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Metabolismo del iodo, biosíntesis, transporte y metabolismo de hormonas tiroideasL. Krawiec (CNEA, CONICET)

Regulación de la función y del crecimiento de la glándula tiroides

Regulación de la función y del crecimiento de la glándula tiroides por la TSHG. Juvenal (CNEA, CONICET)

Papel de los factores de crecimiento en la regulación tiroideaM. Pisarev (CNEA, CONICET, Facultad de Medicina, UBA)

Acciones del iodo sobre la tiroides. Autorregulación tiroidea: su papel en condiciones normales y patológicasM. Pisarev (CNEA, CONICET, Facultad de Medicina, UBA)

Biología Molecular de los tumores tiroideos M. Pisarev (CNEA, CONICET, Facultad de Medicina, UBA)

Bases Moleculares de la Acción de las Hormonas TiroideasG. Juvenal (CNEA, CONICET)

TiroidesBases fisiológicas

Tiroides 7/11/05 5:30 PM

SINTESIS, LIBERACION, TRANSPORTE Y METABOLISMODE HORMONAS TIROIDEASLeon Krawiec

La tiroides es una glándula endocrina cuyas funciones varían de acuerdo a los períodos de la vida. Así enla infancia, estimula el crecimiento y la maduración de distintos sistemas, en tanto que en la etapa adultaregula el metabolismo de casi todos los sistemas. Estas acciones tienen lugar a través de las hormonas: ti-roxina (T4): 3,5,3’,5’– tetraiodo tironina y 3,5,3’ triiodo tironina (T3).

Tiroides. Bases fisiológicas

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SINTESIS Y LIBERACION

Los pasos necesarios para la síntesis y liberación de las hormonas tiroideas son: 1) Transporte activo deliodo en estado de ioduro, en la zona basal y apical del tirocito (unidad funcional); 2) Síntesis intracelularde la tiroglobulina (Tg) y acumulación de la misma en el lumen del folículo tiroideo; 3) Iodacion de los re-siduos tirosilo de la tiroglobulina en la zona apical del tirocito, produciendo monoiodotirosina (MIT) y diio-dotirosina (DIT); 4) Acoplamiento en la zona apical intraluminal de las iodotirosinas presentes en la tiroglo-bulina para formar T4 y T3; 5) Reabsorción de la tiroglobulina desde el lumen hacia el interior del tirocito;6) Proteolisis intracelular de la Tg con liberación de iodotirosinas e iodotironinas y posterior secreción a lasangre de las iodotironinas; 7) Deshalogenación intratiroidea de las iodotirosinas para reutilizar el ioduro li-berado y 8) Deshalogenación intra y extratiroidea de las hormonas tiroideas.

La síntesis de las hormonas tiroideas requiere la presencia de cuatro elementos fundamentales:

1) Iodo: Componente de los alimentos que absorbido como ioduro en el tracto gastrointestinal es trans-portado por el torrente sanguíneo hasta la tiroides donde penetra en el tirocito atravesando la membrana


basal del mismo. Una porción menor del iodo utilizado proviene del proceso catabólico de deshalogenaciónal que son sometidas las hormonas tiroideas en los distintos órganos de la economía.

El iodo en estado de ioduro se encuentra en trazas en los alimentos. La ingesta diaria en la dieta fluc-túa entre 100 y 300 mg. El mayor pool de iodo está en la tiroides (6 a 12 mg) y el 95% se encuentra orga-nificado.

En la sangre existe iodo orgánico e inorgánico. El 66% del ioduro circulante se excreta por el riñón, mien-tras que el 33% restante es captado por la tiroides en forma inorgánica, incorporándose luego en forma or-ganificada a las hormonas.

La tiroides, en condiciones fisiológicas, posee la capacidad de concentrar ioduro en una proporción de20 a 40 veces con respecto a la concentración plasmática. Este fenómeno requiere un transporte activo encontra de un gradiente electroquímico de ioduro y por ende la existencia de un transportador. La absorcióntiene lugar en la zona basolateral de la célula tiroidea. El transportador de ioduro (NIS) es del tipo simpor-ter y consiste en una proteína de membrana plasmática que acopla la translocación al interior del tirocitode sodio a favor y de ioduro en contra de sus respectivos gradientes electroquímicos (co–transporte Na/I).La energía necesaria es provista por la actividad de la adenosina trifosfatasa (ATPasa) que desplaza al sodio(hacia afuera) y al potasio (hacia adentro) en contra de sus gradientes electroquímicos.

Las glándulas salivares, la mama, la mucosa gástrica y del cuello uterino también concentran ioduro. Es-ta capacidad de concentrar ioduro en el tirocito es inhibida por perclorato y tiocianato (efecto que se utili-za en la prueba para el diagnóstico de defectos en la organificación del iodo). La concentración de ioduroen el tirocito resulta del balance entre la entrada desde el plasma y la salida hacia el lumen. El transportedel ioduro desde el tirocito hacia el lumen es realizado por la pendrina que favorece el intercambio de iodu-ro (eflujo del tirocito hacia el lumen) y cloruro (influjo del lumen hacia el tirocito). El interior de la célulatiene un potencial negativo. El plasma y el lumen poseen un potencial de 40–50 mV con respecto al inte-rior de la célula.

La captación de iodo es estimulada por la acción de la TSH e inhibida por ouabaína, que bloquea a laNa+K+ATPasa.

El iodo inorgánico corresponde a un 0.25% del total y proviene de 2 fuentes distintas: el de la circula-ción y el producido por deshalogenación intratiroidea.

CARACTERISTICAS GENERALES DE LA TIROGLOBULINA HUMANA

Peso Molecular 660 kd Coeficiente de sedimentación 19 S Cadenas polipeptídicas 2 Contenido de Hidratos de Carbono 10% del peso total Contenido de iodo 0.1 al 1% del peso total Residuos por molécula de 660 kd Aminoácidos 5496 Tirosina 134 Monoiodotirosina 5 Diiodotirosina 4.5 Tiroxina 2.5 Triiodotironina 0.7

2) Tiroglobulina (Tg): Es una glicoproteína sintetizada en el retículo endoplásmico del tirocito y a lacual se integran los hidratos de carbono en el aparato de Golgi, durante su transporte hacia la zona apical dela célula para formar parte, luego de atravesar la membrana, del coloide presente en el lumen del folículotiroideo.


