Acs y Fosfodiesterasa en El Sistema Cardiovascular
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RESUMEN El AMPc ha sido considerado como un segundo mensajero, el cual está implicado en la transducción de señales mediante la activación de una proteína G heterotrimerica y del efector, la adenilato ciclasa transmembrana. Pero el descubrimiento de la Adenilato ciclasa soluble como posible productor de AMPc, cuya fuente es distinta a la adenilato ciclasa transmembrana; dan un enfoque distinto en la señalización celular y las diversas funciones que ésta proporciona al sistema cardiovascular como posible apoptotico en células endoteliales coronarias y cardiomiocitos. Por otro lado un regulador de la intensidad de la señalización del AMPc, la Fosfodiesterasa, la cual en sus múltiples Isoformas, mediante sus diferentes propiedades catalíticas, afinidades para el AMPc modularan los niveles del mismo. A la vez inquirir en la influencia de la Fosfodiesterasa en el sistema cardiovascular. Presentado por: Nancy Yanett Limache Condori Palabras Claves: Adenosina 3',5'-monofosfatocíclico, Adenil ciclasa, Fosfodiesterasa, cardiomiocitos, fosforilación, compartimentalización.
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RESUMEN
El AMPc ha sido considerado como un segundo mensajero, el cual está implicado en la
transducción de señales mediante la activación de una proteína G heterotrimerica y del
efector, la adenilato ciclasa transmembrana. Pero el descubrimiento de la Adenilato
ciclasa soluble como posible productor de AMPc, cuya fuente es distinta a la adenilato
ciclasa transmembrana; dan un enfoque distinto en la señalización celular y las diversas
funciones que ésta proporciona al sistema cardiovascular como posible apoptotico en
células endoteliales coronarias y cardiomiocitos.
Por otro lado un regulador de la intensidad de la señalización del AMPc, la
Fosfodiesterasa, la cual en sus múltiples Isoformas, mediante sus diferentes
propiedades catalíticas, afinidades para el AMPc modularan los niveles del mismo. A la
vez inquirir en la influencia de la Fosfodiesterasa en el sistema cardiovascular.
Presentado por: Nancy Yanett Limache Condori
Palabras Claves: Adenosina 3',5'-monofosfatocíclico, Adenil ciclasa, Fosfodiesterasa,
cardiomiocitos, fosforilación, compartimentalización.
ACCION DE LA ADENILATO CICLASA SOLUBLE Y FOSFODIESTERASA EN LA SEÑALIZACION DEL AMPC EN EL SISTEMA CARDIOVASCULAR
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INTRODUCCION
Una importante vía de señalización
intracelular común se basa en el segundo
mensajero adenosina 3',5'-monofosfatocíclico
(AMPc). Este pleiotrópico convierte la señal
de una gran variedad de estímulos
extracelulares en respuestas celulares
específicas.
El AMPc está involucrado en el mecanismo
de acción y en procesos de transducción de
la señal de múltiples moléculas como son
hormonas, neurotransmisores, citoquinas y
factores de crecimiento. Debido a la gran
variedad de moléculas que median su acción
vía AMPc, este se encuentra implicado en
procesos tan diversos como la contracción
muscular, la exocitosis, procesos
metabólicos, neurotransmisión, crecimiento,
agregación plaquetaria, diferenciación
celular, transformación de fibroblastos,
síntesis de esteroides en el ovario,
movilización de la glucosa en el hígado o
desarrollo embrionario. (1)
Cuando las hormonas y los
neurotransmisores se unen a receptores
acoplados a proteínas G (GPCRs) y
desencadenan la liberación de la subunidad
α de la GS del complejo de proteína G
heterotrimérica, la subunidad α de la GS
activa la adenilato ciclasa (AC), una enzima
unida a la membrana plasmática que cataliza
la conversión de ATP a AMPc. Las
fosfodiesterasas (PDEs) son
metalohidrolasas que catalizan la ruptura de
AMPc en 5’-AMPinactivo, modulando así la
duración y la intensidad de la respuesta del
AMPc intracelular.
