadamente un 25% de similitud de secuencia , mientras que la similitud entre las subunidades beta es aproximadamente del 65%. [ 9 ]
En mamíferos, se han descrito cuatro subunidades beta, llamadas activina β A , activina β B , activina β C y activina β E. La activina β A y β B son idénticas a las dos subunidades beta de la inhibina. Una quinta subunidad, la activina β D , se ha descrito en Xenopus laevis . Dos subunidades de activina β A dan lugar a la activina A, una subunidad β A y una subunidad β B dan lugar a la activina AB, y así sucesivamente. Se han descrito varios heterodímeros, pero no todos los teóricamente posibles. [ 11 ] [ 12 ] Las subunidades están unidas por un único enlace disulfuro covalente.
La subunidad β C es capaz de formar heterodímeros de activina con las subunidades β A o β B , pero no puede dimerizarse con la inhibina α. [ 13 ]
Función
Activina
La activina se produce en las gónadas , la glándula pituitaria , la placenta y otros órganos:
- En el folículo ovárico , la activina aumenta la unión de la FSH y la aromatización inducida por la FSH . Participa en la síntesis de andrógenos , potenciando la acción de la LH en el ovario y el testículo . En el varón, la activina potencia la espermatogénesis .
- La activina se expresa fuertemente en la piel lesionada , y la sobreexpresión de activina en la epidermis de ratones transgénicos mejora la cicatrización y favorece la formación de cicatrices . Su acción en la reparación de heridas y la morfogénesis de la piel se produce mediante la estimulación de queratinocitos y células estromales de forma dosis-dependiente. [ 14 ]
- La activina también regula la morfogénesis de órganos ramificados como la próstata , el pulmón y, especialmente, el riñón . La activina A aumentó el nivel de expresión del colágeno tipo I, lo que sugiere que actúa como un potente activador de los fibroblastos .
- La falta de activina durante el desarrollo da lugar a defectos en el desarrollo neuronal.
- La sobreexpresión de Activina A dirige a las células madre pluripotentes hacia un destino mesoendodérmico, y por lo tanto proporciona una herramienta útil para la diferenciación de células madre y la formación de organoides . [ 15 ]
Inhibina
Tanto en hembras como en machos, la inhibina inhibe la producción de FSH . La inhibina no inhibe la secreción de GnRH desde el hipotálamo. [ 16 ] [ 17 ] Sin embargo, el mecanismo general difiere entre los sexos:
En las mujeres
La inhibina se produce en las gónadas , la glándula pituitaria , la placenta , el cuerpo lúteo y otros órganos.
La FSH estimula la secreción de inhibina por parte de las células de la granulosa de los folículos ováricos . A su vez, la inhibina suprime la FSH.
- La inhibina B alcanza su nivel máximo en la fase folicular temprana o media , y un segundo pico en la ovulación .
- La inhibina A alcanza su nivel máximo en la fase lútea media .
La secreción de inhibina disminuye por acción de la GnRH y aumenta por acción del factor de crecimiento similar a la insulina- 1 (IGF-1).
En los hombres
Es secretada por las células de Sertoli , [ 18 ] ubicadas en los túbulos seminíferos dentro de los testículos . Los andrógenos estimulan la producción de inhibina; esta proteína también puede ayudar a regular localmente la espermatogénesis . [ 19 ]
Mecanismo de acción
Activina
Al igual que otros miembros de la superfamilia, las activinas interactúan con dos tipos de receptores transmembrana de la superficie celular (tipos I y II) que poseen actividades intrínsecas de serina/treonina quinasa en sus dominios citoplasmáticos:
- Receptores de activina tipo 1 : ACVR1 , ACVR1B , ACVR1C
- Receptores de activina tipo 2 : ACVR2A , ACVR2B
La activina se une al receptor de tipo II e inicia una reacción en cascada que conduce al reclutamiento, fosforilación y activación del receptor de activina de tipo I. Este, a su vez, interactúa con SMAD2 y SMAD3 , dos de las proteínas SMAD citoplasmáticas, y las fosforila .
Posteriormente, Smad3 se transloca al núcleo e interactúa con SMAD4 mediante multimerización, lo que da como resultado su modulación como complejos de factores de transcripción responsables de la expresión de una gran variedad de genes.
Inhibina
A diferencia de la activina, se sabe mucho menos sobre el mecanismo de acción de la inhibina, pero podría implicar una competencia con la activina por la unión a los receptores de activina y/o la unión a receptores específicos de inhibina. [ 8 ]
Importancia clínica
Activina
La activina A es más abundante en el tejido adiposo de personas obesas, en comparación con personas delgadas. [ 20 ] La activina A promueve la proliferación de células progenitoras de adipocitos , a la vez que inhibe su diferenciación en adipocitos. [ 20 ] La activina A también aumenta las citocinas inflamatorias en los macrófagos . [ 20 ]
Una mutación en el gen del receptor de activina ACVR1 da lugar a la fibrodysplasia ossificans progressiva , una enfermedad mortal que provoca la sustitución gradual de tejido muscular y blando por tejido óseo. [ 21 ] Esta afección se caracteriza por la formación de un esqueleto adicional que produce inmovilización y, finalmente, la muerte por asfixia. [ 21 ] La mutación en ACVR1 hace que FKBP1A , que normalmente actúa como antagonista del receptor y bloquea la osteogénesis (crecimiento óseo), se comporte como agonista del receptor e induzca un crecimiento óseo hiperactivo. [ 21 ] El 2 de septiembre de 2015, Regeneron Pharmaceuticals anunció que había desarrollado un anticuerpo contra la activina A que cura eficazmente la enfermedad en un modelo animal de la afección. [ 22 ]
Las mutaciones en el gen ACVR1 también se han relacionado con el cáncer, especialmente con el glioma pontino intrínseco difuso (DIPG). [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]
Los niveles elevados de Activina B con niveles normales de Activina A proporcionaron un posible biomarcador para la encefalomielitis miálgica/síndrome de fatiga crónica . [ 26 ]
La activina A se sobreexpresa en muchos cánceres . Se ha demostrado que promueve la tumorigénesis al obstaculizar la respuesta inmune antitumoral adaptativa en el melanoma . [ 27 ]
Inhibina
La cuantificación de la inhibina A forma parte de la prueba de cribado prenatal cuádruple que se puede realizar durante el embarazo entre las 16 y las 18 semanas de gestación. Un nivel elevado de inhibina A (junto con un aumento de la beta-hCG , una disminución de la AFP y una disminución del estriol ) sugiere la presencia de un feto con síndrome de Down . [ 28 ] Como prueba de cribado, los resultados anormales de la prueba de cribado cuádruple deben confirmarse con pruebas más definitivas.
También se ha utilizado como marcador para el cáncer de ovario . [ 29 ] [ 30 ]
La inhibina B puede utilizarse como marcador de la función de la espermatogénesis y la infertilidad masculina . El nivel medio de inhibina B sérica es significativamente mayor en hombres fértiles (aproximadamente 140 pg/mL) que en hombres infértiles (aproximadamente 80 pg/mL). [ 31 ] En hombres con azoospermia , una prueba positiva de inhibina B aumenta ligeramente las probabilidades de lograr un embarazo mediante la extracción de espermatozoides testiculares (TESE), aunque la asociación no es muy sustancial, con una sensibilidad de 0,65 (intervalo de confianza del 95% [IC]: 0,56–0,74) y una especificidad de 0,83 (IC: 0,64–0,93) para predecir la presencia de espermatozoides en los testículos en la azoospermia no obstructiva. [ 32 ]
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Enlaces externos
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