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Esta glicoproteína, formada por 2 cadenas polipeptídicas con una masa molecular de 660.000 y un coe-ficiente de sedimentación de 19S, posee 134 tirosinas, de las cuales 18 participan de la biosíntesis hormo-nal. Su contenido de iodo fluctúa entre 0.1 y 1.1% (la mayor parte organificado).

La Tg con 0.52% de iodo posee el siguiente número de residuos por molécula: MIT: 6.45; DIT: 4.78; T4:2.28; T3: 0.29. Estos valores corresponden a 27 átomos de iodo por molécula, de los cuales 10 pertenecena hormonas tiroideas y 16 a iodotirosinas. La diferencia entre 27 y 26 se debe probablemente a la deiodina-ción producida durante la digestión proteolítica de la Tg.

3) Tiroperoxidasa (TPO): La peroxidasa tiroidea (P.M. 90.000) es una hemoproteína glicosilada en un10%, unida a la membrana apical de cara al lumen.

Esta enzima cataliza la incorporación del iodo a los grupos tirosilos de la tiroglobulina para la obtenciónde MIT y DIT y es, a su vez, la responsable del acoplamiento de MIT y DIT para originar la T3 o dos DIT pa-ra sintetizar T4. Para que se produzca el acoplamiento, las tirosinas iodadas deben necesariamente hallarsecercanas estéricamente dentro de la estructura de la tiroglobulina.

El ioduro captado por la glándula debe ser oxidado antes de poder actuar como agente iodante. Esta oxi-dación la cumple la TPO utilizando peróxido de hidrógeno (H2O2) como segundo sustrato.

4) Peróxido de hidrógeno: Generado por ThOX1 y ThOX2, que son dos glicoproteínas con masas molecu-lares de 180000 y 190000, pertenecientes a la familia de las NADPH oxidasas y que se encuentran localiza-das mayoritariamente en el citoplasma celular y en pequeña proporción en la superficie externa de la mem-brana plasmática apical del tirocito, cercanas a la tiroperoxidasa. El H2O2, aceptor de electrones, facilita laoxidación del iodo para su unión a la tirosina y el acoplamiento de los aminoácidos iodados merced a la ac-ción de la TPO. El sistema enzimático de NADPH oxidasa utilizaría a los piridin nucleótidos reducidos comodadores de hidrógeno.

La TPO no posee actividad catalítica en ausencia de H2O2. En folículos aislados de tiroides de rata, elH2O2 es generado en la superficie apical del tirocito.

El mecanismo bioquímico de formación de H2O2 es motivo de discrepancias entre dos grupos de investi-gadores. Ambos grupos coinciden en que la síntesis la produce la NADPH oxidasa antes mencionada comoThOX 1 y 2, en presencia de Ca++. Pero mientras el grupo francés (Pommier y col.) afirma que el O2 es redu-cido directamente por el NADPH, el grupo japonés (Ohtaki y col.) propone al anión superóxido (O–2) produ-cido por NADPH como intermediario de la reducción con posterior acción de la superóxido dismutasa paraoriginar el peróxido de hidrógeno en el citosol y pasaje posterior al lumen. El grupo francés propone una fla-voproteína (NADPH oxidasa) de localización apical que se activa cuando el Ca++ se une y anula a una pro-teína inhibitoria. La flavoproteína transferiría electrones del NADPH al O2 para formar H2O2 en el lado lumi-nal de la membrana apical.

De lo anterior surge que la síntesis de hormonas tiroideas requiere un mecanismo peroxidativo cataliza-do por la tiroperoxidasa, donde el H2O2 actúa como un cosustrato oxidante del ioduro absorbido.

Sitio y mecanismo de iodación

La iodación de la Tg sucede en el lumen folicular, en la superficie apical del tirocito donde está localiza-da la TPO. El hierro del hemo, en estado nativo, se encuentra en la forma férrica: Fe+++. El producto de reac-ción de la enzima nativa con H2O2 se denomina compuesto I y se encuentra 2 equivalentes de oxidación porencima del estado nativo. El producto de la reducción del compuesto I por un electrón es el compuesto II.

Existen tres hipotéticos mecanismos de iodación:

1) Mecanismo de radicales libres: Habría 2 sitios para sustratos en el compuesto I, uno que une al io-duro y otro al grupo tirosilo. Ambos sufrirían la oxidación por pérdida de un electrón, originando los radi-cales I· y Tir·. Ambos radicales se unirían para formar MIT. Igual mecanismo originaría DIT. No se cree po-sible este mecanismo, sino el que involucra a dos electrones.


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2) Formación de ion iodinio I+ como intermediario: La reacción que involucra dos electrones entre elioduro y el compuesto I de TPO, forma un intermediario: TPO – I+. La oxidación de la tirosina también invo-lucra dos electrones.

3) Hipoiodito como intermediario: Con bajas concentraciones de ioduro, la TPO actuaría como catalasaliberando O2. Para ello; se formaría hipoiodito como intermediario que al reaccionar con H2O2 liberaría O2.

E + H2O2 EO + H2O EO + I– [EOI]–

[EOI]– + H2O2 O 2 + H2O + I– + E

El compuesto I (EO) contiene un átomo de oxígeno derivado del H2O2 y [EOI]– representa el hipoioditounido a la enzima. En el hipoiodito el iodo está igual al I+. Por ende el proceso de oxidación desde ioduroinvolucra 2 dos electrones. La iodación ocurre sobre la enzima, en un sitio específico donde se fija el resi-duo aceptor tirosilo.