Se ha demostrado que muchas vías de
señalización en el tejido cardíaco
(cardiomiocitos) y en la vasculatura (células
endoteliales y células musculares lisas)
implican AMPc como segundo mensajero.
Un gran número de hormonas señalizan a
través de un cambio en los niveles de AMPc
en los cardiomiocitos, cada una con un perfil
único de efectos corriente abajo. Esta lista
incluye la adrenalina, prostaglandinas E1
(PGE1) y E2, glucagón, péptido similar al
glucagón tipo 1 (GLP-1), adenosina,
acetilcolina, endotelina y urocortina.
El AMPc puede actuar a través de cuatro
efectores (actualmente conocidos): la
proteína quinasa A (PKA), la proteína de
intercambio activada por AMPc (Epac), los
canales iónicos regulados por nucleótidos
cíclicos y las PDEs. El mejor estudiado de los
efectores de AMPc en el corazón es la PKA,
una serina/treonina quinasa compuesta de
dos subunidades reguladoras (R) y dos
subunidades catalíticas(C). Las dos
isoformas de la subunidad R (RI y RII)
clasifican a la PKA en cualquiera de las
isoformas PKA-RI o PKA-RII. Cuando el
AMPc se une a las subunidades R (dos
moléculas de AMPc para cada subunidad R)
las subunidades C se liberan y
desencadenan una serie de cascadas de
señalización a través de la fosforilación de
los residuos de serina y treonina.
En el sistema cardiovascular, la PKA controla
el tono vascular a través de la regulación de
canales de K+ y la modulación de la
sensibilidad al Ca2+
del aparato contráctil de
las células del músculo liso, y la
permeabilidad vascular a través de la
fosforilación de la cadena ligera de la miosina
en las células endoteliales.
ADENILATO CICLASA
La AC es una proteína de membrana. Es un
monómero formado por el conjunto de dos
dominios con seis hélices transmembrana
cada uno, alternados con dos dominios
catalíticos intracelulares; a estos dos
dominios se les nombró C1 y C2. La
estructura cristalina de la AC hace pensar
que uno de estos dominios catalíticos es el
centro de unión de forskolina (FK), una droga
hipotensora que funciona como activador
directo de la AC, y el otro une al sustrato
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(ATP) junto con dos molecular de Mg2+ para
formar AMPc. (2)
Figura 1. Estructura de la adenilato ciclasa
La actividad de esta enzima está controlada
por receptores estimuladores e inhibidores, a
través de proteínas Gs y Gi,
respectivamente. Hasta la fecha, se han
descrito diez isoformas de AC diferentes,
designadas AC1-AC9, y una soluble (ACs).
Todas ellas, excepto la ACs, serán activadas
o inhibidas por una proteínas G. La ACs, sin
embargo, se encuentra en el citoplasma y se
activa por bicarbonato. (3)
Tabla1.
La localización
tisular y
funciones
reguladas por
las distintas
isoformas de
AC en
mamíferos.
Asimismo, todas las isoformas, excepto la
AC9, son estimuladas por forskolina (FK), un
diterpeno, que proviene de la planta Coleus
forskohlii. (3)
ADENILATO CICLASA SOLUBLE
La ACs es una nueva clase de adenilato
ciclasa(s), diferente de las adenilato ciclasa
transmembrana (ACtms), que ocupa un nicho
único en la señalización del AMPc.
La expresión heteróloga y la caracterización
bioquímica reveló diferencias entre la ACs y
las ACtms, incluyendo la activación única de
la ACs por los bicarbonatos (HCO3-) y el
calcio y la sensibilidad única de moduladores
farmacológicos y genéticos
Los estudios revelaron que la ACs juega un
papel fundamental en la fisiología de los
espermatozoides y también participa en las
vías de señalización de los distintos tejidos
somáticos, entre ellos el páncreas, cerebro,
riñones y los pulmones.
