elastasa pancreática

La elastasa pancreática es una forma de elastasa que se produce en las células acinares del páncreas , inicialmente como un zimógeno inactivo y posteriormente se activa en el duodeno por acción de la tripsina . Las elastasas forman una subfamilia de serina proteasas , caracterizadas por una estructura distintiva que consiste en dos dominios de barril beta que convergen en el sitio activo y que hidrolizan amidas y ésteres de numerosas proteínas, además de la elastina , un tipo de tejido conectivo que mantiene unidos los órganos. La elastasa pancreática 1 es una serina endopeptidasa, un tipo específico de proteasa que posee el aminoácido serina en su sitio activo. Si bien el nombre recomendado es elastasa pancreática, también se la conoce como elastasa-1, pancreatopeptidasa, PE o serina elastasa.

Inicialmente se pensó que la primera isoenzima , la elastasa pancreática 1, se expresaba en el páncreas. Sin embargo, posteriormente se descubrió que era la única elastasa similar a la quimotripsina que no se expresaba en el páncreas. De hecho, la elastasa pancreática se expresa en las capas basales de la epidermis (a nivel proteico). Por lo tanto, la elastasa pancreática 1 ha sido renombrada como elastasa 1 (ELA1) o miembro 1 de la familia de elastasas similares a la quimotripsina ( CELA1 ). ^{[ 1 ]} Durante un tiempo, se pensó que ELA1/CELA1 no se transcribía a una proteína. ^{[ 2 ]} Sin embargo, posteriormente se descubrió que se expresaba en los queratinocitos de la piel . ^{[ 3 ]}

La literatura clínica que describe la actividad de la elastasa 1 humana en el páncreas o en las heces se refiere en realidad a la elastasa de la familia de la quimotripsina, miembro 3B ( CELA3B ). ^{[ 1 ]}

La elastasa pancreática es una proteína globular compacta con un núcleo hidrofóbico . Esta enzima está formada por tres subunidades. Cada subunidad se une a un ion calcio ( cofactor ). Hay tres sitios importantes de unión a metales en los aminoácidos 77, 82 y 87. ^{[ 4 ]} La tríada catalítica , ubicada en el sitio activo, está formada por tres residuos de aminoácidos unidos por enlaces de hidrógeno (H71, D119, S214) y desempeña un papel esencial en la capacidad de escisión de todas las proteasas. Está compuesta por una única cadena peptídica de 240 aminoácidos y contiene 4 puentes disulfuro. Tiene un alto grado de identidad de secuencia con las elastasas pancreáticas que corresponden a otras especies, como la de la rata, con la que comparte el 86% de su secuencia. ^{[ 5 ]} Su actividad enzimática es el resultado de la conformación tridimensional específica que adopta su única cadena polipeptídica y, por lo tanto, la actividad se pierde por desnaturalización y/o cambios conformacionales.

Se ha demostrado que la elafina, un inhibidor de la elastasa derivado de la piel, es un inhibidor potente y específico tanto del homólogo porcino de ELA1 como de la elastasa de leucocitos humanos in vitro. La elafina es expresada por los queratinocitos epidérmicos en condiciones de hiperproliferación, como la psoriasis y la cicatrización de heridas. También se ha detectado en muchos otros epitelios adultos expuestos a estímulos ambientales: lengua, paladar, amígdalas linguales, encía, faringe, epiglotis, cuerdas vocales, esófago, cuello uterino, vagina y folículos pilosos. En todos estos tejidos, la presencia de células inflamatorias es fisiológica y se cree que la expresión de elafina protege contra las proteasas de los leucocitos, contribuyendo así a mantener la integridad epitelial.

Por el contrario, la elafina nunca se ha encontrado en la capa basal de ningún tipo de tejido epitelial. De hecho, la elafina está prácticamente ausente en la epidermis humana normal. Sin embargo, se ha informado que el otro inhibidor de la elastasa conocido, SLPI , se expresa en los queratinocitos basales, lo que sugiere que este podría ser el principal inhibidor de la elastasa en la epidermis normal.

La alfa 1-antitripsina y la alfa-2-macroglobulina son inhibidores de proteasas del suero humano que inhiben completamente la actividad proteolítica general de la elastasa 1 y 2 pancreática. Se ha observado que una proteasa debe estar activa para unirse a estos dos inhibidores. Los estudios demostraron que la actividad de la elastasa 2 se incrementó en 25-250 mM de NaCl. La actividad de la elastasa 2 en NaCl se aproximó aproximadamente al doble de la actividad sin NaCl. La elastasa 1 se inhibe ligeramente por encima de 150 mM de NaCl ^{[ 6 ].}

Se sospechaba que las mutaciones del gen CELA1 estaban asociadas con la queratodermia palmoplantar difusa no epidermolítica (NEPPK difusa). ^{[ 3 ]} Sin embargo, la variante de secuencia sospechada era completamente funcional y no se asoció fuertemente con la enfermedad. Más recientemente, se ha vinculado una mutación específica en el gen KRT6C con algunos casos de NEPPK difusa. ^{[ 7 ]}