Mecanismo de formación de iodotironinas

La diiodotirosina (DIT) es el precursor biológico de T4. Para ello dos moléculas de la primera, estérica-mente cercanas, se acoplan por acción de la TPO. Ambas DIT forman parte de la cadena polipeptídica de Tg.El acoplamiento es estimulado por DIT libre.

En el mecanismo de acoplamiento, primero se generan en la matriz de Tg radicales libres de DIT por ac-ción de TPO y luego dos radicales DIT se acoplan para formar un intermediario quinol eter. El siguiente pa-so es la formación de T4 y liberación de dehidroalanina o un residuo de serina. La T3 se forma en igual for-ma entre DIT y MIT que aporta el anillo fenólico. Sin embargo, la mayor parte de T3 circulante proviene dela deshalogenación de T4.

Liberación y secreción de hormonas tiroideas

Las hormonas se almacenan en la tiroglobulina del coloide presente en el lumen. Para ser liberadas, latiroglobulina es internalizada desde el lumen hacia el interior de la célula por macropinocitosis (inespecífi-ca) y micropinocitosis por vesículas. Esta última incluye captación mediada por receptores y endocitosisinespecífica por fase fluída.

En la macropinocitosis se forman pseudopodios que engloban Tg, formando gotas intracelulares que mi-gran de la cara apical a la basal. En el trayecto se fusionan con lisosomas (fagolisosomas). Las hormonasson liberadas por proteasas presentes en los lisosomas. A medida que se acercan a la cara basal se densifi-can y achican hasta desaparecer por proteólisis. Esto es estimulado por TSH e inhibido por exceso de iodu-ro que bloquea a las proteasas, así como a la endocitosis (el ioduro debe ser organificado previamente yaque el fenómeno es anulado por metil mercapto imidazol (MMI). No hay explicación para el hecho de que laTg más iodada y densa sea captada de preferencia.

La micropinocitosis es el mecanismo habitual activado por receptores apicales. Las microvesículas se in-tegran a los lisosomas.

La primera parte de la hidrólisis da un producto más rico en hormonas que la segunda donde se liberanaminoácidos no iodados.

No toda la Tg internalizada es degradada, 10% pasa por transcitosis directamente al suero, merced a laacción de la megalina. La megalina es una lipoproteína de baja densidad que actúa como receptor endocí-tico de Tg y que se expresa en la superficie apical del tirocito apuntando al lumen folicular. Es dependientede TSH y se une con gran afinidad a la Tg, facilitando la captación de ésta por el tirocito. La Tg internali-zada por la megalina saltea el paso proteolítico lisosomal y migra directamente al plasma, atravesando la


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membrana basal. Durante la transcitosis parte de la megalina complejada con la Tg también pasa al plasma.Anticuerpos anti megalina se encuentran en el suero del 50% de los pacientes con Tiroiditis Autoinmune.

La iodotirosinas MIT y DIT, se dehalogenan por dehalogenasas diferentes de las que actúan sobre el io-do unido a las tironinas. El iodo es reutilizado o pasa a la circulación.

Transporte de Hormonas Tiroideas

El 99% de las hormonas tiroideas circulantes lo hacen unidas a proteínas, pero con fácil liberación paraentrar en las células. La afinidad de las proteínas séricas para con las hormonas es inversa a su capacidadde transporte.

Son tres las principales proteínas séricas encargadas del transporte:• La globulina transportadora (TBG), componente menor de las α–globulinas, es una glicoproteína de

54 kDa, monomérica, que transporta el 70% de T4 y T3 con una diferencia de afinidad de 10 a 20 ve-ces a favor de la primera. Posee un solo sitio para unir ambas hormonas que es ocupado hasta el 25%.La TBG tiene la máxima afinidad y mínima capacidad, ya que es la menos abundante.

• La transtirretina (TTR o TBPA) es una prealbúmina tetramérica, cuyo monómero pesa 13.5 kDa. Trans-porta 10 a 15% de T4 y T3 con una afinidad respectiva de 10 a 1. Tiene afinidad intermedia entre TBGy albúmina. Sus 2 sitios presentan diferencia de afinidad 100 a 1. Sólo se ocupa un sitio en una decada 300 moléculas. Su afinidad mucho menor que la de TBG facilita la liberación hormonal.

• La albúmina es un monómero de 66 kDa con menor afinidad que TTR. Transporta 15 a 20% de T4 y T3con muy baja afinidad pero gran capacidad. Posee un sitio de unión fuerte y 5 débiles. Finalmente,las lipoproteínas son responsables del transporte de una fracción muy pequeña de las hormonas: 6%de T4 y 3% de T3 en HDL.

TBG, TTR y albúmina son proteínas globulares compactas. TBG es inestable pero aumenta su estabilidadcuando su sitio es ocupado por T4. Estas tres proteínas se sintetizan en los hepatocitos. TTR también lo ha-ce en páncreas. La ausencia de proteínas transportadoras no afecta el equilibrio hormonal ya que lo que im-porta es la fracción de hormona libre (biodisponible). La relación sérica / libre es para T4: 100nmoles / l /30 pmoles / l (3300:1) y para T3 2 nmoles / l / 8 pmoles / l (250:1).

En conclusión, las funciones de las proteínas transportadoras son: 1) constituir una segunda reserva dehormonas; 2) regular las hormonas disponibles, evitando el exceso en los tejidos; 3) mantener el pool libre.

Hormonas Circulantes

T4, T3, DIT, MIT, Tg, Alb–I, I–, T3r, TRIAC y TETRAC son los principales elementos iodados presentes enel suero. De todas las moléculas iodadas circulantes, la mayor actividad biológica corresponde a T3 y T4. Enmenor medida son activas TRIAC y TETRAC, en lo que respecta a las acciones sobre los tejidos periféricos.Respecto a la T4, la mayor parte de la misma es transformada en T3 para ejercer su acción biológica. Estolleva a considerar a la T4 como la prohormona que actúa luego de transformarse en T3.