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Fig. 2. Dos fuentes de AMPc en células de mamíferos. Características únicas diferencian las 9
adenilato ciclasa transmembrana (ACtms) de la única familia de isoformas de adenilato ciclasa
soluble (ACs). Estas diferencias las equiparán para desempeñar distintas funciones en la
señalización del AMPc. C1a y C2a refieren los 2 dominios catalíticos de las ACtms
Un atributo clave de la ACs que la define
como un nuevo elemento constituyente en la
fisiología del AMPc es su capacidad de estar
localizada en todo el citoplasma y en
organelas. Mientras que las ACtms están
restringidas a la membrana plasmática y, en
consecuencia son muy adecuadas para
transducir señales extracelulares, la ACs está
especialmente preparada para servir como
una fuente local para la señalización de
AMPc dentro de la célula, como un sensor
para cambios intracelulares.
Por otra parte, el trabajo reciente de Acin
Pérez et al. muestra que la ACs regula la
fosforilación oxidativa en las mitocondrias,
situando potencialmente a la ACs dentro de
cada tipo de célula. En cada uno de estos
sistemas, las funciones de la ACs se basan
en su activación por HCO3- y/o calcio.
En las mitocondrias, la ACs media el
acoplamiento de la cadena de transporte de
electrones con la respiración celular a través
de los niveles de residuos metabólicos
producto del dióxido de carbono (CO2), que
está en equilibrio instantáneo con el HCO3-
debido a la presencia de anhidrasas
carbónica.
En los espermatozoides, está involucrada en
la inducción de la motilidad hiperactivada al
encontrarse con los fluidos ricos en
bicarbonato de los aparatos reproductores
masculino y femenino.
La hiperactividad inducida en los
espermatozoides es debido a un aumento de
AMPc por la activación de la ACtms, y a la
activación de la PDE, regulada, a su vez,
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Fig. 3. Modelo de los eventos moleculares que inducen la activación y la hiperactivacion
del flagelo.
por la subunidad alfa de la proteína G y por
Ca++ /CaM (calmodulina) respectivamente.
La forma soluble de la adenilil ciclasa (ACs)
también produce AMPc, y en mayores
cantidades que la ACtms debido a que es
independiente de proteína G. Esta ACs es
dependiente de bicarbonato (HCO3-), que
ingresa por mediación del cotransportador
Na+/HCO3-. El Ca++ también ingresa a
través del CatSper (canales catiónicos
específicos del esperma). (4)
FUNCIONES DE LA ACs EN EL
SISTEMA CARDIOVASCULAR
Los estudios realizados por el grupo de
Ladilov describen el papel de la ACs en una
vía de señalización apoptótica en las células
endoteliales coronarias y en los
cardiomiocitos. A raíz de la isquemia, el
AMPc generado de la ACs activa a la PKA
que fosforila al Bax miembro de la familia
pro-apoptótica Bcl-2. Esto causa la
translocación de Bax a la mitocondria,
curiosamente, se encontró que la ACs
también se traslada a la mitocondria. Tras la
reperfusión, la vía mitocondrial de la
apoptosis se activa, con el estereotipo de
producción de especies reactivas
del oxígeno, la liberación del citocromo-c, y la
escisión de la caspasa 9/3.
Otro trabajo reciente del grupo de Ladilov,
paradójicamente, describe que el transporte
de HCO3-
en las células endoteliales
coronarias durante la isquemia suprimió, más
que inducir, la apoptosis mitocondrial.
Consistentemente, el trabajo en células del
endotelio corneal por Li et al. encontró que la
ACs activada por HCO3-protege contra la
apoptosis mitocondrial.
La ACs también juega un papel no apoptótico
en las mitocondrias. Recientemente, se ha
demostrado que la ACs estuvo presente en
una vía de señalización única totalmente
contenida en el interior de la matriz
mitocondrial. A medida que los
requerimientos energéticos de una célula
aumentan, tales como la contracción más
rápida y más fuerte del cardiomiocito en
respuesta a la adrenalina, se requiere una
mayor producción de ATP. El acoplamiento
de la producción de ATP a través de la
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fosforilación oxidativa con la utilización de los
nutrientes es importante para evitar la
acumulación de especies reactivas del
oxígeno. Se ha demostrado que el
CO2/HCO3-
generado por el ciclo de Krebs
estimula la ACs localizada
intramitocondrialmente. El AMPc resultante
activa a la PKA, que aumenta la actividad de
la cadena de transporte de electrones.
