Viejas y nuevas dianas terapéuticas: endocanabinoides y SFRP4 Hola de nuevo. Hoy miércoles 25 hablaremos sobre el efecto y la importancia del sistema endocanabinoide en el metabolismo periférico, y sobre la proteína de secreción asociada a frizzled SFRP4, potencial biomarcador útil para estimar el grado de degradación del páncreas en pacientes diabéticos tipo 2. Entendemos por endocanabinoides aquellos agonistas endógenos para los receptores de canabinoides de tipo CB1 y CB2. Entre ellos, los dos compuestos más ampliamente estudiados son la anandamida y el 2-araquidonoil glicerol, lípidos derivados de fosfolípidos adheridos a ácido araquidónico. Ambos compuestos son producidos y liberados de forma inmediata para la activación local de sus receptores. Normalmente se sintetizan en respuesta a un aumento intracelular del calcio y sirven para restaurar la homeostasis local tras una situación de estrés, un exceso de actividad neuronal, el daño celular o la inflamación. Sin embargo, En una situación de desequilibrio homeostático prolongado el sistema endocanabinoide puede verse comprometido y sobre reaccionar al estímulo original. En la ponencia del profesor Vincenzo Di Marzo, que trabaja en endocanabinoides desde 1994, se enumeraban de forma exhaustiva los aspectos más destacados de la interacción entre este sistema, la regulación del apetito y el control del metabolismo lipídico y glucídico en tejidos periféricos. En lo referente al efecto central de los endocanabinoides, ya en el 2002 los estudios realizados por el equipo del Dr. Di Marzo demostraban que cambios en la alimentación modificaban la producción de endocanabinoides en diferentes áreas del cerebro. El ayuno prolongado, concretamente, aumentaba la síntesis de estos compuestos, especialmente el 2- araquidonoil glicerol. De hecho, su inyección bilateral en el cerebro de roedores inducía el impulso a alimentarse, una reacción que podía ser bloqueada mediante antagonistas de CB1. Evidencias más recientes han puesto de relieve la capacidad de estas moléculas para regular la actividad hipotalámica y la secreción de efectores tanto orexi como anorexigénicos. Además, el sistema endocanabinoide condiciona la conducta a través de su interacción con receptores dopaminérgicos y opiodérgicos, que promueven la mayor apetencia por alimentos agradables al paladar. De esta forma, el bloqueo específico de CB1 mediante fármacos como el rimonabant condicionaba hipofagia y anulaba la capacidad orexigénica de la ghrelina. Sin embargo, comentaba este autor que la activación de CB1 puede condicionar una reacción similar, dependiendo del tipo de axones en los que el receptor se exprese: en neuronas glutamatérgicas, el estímulo de CB1 induce el apetito, pero el mismo receptor en terminales GABAérgicos promueve la sensación de saciedad e hipofagia.
En lo referente al sistema endocanabinoides en tejidos periféricos, la estimulación del receptor CB1 promueve la lipogénesis y la diferenciación de los adipocitos a través de PPARγ. En el tejido adiposo, además de inducir la adipogénesis, los endocanabinoides inhiben la lipólisis, la actividad mitocondrial y la oxidación de ácidos grasos. De acuerdo con los estudios del Dr. Di Marzo, como en el sistema nervioso central, la desregulación periférica del sistema endocanabinoide en pacientes obesos puede tener repercusiones negativas sobre el metabolismo. En el tejido adiposo visceral puede originar una excesiva acumulación de grasa, con los consiguientes problemas de resistencia a la insulina e inflamación. Respecto al metabolismo glucídico, experimentos in vivo con roedores han demostrado que, en el hígado, el incremento de CB1 y la síntesis de endocanabinoides inducen resistencia a la insulina y la síntesis y liberación de grasas. En el músculo los endocanabinoides también favorecen la resistencia a la insulina, y, en el páncreas, la producción en exceso de insulina, que puede conducir a la hipertrofia y apoptosis de la célula beta.