El 65 al 80 % de la T3 circulante proviene de la deshalogenación periférica de T4. El resto es segregadopor la tiroides, pero la mayor parte de la T3 es producida por deshalogenación intratiroidea, más que por sín-tesis de novo.

Aunque MIT y DIT son los componentes iodados más abundantes de la Tg, sus concentraciones en sueroson bajas debido a la existencia de deshalogenasas específicas para iodotirosinas en la tiroides y la perife-ria y a la baja afinidad de las proteínas transportadoras por MIT y DIT. La concentración sérica de DIT es 7 a 9 ng / dL., aumentando en el Hipertiroidismo.

La concentración sérica de Tg fluctúa entre 0 y 50 ng / mL y aumenta en la Tiroiditis de Hashimoto, En-fermedad de Graves y en el Carcinoma Tiroideo.


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La T4 es la iodotironina más abundante en la tiroglobulina, siendo 10 a 20 veces más abundante que laT3 y 20 a 100 veces con respecto a T3r. El 90% del iodo unido a proteína sérica corresponde a la T4, cuyaúnica fuente es la tiroides.

La T4 circula unida a TBG, TTR y albúmina en orden decreciente de afinidad, mientras la concentraciónde la fracción libre es de 0.1% del total.

La concentración de T4 es de 8.600 ng / dl, la vida media es de 8 días y la secreción diaria es de 90 µg.La deshalogenación extratiroidea es 70 a 80% de lo secretado. El 33% origina T3 y el 48% produce T3r. El19% restante está libre, conjugada con ácido glucurónico o sulfato, o bien es metabolizado por desamina-ción a TETRAC.

La 3,5,3’– triiodotironina (T3) es mucho más potente que la T4 en sus efectos hormonales. Como en elcaso de la T4 la mayor parte de la hormona circulante (> 99.5%) está unida a TBG, TTR y albúmina pero conuna afinidad menor que la de la T4. La concentración normal es 110 a 180 ng / dl y la vida media en suerovaría de 1 a 1.5 días. La tasa media de producción diaria es 26 µg.

Origen y características de las hormonas circulantes

La relación intratiroidea T3 : T4 fluctúa entre 0.051 y 0.096. La secreción tiroidea de T3 varía de 4.6 a 8.4 µg por día, lo que representa de 9.8 a 38% de la producción diaria. A su vez, la mayor parte de la T3 se-cretada proviene de la deshalogenación intratiroidea de T4. Por otra parte, la producción periférica de T3 apartir de T4 es de 22 a 47 µg por día (62 a 90%). En la 3,3’,5’– triiodotironina (T3 r) o T3 reversa falta el io-do en el anillo tirosilo interno en lugar del fenólico externo como ocurre en la T3. La T3r posee poca o nin-guna acción calorigénica y rápido recambio. Su concentación sérica fluctúa entre 15 y 60 ng / dL en el adul-to, aumentando en el Hipertiroidismo y disminuyendo en el Hipotiroidismo. La concentración es alta en elrecién nacido y disminuye a los 30 días del nacimiento, aumenta en la cirrosis, malnutrición, neoplasias, ci-


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rugía mayor y en el ayuno prolongado. Cursa con descenso simultáneo de T3 como mecanismo de anulacióndel catabolismo. En el Síndrome de T3 baja la tiroxina es normal y la T3 reversa está elevada. La tasa mediade producción diaria es de 36 µg siendo 1.8 – 28% intratiroidea y 72 – 98% periférica y en casi todos loscasos generada por la deshalogenación de la tiroxina.

En todas las situaciones mencionados la presencia de T3r en lugar de T3 privilegia el anabolismo en de-trimento del catabolismo. Se ha sugerido que el aumento de T3r en el ayuno, la cirrosis y otras enfermeda-des se debe en mayor grado a una menor destrucción que a un aumento en la tasa de producción.

La mayor parte de la T3 r circulante está unida a proteínas, con una menor afinidad que la T4, y sólo el0.3% está como hormona libre.

Además de los mencionados circulan otros compuestos tiroideos, en muchos casos derivados de los an-teriores: 3 diiodotironinas: 3,3’– T2: (3ng%), 3,5’– T2: (3ng%), 3’,5’– T2 (4.5ng%); 2 monoiodotirosinas: 3’T1y 3T1; 2 análogos acéticos: de T4: TETRAC (60ng%) y de T3: TRIAC (2ng%) y los conjugados de T4, T3 y T3rcon sulfato y ácido glucurónico. TETRAC posee 11% y el TRIAC 21% del poder calorigénico de la T4. Casi to-dos los compuestos antedichos son obtenidos por deshalogenación periférica.

Dado que casi la mitad de la T4 secretada se convierte en T3 y que la actividad calorigénica de la segun-da es 2 a 4 veces mayor que la de la primera, se cree que la conversión es importante para la acción de laT4. Cuando pacientes atirióticos son tratados con L–tiroxina, se detecta T3 en la circulación, lo que confir-ma la conversión periférica mencionada.

No puede descartase una acción directa de la T4, sin necesidad de su deshalogenación a T3. En otros ca-sos, la transformación de T4 a T3 tiene lugar principalmente en el interior de la célula (inhibición de la se-creción de TSH en hipófisis de rata). Hay pacientes de Hipotiroidismo que cursan con T3 normal, baja T4 yalta TSH. Además en el recién nacido la primera es baja y la segunda normal.

Las iodotironinas extracelulares penetran a la célula por transportadores. Luego se unen a receptores ci-tosólicos de baja afinidad. Posteriormente, interaccionan con receptores nucleares y mitocondriales paraejercer la acción tiromimética.