Inicialmente, se mostró que esta cascada
existía exclusivamente en las mitocondrias
de hígado, pero recientemente se ha
demostrado que se distribuye más
ampliamente. Se ha confirmado la existencia
de la cascada de señalización CO2-ACs-
PKA-complejo IV en las mitocondrias del
corazón. Debido a que los cardiomiocitos son
quizás las células más exigentes de energía
en el cuerpo, y por lo tanto la actividad
metabólica y la regulación son
fundamentales, podemos predecir que esta
cascada funciona al menos en
cardiomiocitos.
Temas recurrentes que aparecen sugieren
áreas potenciales donde la ACs puede
contribuir al marco de la señalización de
AMPc dentro de los cardiomiocitos, las
células endoteliales, y las CMLVs.
Los principales reguladores del tono vascular
son la inervación simpática (noradrenalina),
la inervación parasimpática (acetilcolina), los
niveles circulantes de las hormonas como la
adrenalina, y los niveles locales de
metabolitos. Cuando un músculo trabaja,
produce desechos metabólicos, tales como el
CO2, ADP, K+ extracelular, y ácidos
orgánicos, que necesitan ser aclarados.
Debido a la presencia ubicua de numerosas
anhidrasas carbónicas, el CO2 y el HCO3-
están constantemente en equilibrio, tanto
dentro como fuera de las células. Por lo
tanto, los niveles de HCO3- aumentarán
proporcionalmente al aumento del CO2, y ya
que la ACs es la únicamente activada por
HCO3-, parece posible que la ACs podría
mediar la vasoregulación inducida por el CO2.
Otra posible función que la ACs puede jugar
en el sistema cardiovascular es la regulación
de la formación de la barrera endotelial. Hay
claras diferencias en la respuesta a la
acumulación de AMPc cuando se ocurre en
la membrana plasmática frente en el
citoplasma de las células endoteliales.
Los grupos de AMPc producidos cerca de la
membrana plasmática aumentan la
resistencia de la barrera endotelial.
FOSFODIESTERASAS
Las fosfodiesterasas de nucleótidos cíclicos
(PDE) son metalohidrolasas que hidrolizan
los nucleótidos cíclicos a sus
correspondientes 5’-nucleosidos monofosfato
en presencia de cationes divalentes. Estas
enzimas pueden ser específicos de AMPc,
GMPc o bien pueden utilizar ambos
sustratos. (1)
La PDE posee un dominio catalítico
altamente conservado que alberga el sitio de
unión de nucleótidos cíclicos y un dominio
NH2-terminal menos conservado que le
confiere diferentes propiedades reguladoras
para cada familia y para las isoformas
individuales. La porción NH2-terminal de la
enzima puede experimentar acontecimientos
de fosforilación/desfosforilación, unión de
Ca2+
/Calmodulina, y la unión alostérica de
GMPc y puede mediar interacciones con
otras proteínas.
Las PDEs son las únicas enzimas
comprometidas con la degradación del AMPc
y por lo tanto son buenos candidatos para
cumplir con la tarea de regular la difusión
espacial de las señales de AMPc.
Las PDEs se subdividen en 11 familias
(PDE1-11), codificadas por 21 genes
diferentes.
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Tabla 2. Principales Características de las familias fosfodiesterasas.
La cromatografía de intercambio ionico, fue la
técnica que permitió clasificar por primera
vez las diferentes PDE en función de su
orden de elución. (1)
Pero este sistema de clasificación resulto ser
limitado y confuso debido a la aparición de
nuevos PDE que cada vez eran más
homólogos entre ellas. De esta manera se
creó un comité regulador de la nomenclatura
y los criterios de clasificación para poder
englobar las nuevas PDE que iban
apareciendo gracias a la biología molecular.
La actual nomenclatura se indicaría de la
forma siguiente:
rPDE4B2
donde r indica la especie, en este caso rata
(si se trata de otra especie encontramos HS
para homo sapiens, M para monkey, m para
mice…), PDE4 la familia, B el gen dentro de
la familia y 2 la variable de splicing. (1)
Las isoformas de la PDE muestran no sólo la
diferente distribución tisular, sino también las
diferentes localizaciones intracelulares
La PDE1, PDE2, PDE3, PDE10 y PDE11 son
PDEs de doble especificidad, ya que se
degradan tanto AMPc como GMPc: la PDE4,
PDE7 y PDE8 específicamente degradan el
AMPc, mientras que la PDE5, PDE6 y PDE9
específicamente degradan GMPc.