Siguiendo con la caracterización del sistema endocanabinoide en tejidos periféricos, la presentación del profesor George Kunos, colaborador habitual del anterior ponente, se centraba en su publicación más reciente, un Nature Medicine de este mes de Agosto. El profesor Kunos empezaba su presentación lamentando la pérdida de interés en el sistema endocanabinoides debido a problemas del pasado, como los que planteó en su momento el ensayo clínico con rimonabant del estudio RIO y sus diferentes variantes. El profesor Kunos ha recogido el relevo, apostando por compuestos que, a diferencia de sus predecesores, no penetran en el cerebro. De esta forma, se pretende aprovechar las propiedades beneficiosas del bloqueo del sistema endocanabinoide periférico driblando los efectos secundarios sobre el sistema nervioso central. Con este propósito, estos autores han desarrollado nuevos compuestos como el JD5037, inhibidores de CB1 que prácticamente no penetran en el cerebro, y están estudiando en detalle la capacidad terapéutica de los mismos. Mediante tratamientos con estos compuestos, Kunos y colaboradores demostraban que, pese a no haber pérdida de peso, las ratas diabéticas tratadas mostraban una reducción significativa en la expresión de marcadores para la esteatosis hepática y un descenso de la hiperglucemia. Según sus hallazgos, el bloqueo periférico del receptor CB1 posponía la pérdida de la función pancreática y la aparición de diabetes en modelos murinos.
El bloqueo del receptor para endocanabinoides suponía además una reducción en la infiltración y activación de macrófagos M1 en el páncreas. La presencia de la proteína ASC, necesaria para el ensamblaje del inflamasoma, se veía comprometida en las ratas tratadas con el agonista reverso no penetrante LD5037, y las concentraciones de adiponectina circulante y la expresión de sus receptores en tejidos periféricos aumentaban hasta niveles similares a los del roedor control. En sucesivos experimentos, el grupo del Dr. Kunos demostraba que la apoptosis de macrófagos inducida mediante clodronato mejoraba el perfil de expresión de componentes del inflamasoma en el páncreas y reducía la expresión de endocanabinoides como la anandamida. Por otro lado, la inhibición específica en macrófagos del receptor CB1 mediante partículas RNA de interferencia evitaba la aparición de hiperglucemia y mantenía intacta la expresión de insulina. Para definir mejor las células responsables del efecto mediado por receptores CB1 en páncreas, Kunos y colaboradores testaron in vitro el efecto de la anandamida en macrófagos y células pancreáticas productoras de insulina. En los primeros, pero no en las últimas, la anandamida aumentaba la secreción de factores proinflamatorios y la expresión de componentes del inflamasoma como la caspasa-1. Con estos compuestos y mediante experimentos con ratas diabéticas y cultivos in vitro, el Dr. Kunos y su equipo demostraban que el fallo en la célula beta-pancreática no está directamente asociado al receptor CB1 de la célula β-pancreática sino a la infiltración de macrófagos M1 en el tejido pancreático. En estos últimos, el sistema endocanabinoide origina la activación del inflamasoma, un complejo proteico que participa en la activación de la caspasa-1 y la liberación proteolítica de la interleukina-1β, responsable última de la apoptosis en la celula β-pancreática.