Producción de T3 y rT3 a partir de T4

T3/T4 0.051 – 0.096 Tiroides rT3/T4 0.013 – 0.047

4.6–8.4 µg / día 1.2–4.2 µg / día9.8–38% PR–T3 1.8–28% PR–rT3

T3 T4 rT3

14–43 µg / día 11–64 µg / día22–47 µg/día 90 µg/día 15–65 µg/día

62–90% PR–T3 72–98% PR–rT3

Suero 110/180 ng% Suero 8600 ng% Suero 18–60 ng%


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Conversión extratiroidea de T4

30 µg / día (33%) T3 (26 µg / día)

T4 90 µg / día 43 µg / día (48%) rT3 (36 µg / día)

17 µg / día (19%) T4–T4 conj–TETRAC

Metabolismo intracelular de hormonas tiroideas

La deshalogenación de T4 es secuencial y no aleatoria, ya sea del anillo fenólico como del tirosilo. El70% de la T4 secretada diariamente origina iguales cantidades de T3 y T3r. El 70 al 90% de la primera y el 95al 98% de la segunda son producidas por deshalogenación periférica de la T4, en tanto que el resto es se-cretado por la tiroides. La producción de las 3 diiodotironinas: 3,3’– T2, 3,5’– T2 y 3’,5’– T2 proviene del 66%de T3 y T3r circulante. Esto significa que un tercio del catabolismo de las iodotironinas no se produce pordeshalogenación. Esto comprende conjugación (sulfatación y glucuronización), O–metilación, deaminación,decarboxilación y clivaje del puente éter. Parte de los conjugados son reabsorbidos de la bilis en el circuitoenterohepático.


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Dos deiodinasas, la 5’ y la 5, generan los productos desde T4 hasta tironinas. Actúan indistintamente so-bre los carbonos 5’ ó 3’ y sobre los ubicados en la posición 5 ó 3, dada la equivalencia de ambas posiciones.Pero la ocupación del carbono 3 y / o 5 afecta el ataque a los carbonos 3’ y 5’. El ataque a 3 y 5 del tirosi-


lo es indistinto. Sus productos no son tiromiméticos ni calorigénicos (bioinactivadoras), producen T3r y re-ciclan el iodo.

Las enzimas son dependientes de la concentración proteica y del sustrato. Poseen pH y temperatura óp-tima (37 C), son termolábiles y tienen igual afinidad en los distintos tejidos.

5’–Deiodinasas (con acción sobre el grupo fenilo)

Existen 2 isotipos de la 5’– deiodinasa o fenólica: I y II, y debido a que permiten obtener T3 a partir de T4,se las denomina bioactivadoras. La I y II se diferencian entre sí por la preferencia de sustrato, su grado de in-hibición por el propiltiouracilo (PTU), sus respuestas a perturbaciones fisiológicas y su distribución tisular.

Tipo IPosee una masa molecular de 55 kDa con 2 subunidades de 27 kDa cada una. Sus preferencias de sustrato

en orden descendente son: T3r, 3’,5’– T2, 3,3’– T2, 3’T1, T4 y T3. La Km es 0.5 mM y su pH óptimo es 6.5 – 7.5.El iodo es reemplazado por H. Son necesarios reductores: NADPH, tioles, ditiotreitol (DTT), glutatión re-

ducido (probable reductor fisiológico), siendo los ditioles los más eficientes.En el ayuno disminuye la actividad de la enzima por falta de cofactores reductores al disminuir el shunt

de las pentosas y por lo tanto esto inhibe la producción de T3 y aumenta la de T3r. Mecanismo: es una reacción en ping–pong con 2 sustratos (transiodación / transhidrogenación con trans-

ferencia de dos electrones). La enzima reducida deshalogena al primer sustrato (la iodotironina) y la enzi-ma pasa a un estado oxidado que es nuevamente reducida por el tiol reducido (segundo sustrato o cofactorobligatorio) para que la enzima retorne al estado inicial y comience un nuevo ciclo. La reacción es bloquea-da, “in vivo”e “in vitro”, por PTU en presencia de los sustratos (unión covalente y reversible con la enzima)y su efecto es eliminado por altas concentraciones de tioles o metilmercaptoimidazol (MMI). La denomina-ción reacción en ping-pong corresponde al hecho del interjuego entre dos estados de la enzima: reducido yoxidado. En cambio los alquilantes como el iodoacetato inhiben irreversiblemente a la enzima en ausenciade sustrato (paso distinto al anterior). El PTU actua en el estado oxidado (uniéndose al grupo sulfenilo dela enzima para formar –S–S–) y el alquilante en el reducido.

La enzima se encuentra presente en casi todos los tejidos: hígado: en el retículo endoplásmico; riñón enla membrana plasmática basal; SNC en la membrana plasmática de los sinaptosomas ; en el resto de los te-jidos no se localizó en que fracción se encuentra.

Tipo IIPosee una masa molecular de 200 kDa con subunidades de 29 kDa. La preferencia de sustrato privilegia

a la T4 por encima de la T3r. La actividad de la enzima de tipo II es totalmente dependiente de la presenciade tioles reducidos. Tanto éstos como el sustrato deben unirse al sitio activo de la enzima para que la reac-ción tenga lugar. La Km es 1–2 nmolar y el pH óptimo es neutro a ligeramente ácido. El mecanismo de lareacción es secuencial con unión del sustrato y el cofactor al sitio activo. Posee menor concentración tisu-lar que el tipo I. Genera T3 localmente en el encéfalo, la hipófisis y la grasa parda. Esta generación intrace-lular de T3 no es anulada por PTU como lo es la enzima del tipo I en hígado y riñón (no hay disponible ungrupo no oxidado para formar –S–S–).

5 – Deiodinasa (con acción sobre el grupo tirosilo)

Provoca la bioinactivación hormonal ya que sus productos no poseen efecto calorigénico o tiromiméti-co. A diferencia de los átomos de iodo en los carbonos 3’ y 5’ que son distintos entre sí, los carbonos 3 yel 5 de la T4 son química, energética y estéricamente equivalentes. Esta enzima constituye la herramientamás importante para la degradación de tetra, tri, di y monoiodotironinas. Además recicla el iodo y produce


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T3r que actúa como sustrato competitivo de T4 para la 5’–deiodinasa regulando así el metabolismo y la ac-ción hormonal de la tiroxina.