La PDE1, PDE3, PDE4 y PDE5 contienen
sitios de fosforilación para varias quinasas.
La PDE1 también contiene sitios de unión
para Ca2+
/Calmodulina, y los estímulos que
aumentan o disminuyen el Ca2+
intracelular
afectan profundamente a su actividad. La
PDE2, PDE6 y PDE9 contienen sitios de
unión alostéricos para GMPc, llamados
dominios GAF.
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La fosfodiesterasa 2 se expresa en
el cerebro y en una menor cantidad en
el corazón, placenta, pulmones, músculo
esquelético, riñón y páncreas. Se une a dos
cationes metálicos divalentes por subunidad.
El sitio 1 es ocupado preferentemente por
iones zinc, mientras que el sitio 2 tiene
preferencia por los iones
magnesio y manganeso. Contiene dos
dominios tipo GAF. El dominio GAF1
funciona como un dominio de dimerización,
mientras que el dominio GAF2 se une al
GMPc que causa la activación alostérica de
la enzima.
El NH2-terminal de la PDE2A1 es más
hidrófilo que el de la PDE2A2 o PDE2A3 y
muestra distribución citosólico. La PDE2A2
se localiza en las mitocondrias
La PDE2A3 se localiza en las membranas
sinápticas. Contiene dos regiones NH2-
terminal hidrofóbicas (NHR1 y NHR2) que
mantiene la asociación a la membrana
La PDE4A1 contiene un dominio NH2-
terminal (TAPAS-1) que interactúa con el
ácido fosfatídico y mantiene la inserción en la
membrana. PDE4A5 está orientada a la
membrana celular a través de la región
conservada 2 corriente arriba.
Recientemente, se ha demostrado que los
miembros de la familia de la PDE4 se unen a
la pequeña proteína de choque térmico
(Hsp20). Se ha demostrado que la Hsp20 es
una chaperona intracelular que ejerce efectos
cardioprotectores.
La Hsp20 protege a los cardiomiocitos de la
apoptosis, recientemente se ha demostrado
que la PDE4 se une directamente a la Hsp20
y controla los niveles de AMPc en todo el
complejo Hsp20.
La inhibición de la PDE4 o la ruptura del
complejo Hsp20-PDE4 a través de un péptido
competitivo específico aumentan la
fosforilación de la Hsp20 mediada por PKA y
promueve su función cardioprotectora en un
modelo de hipertrofia inducida por β-
agonistas.
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Fig. 5. Las fosfodiesterasas (PDEs) controlan dinámicamente las señales del AMPc en
diferentes compartimentos subcelulares. Las PDEs se dirigen a diferentes dominios
intracelulares y complejos de señalización. Controlan fuentes localizadas de AMPc y, en
consecuencia, la actividad de los efectores del AMPc, como la proteína quinasa A (PKA) y proteína
de intercambio directamente activada por el AMPc (Epac). La presencia y la actividad de PDEs
individuales en sitios específicos pueden variar de acuerdo a las necesidades específicas de la
célula, y las PDEs pueden ser reclutadas o liberadas de los complejos de señalización específicos
en diferentes momentos y en diferentes lugares, en respuesta a diferentes estímulos. Por ejemplo,
en la estimulación β-adrenérgica la PDE4D5 es reclutada con la β-arrestina en la membrana
plasmática, mientras que en la elevación de AMPc las isoformas PDE4D3 y PDE4C2 son liberadas
desde el gen interruptor de la esquizofrenia 1 (DISC-1). Además, dependiendo de las propiedades
reguladoras de cada isoforma, la actividad local catalítica de las PDEs individuales pueden cambiar
después de eventos específicos, tales como la fosforilación o la concentración de Ca2+
o las
fluctuaciones de GMPc. Un ejemplo interesante es dado por el complejo proteína quinasa de
anclaje muscular selectiva (AKAPm)-PKA-PDE4D donde los niveles de AMPc están regulados por
una fuente de control negativo que implica la fosforilación y la activación de la PDE4D. Las fuentes
de AMPc están representadas como óvalos sombreados de rojo. C; subunidad catalítica de la PKA;
R, subunidad reguladora de la PKA; β-AR, receptor β-adrenérgico.