Se encontró un posible polimorfismo del gen CELA1 que codifica esta proteína. A nivel de estructura secundaria, este polimorfismo se manifiesta en la escisión de una secuencia corta de CELA1. La secuencia desaparecida contiene los residuos de aminoácidos clave Val-227 y Thr-239, que contribuyen a la especificidad del sustrato de la elastasa I (resaltados en la Figura 3), así como cinco de los ocho aminoácidos involucrados en el contacto primario de la formación del complejo elafina (inhibidor)/elastasa. Estas observaciones implican que la variante de secuencia podría modificar la especificidad del sustrato de la enzima y anular la capacidad de unión del inhibidor . Aunque no se observaron anomalías epidérmicas patogénicas evidentes asociadas con la variante truncada de ELA1, es posible que los portadores del polimorfismo tengan un mayor riesgo de desarrollar enfermedades cutáneas comunes como la psoriasis y el eczema (se requerirán estudios genéticos e histológicos para investigar el papel de ELA1 en estos trastornos epidérmicos comunes). ^{[ 3 ]}

La elastasa pancreática se forma por activación de la proelastasa del páncreas de mamíferos mediante tripsina . Tras su procesamiento a proelastasa, se almacena en los gránulos de zimógeno y posteriormente se activa a elastasa en el duodeno mediante la escisión tríptica de un enlace peptídico en la forma inactiva de la molécula precursora. ^{[ 8 ]} Este proceso da como resultado la eliminación de un péptido de activación del extremo N-terminal, lo que permite que la enzima adopte su conformación nativa.

Los seres humanos poseen cinco genes de elastasa similares a la quimotripsina que codifican proteínas estructuralmente similares:

Glicosilación en Asn79 y Asn233. ^{[ 9 ]}

El gen que codifica la elastasa pancreática 1 es CELA1 (sinónimo: ELA1). La elastasa pancreática 1 está codificada por un único locus genético en el cromosoma 12. Estudios de la elastasa pancreática 1 humana han demostrado que esta serina proteasa se localiza en la región cromosómica 12q13 ^{[ 10 ]} y está cerca de un locus para una enfermedad cutánea autosómica dominante, la queratodermia palmoplantar difusa no epidermolítica . ^{[ 3 ]}

La hidrólisis que realizan las elastasas ocurre en varias etapas, comenzando con la formación de un complejo entre la elastasa y su sustrato, con el carbono carbonílico posicionado cerca de la serina nucleofílica, seguido de un ataque nucleofílico que forma un intermedio acil-enzima (un par de electrones del doble enlace del oxígeno carbonílico se mueve al oxígeno) mientras se libera el primer producto. El intermedio luego se hidroliza en una etapa de desacilación, regenerando la enzima activa y resultando en la liberación del segundo producto (el carbono carbonílico deficiente en electrones reforma el doble enlace con el oxígeno y se libera el extremo C del péptido. Escinde preferentemente los enlaces peptídicos en el extremo carbonílico de los residuos de aminoácidos con pequeñas cadenas laterales hidrofóbicas como glicina , valina , leucina , isoleucina y alanina . La amplia especificidad de las elastasas por cadenas laterales no aromáticas sin carga puede explicar su capacidad para degradar la elastina nativa. ^{[ 11 ]}

La elastasa 1 pancreática humana (E1) no se degrada durante el tránsito intestinal, por lo que su concentración en las heces refleja la función pancreática exocrina. En caso de inflamación del páncreas, la E1 se libera al torrente sanguíneo. Por lo tanto, la cuantificación de la elastasa 1 pancreática en suero permite diagnosticar o descartar la pancreatitis aguda. ^{[ 12 ]}

Indicaciones principales:

• Diagnóstico y exclusión de la insuficiencia pancreática exocrina causada por, por ejemplo, pancreatitis crónica , fibrosis quística , diabetes mellitus , colelitiasis (cálculos biliares), retraso del crecimiento , cáncer de páncreas , estenosis papilar.
• Seguimiento de pacientes con insuficiencia pancreática leve o moderada.
• Diagnóstico y exclusión de la afectación pancreática en, por ejemplo, síntomas gastrointestinales, dolor abdominal, osteoporosis . ^{[ 13 ]}

Método de detección:

• ELISA tipo sándwich con dos anticuerpos monoclonales altamente específicos para la elastasa 1 pancreática humana.
• El kit ELISA se basa en una placa de microtitulación (formato de 96 pocillos) con 12 tiras individuales rompibles de 8 pocillos cada una, aptas para hasta 42 muestras por duplicado.

Concentración de referencia para interpretar los resultados de la elastasa pancreática: Para adultos y niños después del primer mes de vida.

• Valores > 200  μg de elastasa/g de heces indican una función pancreática exocrina normal.
• Valores de 100-200  μg de elastasa/g de heces sugieren insuficiencia pancreática de leve a moderada.
• Valores < 100  μg de elastasa/g de heces indican insuficiencia pancreática exocrina. ^{[ 14 ]}

• Elastasa pancreática en los Encabezamientos de Materias Médicas (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.
• Resumen de toda la información estructural disponible en el PDB para UniProt : P00772 (elastasa pancreática) en el PDBe-KB .

Este artículo incorpora texto de la Biblioteca Nacional de Medicina de los Estados Unidos , que es de dominio público .