Su masa molecular es desconocida y posee 2 isoenzimas. Los cofactores son ditioles reducidos.La Km fluctúa entre 5 y 20 µ molar y su pH óptimo entre 8 y 8.5. La enzima actúa de manera secuencial

y su sustrato preferencial es la T3 sulfatada (la sulfatación privilegia al tirosilo), seguida por la T4. Esta en-zima también generaT3r. Es bloqueada por los mismos inhibidores de la 5’– Deiodinasa. En el higado (retí-culo endoplásmico) tiene similitud con la 5’–deiodinasa (sería una sola enzima que deiodina en 5 y 5’) y po-see localización en casi todos los tejidos menos en la hipófisis. En la placenta origina la T3r, disminuye laT4 y aumenta el iodo que pasa al feto. En el tejido fetal no diferenciado predomina la 5 – deiodinasa conrelación a la 5’–deiodinasa. Luego cuando aumenta la diferenciación esta relación se invierte, haciéndosemucha más notoria esa diferencia luego del nacimiento. No se sabe con certeza cuál o cuales son los facto-res que producen estos cambios aunque algunos, sin mayores pruebas, lo atribuyen a los glucocorticoides,al aire respirado o a un factor fetal desconocido.

Catabolismo no dehalogenativo

Clivaje del puente éterSu significado fisiológico es controvertido, solamente fue observado en leucocitos para degradar la T4 cap-

tada durante la sepsis. Sería catalizado por una mieloperoxidasa en presencia de H2O2 e inhibido por PTU y cia-nuro. Los productos de la reacción son MIT y DIT, los cuales son degradados por dehalogenasas inespecíficas.

Metabolismo de la cadena lateral de alanina

Desaminación, transaminación y decarboxilación.Los productos encontrados son derivados acéticos de T4 (TETRAC), de T3 (TRIAC) (ambos con muy baja

vida media) y ácidos propiónico, pirúvico, acético y fórmico. Este camino es de poca importancia en el ca-tabolismo hormonal.

El TETRAC tiene la mitad de concentración en el suero que la T3 pero con menor actividad tiromimética.El TRIAC tiene poca concentración y baja actividad. Se lo usó en la inhibición de la secreción de TSH libe-rada por TRH en el Síndrome de Resistencia a hormonas tiroideas (por su baja vida media y falta de efectossecundarios). Los productos de decarboxilación de T4 (Tetram) y T3 (Triam) no han sido hallados “in vivo”.

SulfoconjugaciónEs una reacción dependiente de energía, producida en distintos tejidos por fenol sulfotransferasas cito-

sólicas. En el hígado inactiva y detoxifica productos lipofílicos. La sulfatación de las iodotironinas facilitasu deiodinación para aumentar la acción tiromimética a baja concentración de sustrato (Ty a T3), y el cata-bolismo en cascada de iodotironinas activas, excepto T3r, que es deiodinada preferentemente. Las iodotiro-ninas con un iodo en el anillo fenólico son sulfoconjugadas en el siguiente orden: 3’T1 > 3–3’T2 > T3 > T3r > T4. Con alta concentración de sustrato predomina la sulfatación sobre la deshalogenación. Los sulfoconju-gados estan en suero, bilis, orina y heces (en baja concentración).

Glucuronización y O–metilaciónAmbas reacciones se realizan en la posición 4 del anillo fenólico. Transforma a los compuestos en otros más

hidrofílicos para eliminarlos por bilis, orina y heces. Las iodotironinas con 2 iodos en el anillo fenólico (T4, T3ry 3’5’T2) son preferentemente glucuronizadas. En el intestino las bacterias liberan parcialmente las iodotironi-nas que entran al circuito entero hepático. Por otro lado, la O–metilación es de menor importancia.


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DEFECTOS CONGÉNITOS QUE AFECTAN LA SÍNTESISY TRANSPORTE DE LAS HORMONAS TIROIDEAS

Captación de iodo

No es muy común la existencia de un defecto congénito en el transportador de iodo como causante de Hi-potiroidismo. Si bien se han informado en algunos casos mutaciones en el transportador, en general el Hipo-tiroidismo congénito (poco frecuente) se ha atribuído a defectos en la TPO, tiroglobulina o el receptor de TSH.

Los pocos casos informados de mutaciones que afectan al transportador consisten en una sustitución deadenina por citosina en el nucleótido 1060 del exón 9, resultando en el reemplazo de treonina por prolinaen la posición 354. El defecto se transmite con carácter recesivo y altas dosis de ioduro de potasio mantie-nen eutiroideo al paciente. Se cree que en estos casos el ioduro se transporta por difusión simple o por ca-nales inespecíficos.

Acoplamiento

El defecto congénito del acoplamiento, presente en casos de Bocio Familiar, cursa con normal formaciónde MIT y DIT, produciendo defectuosa formación de tiroxina y triiodotironina. El defecto es atribuíble a mu-taciones de la tiroglobulina y en menor medida a defectos de la TPO, ya que esta última funciona normal-mente en el proceso de iodación. Se han encontrado diferentes defectos cuali y cuantitativos en la tiroglo-bulina asociados con Bocio Hipotiroideo. Sin embargo, es dable atribuir la menor formación de hormonas ti-roideas a un déficit en la iodación de la tiroglobulina por mutaciones de esta última en mayor medida quea un defecto en el acoplamiento de DIT o de MIT y DIT.

Transporte

El gen de TBG es una única copia de 8–kb con 5 exones (uno no traducido) en el brazo largo del cromo-soma X. Mutaciones presentes en los 4 exones son responsables de las alteraciones cuali y cuantitativas dela TBG y un número significativo de los defectos consisten en cambios de bases. En algunos casos las defi-ciencias de TBG se deben a la menor estabilidad de la proteína o a una menor unión a la T4. En otros casosel procesamiento o la secreción están disminuídos, debido a una glicosilación alterada. Afecta más a varo-nes que a mujeres debido al carácter hemizigota del defecto.