La interacción de algunas PDEs con otras
proteínas puede afectar a las propiedades
catalíticas y reguladoras de la enzima. La
PDE1, por ejemplo, está regulada por la
unión de Ca2+
/Calmodulina al terminal NH2de
la enzima, lo cual resulta en un aumento de
hasta 10 veces en su actividad enzimática.
Las PDEs, por lo tanto, parecen estar
estratégicamente posicionadas o reclutadas
en determinados dominios subcelulares de
acuerdo a necesidades específicas, y la
existencia de una multiplicidad de isoformas
de PDEs sugiere que pueden coexistir
muchas combinaciones diferentes de
complejos de señalización en la misma célula
para suministrar el control adaptado a
dinámicas localizadas de AMPc.
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Fig. 6. Representación esquemática de las familias de PDEs expresadas en el sistema
cardiovascular. UCR, región conservada corriente arriba; PAS, dominio Per-ARNT-Sim;
GAF, PDEGMPc vinculante, Anabaena adenilato ciclasa, y EscherichiacoliFhlA, Ca2+
/CaM,
dominios Ca2+
/Calmodulina vinculantes; Pi, fosfato inorgánico
LAS PDEs Y LA
COMPARTIMENTALIZACIÓN DE
LA SEÑALIZACIÓN MEDIADA POR AMPC
En el sistema cardiovascular, se sabe que se
expresan ocho familias de PDE, PDE1, -2, -3,
-4, -5, -7, -8 y -9, y la expresión de diferentes
variantes y su abundancia relativa varía de
una especie a otra.
La PDE1 se expresa en el músculo cardíaco,
y se informó que está ausente en los miocitos
cardíacos, al menos en ratas una gran
cantidad de actividad hidrolítica de AMPc
estimulado por Ca2+
/Calmodulina en las
fracciones solubles del miocardio humano,
atribuida más tarde a la isoformaPDE1C.
La PDE2A, se localiza en la membrana
plasmática junto con las uniones de célula a
célula y en las líneas Z sarcoméricas. PDE2
es responsable de la degradación de una
porción grande del AMPc generado por la
estimulación de la β-AR y de mediar los
efectos inotrópicos negativos del óxido nítrico
(NO).
La PDE3 y la PDE4 representan el 90% de la
actividad hidrolítica total del AMPc y poseen
funciones distintas en el control de la
dinámica del AMPc. Imágenes en tiempo real
del AMP mostraron que la estimulación sobre
Iso, la inhibición de todas las PDE3s da lugar
a un pequeño incremento en el AMPc,
mientras que la inhibición parcial de la PDE4
es suficiente para generar un gran aumento
del AMPc, lo que sugiere que la PDE4 está
implicado en el control de una fuente de
AMPc generado tras la activación de las β-
ARs. Por el contrario, en presencia de FRSK,
la inhibición selectiva de la PDE3 genera una
respuesta del AMPc más grande que la
inhibición selectiva de la PDE4.
PDEs en el cruce entre las vías de
señalización del AMPc y GMPc
Gracias a su capacidad para degradar los
dos nucleótidos cíclicos y ser regulada por el
GMPc, algunas PDEs permiten una
interacción compleja entre las señales de del
AMPc y el GMPc.
La PDE1 está regulada principalmente por la
Ca2+
-Calmodulina y la especificidad por el
sustrato es significativamente diferente entre
las distintas isoformas con PDE1A y PDE1B,
mostrando una preferencia por la GMPc,
mientras que la PDE1C hidroliza los dos
nucleótidos cíclicos por igual.