Entre las ponencias de la tarde, me gustaría destacar el trabajo del Dr. Anders Rosengren, de Seattle, identificando y caracterizando la proteína de secreción asociada a frizzled SFRP4. La estrategia del grupo del Dr. Rosengren empezaba con una aproximación genómica basada en el análisis mediante microarray del perfil de expresión completo en islotes pancreáticos. En su estudio, recientemente publicado en Cell Metabolism, este grupo consiguió obtener datos de expresión en células pancreáticas de 48 donantes, 10 de ellos con diabetes tipo 2. La lectura de estos resultados la realizaron mediante un algoritmo que consideraba la coexpresión entre pares de genes como componente principal. Los perfiles de coexpresión resultantes mostraban la network característica de perfiles biológicos y permitía la identificación de hasta 17 módulos. Ente estos, un único módulo de 174 genes presentaba mayores valores en pacientes diabéticos que en sujetos control y se asociaba significativamente con los valores de hemoglobina glicosilada y la secreción de insulina. Este módulo estaba enriquecido en genes vinculados a la interleukina 1 y su receptor entre otros. A continuación priorizaron los genes del módulo asociado a diabetes mediante información topológica. De esta forma y a través de un análisis bioinformático exhaustivo, destacaba la asociación específica y robusta de SFRP4 con diabetes tipo 2. Este factor, el SFRP4, es un regulador extracelular de la vía Wnt relacionado con el desarrollo de cáncer y el metabolismo fosfato y por primera vez se vinculaba a diabetes. (Entra Figura 4 En lo referente a la validación experimental, estos investigadores trataron islotes pancreáticos con SFRP4 recombinante durante 24 h. A continuación, los estimulaban con altas concentraciones de glucosa. El efecto dosis-dependiente del tratamiento con SFRP4 mostraba una fuerte inhibición de la secreción de insulina. El tratamiento en cuestión no tenía efecto relevante sobre la secreción basal, la producción de la hormona o la viabilidad de la célula β-pancreática. Las células β-pancreáticas liberan insulina mediante un mecanismo dependiente de calcio. El tratamiento con SFRP4 reducía la activación de estos canales y la exocitosis de insulina sin modificar la sensibilidad de los mismos, de lo que se deducía que el tratamiento no degradaba el mecanismo. Mediante determinaciones radiométricas, el grupo del Dr. Rosengren detectó también la menor actividad eléctrica de las células tratadas con SFRP4, una menor respuesta del calcio a concentraciones de glucosa ascendentes y menor secreción de insulina. sale Figura 4). Además, las células tratadas segregaban menos insulina en respuesta a altas concentraciones de potasio, con lo que se llegó a la conclusión de que SFRP4 inhibe la secreción de insulina a través de mecanismos independientes del potasio y relacionados con la despolarización celular y el flujo de calcio.
Por otro lado, el silenciamiento de SFRP4 en células β-pancreáticas reducía la presencia de este factor en el medio de cultivo y aumentaba el influjo de calcio más de un 60% y la exocitosis en más de un 40. En células β-pancreáticas cultivadas in vitro el silenciamiento de SFRP4 aumentaba la secreción de insulina en un 25%. Mediante inmunofluorescencia y análisis de expresión y secreción, el grupo del Dr. Rosengren demostraba también la acumulación de este factor en gránulos de secreción de células β y α pancreáticas, y que tanto la expresión como liberación del SFRP4 de estos gránulos dependía del efecto inflamatorio de la interleukina 1β. En la última parte de su estudio, el grupo del Dr. Rosengren verificaba el efecto in vivo del SFRP4 demostrando su capacidad para inducir resistencia a la insulina y reducir la secreción de insulina en ratones.
Ya en humanos, estos autores pudieron comprobar un aumento significativo en las concentraciones circulantes de SFRP4 en sujetos diabéticos respecto a individuos sanos. Curiosamente, los sujetos sanos que más tarde desarrollaron diabetes mostraban concentraciones más altas que aquellos sujetos control que no desarrollaron la enfermedad. De hecho, los sujetos sanos que mostraban concentraciones de SFRP4 circulante por debajo de la mediana en la primera visita desarrollaron diabetes en un 9%, mientras que aquellos con concentraciones superiores lo hicieron en un 37% de los casos. Este hallazgo, junto a todo lo demás, sugiere al autor la utilidad potencial del SFRP4 circulante para detectar de forma prematura la inflamación sistémica del islote pancreático y los sujetos de mayor riesgo de padecer diabetes tipo 2. Así pues, a través de estos tres autores, vemos el sistema endocanabinoides puesto de nuevo de moda, y el SFRP4, como un novedoso y prometedor factor detectado y vinculado a la diabetes a través de las nuevas tecnologías biológicas y bioinformáticas. Viejas y nuevas dianas terapéuticas en las que se sigue indagando para comprender qué ocurre y desarrollar nuevas y mejores terapias contra la diabetes. Un saludo a todos.