El gen de TTR también es una única copia de 7–kb con 4 exones en el cromosoma 18. Las alteracionesconsisten en sustituciones de aminoácidos que disminuyen la unión a la tiroxina.

La codificación de la albúmina consiste en una única copia de 15 exones en el brazo largo del cromoso-ma 4. Las anormalidades en el gen de la albúmina son responsables del polimorfismo de esta última que pro-ducen diferencias en la unón a la T4.

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REGULACION DE LA FUNCION Y DEL CRECIMIENTODE LA GLANDULA TIROIDES

Regulación de la Función y del Crecimiento de la Glándula Tiroides por la TSHGuillermo Juan Juvenal

Si bien el principal regulador del crecimiento y de la función tiroidea es la TSH, son varios los factores(IGF1/insulina, neurotransmisores, EGF, HGF, estrógenos, TGF, FGH, ioduro, etc.) que interaccionan con lascélulas foliculares tiroideas regulándolas, aunque la TSH a diferencia de la mayoría, estimula tanto el creci-miento como la expresión de genes específicos (Figura 1).

El mecanismo de acción de la TSH en la regulación de diversos parámetros tiroideos puede llegar a serdiferente según los modelos o especies estudiados. Así, en algunos casos, la hipótesis sobre un determina-do efecto está hecha en base a resultados obtenidos en un único modelo. Es interesante mencionar, comoejemplo, el trabajo de S. Rani y J. Field (1988) en el cual se estudia el efecto de diversos compuestos so-bre la organificación del iodo. Según el modelo estudiado obtuvieron resultados diferentes, así por ejemplo,la TSH y el TPA (éster de forbol) la estimulaban en cortes y folículos en suspensión obtenidos de tiroides ca-ninas. En cambio, si el modelo era un cultivo primario de células obtenidas de las mismas tiroides la TSH es-timulaba la organificación, mientras que el TPA la inhibía. Por otra parte, la TSH es mitogénica en la mayo-ría de los modelos estudiados, salvo en cultivos primarios de células de tiroides porcinas y bovinas. Esto nosindica que debe tomarse con cautela una eventual extrapolación e interpretación de los resultados.

En este Capítulo se describirán de manera general aquellos conceptos que tienen un consenso entre losdiferentes modelos. Sin embargo, es inevitable en ocasiones generalizar a partir de resultados obtenidos enun solo modelo o especie.


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Figura 1: Principales reguladores del crecimiento y de la function tiroidea. EGF: Factor de Crecimiento Epidér-mico; HGF: Factor de Crecimiento de Hepatocitos; IGF1: Factor de Crecimiento tipo Insulina 1; TNF: Factor denecrosis Tumoral; TGFb: Factor de Crecimiento Tumoral b; TSAb: Anticuerpos Tiro-Estimulantes. +: Control posi-tivo; = Control negativo. (Modificado de Dumont y col.)

Mecanismo de acción de la TSH

La TSH interactúa con un receptor ubicado en la membrana basal (rTSH). Este receptor pertenece a la su-perfamilia de receptores asociados a proteínas G (ver Fascículo 2 Receptores de Membrana), entre los cualesse encuentran los de FSH y LH, y posee 7 dominios transmembrana comprendidos en su sector carboxitermi-


nal que comprende 346 residuos, tres bucles externos y tres internos. El dominio aminoterminal extracelu-lar, al cual se une la hormona, posee 398 aminoácidos con las llamadas “repeticiones de leucina” de 25 re-siduos cada una. Difiere de los receptores para LH y FSH en la presencia de un segmento adicional en el do-minio extracelular. La ruptura post-traduccional de este segmento, llevada a cabo por una metaloproteasaorigina dos subunidades unidas por un puente disulfuro (a y b) y un segmento de 50 residuos es removidode la terminación amino de la subunidad b. La TSH se podría unir tanto al receptor intacto como al clivado.No existe consenso sobre la posibilidad que la TSH estimule este proceso. Por otro lado, se postula que lasubunidad a sería el autoantígeno en la enfermedad de Graves, aunque hasta ahora no se la ha podido de-tectar en sueros de pacientes con esta patología.

El gen de la TSH se encuentra en el brazo largo del cromosoma 14, (14q31) y posee más de 60 kb de ex-tensión y 10 exones; nueve de ellos codifican para el dominio extracelular, mientras que el exón restante co-difica para una porción del dominio extracelular,el dominio de transmembrana y el intracelular. Otros recep-tores acoplados a proteína G similares, tales como el adrenérgico o muscarínico, están desprovistos de in-trones. En consecuencia, el rTSH habría evolucionado de un “protoreceptor” sin intrones fusionado a genesduplicados codificantes para secuencias ricas en leucinas.

Se estima en aproximadamente 1000, el número de receptores de TSH por cada célula folicular. Ademásde expresarse en la célula folicular tiroidea, se ha encontrado expresión del gen para el rTSH en fibroblas-tos, linfocitos, adipocitos, miocitos cardíacos, riñón, glándula suprarrenal, ciertas regiones del cerebro y ti-mo, entre otros, aunque sólo en algunos de estos tejidos se ha demostrado una acción de la TSH.

El receptor puede ser activado también por concentraciones fisiológicas de gonadotrofina coriónica (hCG)durante el embarazo y por autoanticuerpos originados por la enfermedad de Graves.

Una vez que la TSH se une a su receptor, interacciona con la proteína G a través de los bucles internos y laactiva. El GDP unido es reemplazado por el GTP y la subunidad α de la proteína G se disocia. Según el tipo desubunidad Gα se pueden activar diferentes vías de regulación. En el caso de la TSH la subunidad α de la proteí-na Gs estimula a la adenilato ciclasa mientras que la de la proteína Gq fosforila y activa a la fosfolipasa C.