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Fig. 7. La interacción AMPc/GMPc en los miocitos cardíacos. Las señales del GMPc pueden
modular el AMPc en una forma compartimiento selectivo. El GMPc puede modular la actividad
de la PDE2 y la PDE3 (activación de PDE2 y la inhibición de PDE3, respectivamente) y por lo
tanto puede modular la respuesta a las catecolaminas en compartimentos subcelulares
definidos. En los miocitos cardíacos, por ejemplo, la activación de la guanilato ciclasa soluble
(GCs) incrementa la señal de AMPc generada a la estimulación β-adrenérgica de forma
selectiva en el compartimiento de la PKA-RI a través de la inhibición de la PDE3 mientras que
disminuye el AMPc en el compartimiento de la PKA-RII a través de la activación PDE2. La
estimulación de guanilil ciclasa particulada (GCp) afecta el compartimiento de la PKA-RII y sólo
mitiga la respuesta del AMPc por la activación de la PDE2.
La PDE2 tiene una afinidad similar para
AMPc y GMPc. El GMPc también se une al
dominio GAFB de la PDE2, aumentando así
la velocidad de hidrólisis de AMPc en
aproximadamente seis veces.
Curiosamente, la PDE3 tiene una afinidad
comparable para el AMPc y GMPc, pero
debido a una menor tasa catalítica de GMPc
que el AMPc, la enzima es inhibida por
GMPc. Por lo tanto, el GMPc, por la actividad
moduladora de las PDEs, puede afectar a las
cascadas de señalización del AMPc.
Se ha demostrado que el efecto del GMPc en
la doble especificidad de las PDEs es
dependiente de la concentración. A una
concentración <50 nM, el GMPc inhibe la
PDE3; a una concentración entre 200 y 500
nM, el GMPc activa a la PDE2; y en
concentraciones de >1 µM, el GMPc también
afecta a la actividad de la PDE1.
En los miocitos ventriculares de rana, se
encontró que las bajas concentraciones de
GMPc aumentan la corriente del canal de
Ca2+
tipo L a través de la inhibición de la
PDE3, mientras que una mayor
concentración de GMPc reduce fuertemente
la corriente del LTCC a través de la
activación de la PDE2.
El GMPc en concentraciones más bajas
inhibe la PDE3 y con ello aumenta el AMPc,
mientras que a concentraciones más altas se
activala PDE2 y disminuye los niveles de
AMPc. Más recientemente, se ha demostrado
que el GMPc modula la respuesta de los
miocitos cardíacos a catecolaminas en un
compartimiento de manera selectiva.
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Los sensores de AMPc y GMPc fueron
diseñados para lograr una focalización
selectiva a los subcompartimentos en el que
la PKA-RI y PKARII normalmente están
localizados. Se encontró que la actividad de
la PDE3 se acopla principalmente con el
compartimiento de la PKA-RI, mientras que la
PDE2 actividad se encontró que se acopla
principalmente al compartimiento PKA-RII
La modulación de la actividad de la PDE
mediada por GMPc ha demostrado tener un
profundo impacto en la actividad de PKA y la
fosforilación de las dianas corriente abajo.
Se encontró que la actividad de la PKA se
redujo en los compartimentos de la PKA-RII
después de la estimulación tanto de la GCs y
la GCp, pero se incrementó de forma
selectiva en el compartimiento de la PKA-RI
por la activación de la GCs. Es importante
destacar que la disminución de la respuesta
a las catecolaminas en el compartimiento de
la PKA-RII fue acompañado por la
Fosforilación reducida de las dianas
involucradas en el sistema de acoplamiento
excitación-contracción y la disminución de la
contractilidad de los miocitos.
CONCLUSIONES
La Adenilato Ciclasa da un importante marco
de la activación del AMPc en el sistema
cardiovascular por su naturaleza intracelular,
a diferencia de la Adenil ciclasa
transmembrana y por ser activada
únicamente por el HCO3-
Gracias a la misma mediante estudios se
podrá revelar las múltiples funciones
cadiovasculares.
Por otro lado, las diversas Isoformas de la
Fosfodiesterasa generan múltiples complejos
de señalización del AMPc y las cuales están
distribuidas adecuadamente para la
regulación de esta señalización. Una
alteración al control de las señales de AMPc
daría como respuesta un cuadro patológico.
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