La adenilato ciclasa, a su vez, estimula la formación de AMPc a partir de ATP. El AMPc fosforila y activaa la proteína quinasa A (PKA). Hay dos tipos de PKA (I y II) las cuales tienen diferentes afinidades por elAMPc, así como diferente localización subcelular. PKAI es una enzima soluble citoplasmática, mientras quePKAII está asociada, generalmente, al aparato de Golgi y al citoesqueleto, entre otras estructuras subcelu-lares. La PKA está formada por cuatro subunidades (dos reguladoras, R y dos catalíticas, C); al interactuar elAMPc con las subunidades R se liberan las subunidades C, las cuales se encargan de fosforilar a diferentesproteínas, por ejemplo factores de transcripción (entre otros el CREB: cAMP Response Element Binding pro-tein), cambiando su actividad. Algunas de estas proteínas son quinasas, que a su vez fosforilan a otras pro-teínas, dando como resultado una amplificación de la señal. Esta cascada es la principal vía del crecimien-to y diferenciación de la célula tiroidea.

Por otro lado, la fosfolipasa C estimula la conversión del fosfatidil inositol 4,5-difosfato (PIP2) a inosi-tol 1, 4, 5-trisfosfato (IP3) y diacilglicerol (DAG). El IP3 generado difunde al citosol liberando Ca2+ de losdepósitos intracelulares. El diacilglicerol que se encuentra en la membrana puede ser clivado y liberar ácidoaraquidónico o bien activar la proteína quinasa C (PKC). Estas quinasas activan diversos mecanismos invo-lucrados en el crecimiento y en la diferenciación celular.

El AMPc es el mediador en el efecto estimulatorio sobre la secreción hormonal, y la transcripción de losgenes de tiroglobulina, peroxidasa tiroidea y transportador de iodo. La vía IP3/Ca2+ media el estímulo sobreel eflujo de iodo (de la célula al lumen), la producción de H2O2 y la iodinación de tiroglobulina (Figura 2).

En el humano la activación de la fosfolipasa C, en comparación con la adenilato ciclasa, requiere con-centraciones más altas de TSH (unas diez veces más).

El rol de la TSH en la Organogénesis Tiroidea

La organogénesis tiroidea no depende de la acción de la TSH, por lo menos en su etapa más temprana.Desde el punto de vista molecular, comienza con la síntesis de una serie de factores de transcripción, entre


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los que se encuentran: Titf1/Nkx2-1 (anteriormente TTF1; Titf1/Nkx2-1 en el ratón, TITF1/NKX2-1 en el hu-mano), Pax8 (Pax8 en el ratón, PAX8 en el humano) y Foxe1 (anteriormente TTF2; Foxe1 en el ratón, FOXE1en el humano). Mutaciones en estos factores pueden traer aparejado disgenesias tiroideas.

La síntesis de estos factores, los cuales regulan, además, la expresión de los genes de la peroxidasa ti-roidea (TPO), tiroglobulina (Tg) y transportador de iodo (NIS) entre otros, no depende de la TSH durante laembriogénesis. La presencia de estos factores no se restringe únicamente a la tiroides, pero si su expresiónconcomitante. Es por eso que la Tg se expresa en la tiroides y no en el pulmón donde TITF1 está presentepero no PAX8, o tampoco en el riñón donde está presente PAX8 y no TITF1.

En la tiroides en desarrollo, la activación de su receptor por parte de la TSH coincide con la síntesis dehormonas tiroideas, indicando que la TSH se requiere para una definitiva diferenciación de la glándula. Mo-delos animales con mutaciones inactivantes o con ausencia del gen de rTSH presentan hipotiroidismo seve-ro asociado con hipoplasia en la vida adulta. Sin embargo, luego del nacimiento, el tamaño de la tiroidesno es diferente del de los animales normales y la glándula no presenta alteraciones estructurales de consi-deración, indicando un control diferencial, por parte de la TSH sobre el crecimiento en la embriogénesis yen la vida adulta. Al final del desarrollo, la cantidad de Tg no está afectada, pero los niveles de NIS y TPOestán francamente disminuidos. En animales transgénicos la activación constitutiva temprana del rTSH noresulta, sin embargo, en una anticipación en la expresión de los genes de TPO y NIS, sugiriendo que si bienla TSH es fundamental para la expresión de estos genes, existirían mecanismos adicionales de regulación.


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Figura 2: Activación de las diferentes cascadas por parte de la TSH en la regulación de la función tiroidea. (Mo-dificado de Dumont y col.)

Por otra parte, ratones con un solo alelo para Titf1 (los ratones sin los dos alelos mueren al nacer, pues-to que este factor de transcripción es esencial para la organogénesis del pulmón) presentan una T4 dismi-nuida y una TSH elevada. Los ARNm para el rTSH y la Tg están disminuidos en un 50% aproximadamente noasí los de TPO y NIS. Estos resultados podrían parecer contradictorios si los comparamos con los anterior-mente mencionados, sin embargo, se podría concluir que los niveles reducidos de Titf1 son los que afectanla expresión de los genes de Tg y rTSH, y la reducción en el receptor no es suficiente como para que la ac-ción de la TSH se vea alterada en la regulación de la expresión de TPO y NIS.

Podría llamar la atención los diferentes modos de regulación a los cuales están sujetos Tg y TPO puestoque la secuencia de la región promotora es casi idéntica para ambos genes (Figura 3). La diferencia podríaresidir en la secuencia de las regiones enhancer ubicadas varias bases corriente arriba en cada gen (ver Fascículo 1, Principios de Bioquímica y Genética Molecular en Eucariotes, para la descripción de la regulaciónde la transcripción y de las secuencias enhancer).


Regulación de la Función Tiroidea

Metabolismo del Iodo, Síntesis de Hormonas TiroideasTodas las etapas de la síntesis de las hormonas tiroideas están controladas por la TSH. La expresión del

gen para el transportador del iodo (NIS) está aumentada por la TSH a través del AMPc. Uno de los primerosefectos observables luego de estimular la célula tiroidea con TSH, es un aumento en el eflujo de iodo a tra-vés de un mecanismo no aclarado. Por otra parte, en células humanas, un aumento en el eflujo del halóge-no desde la célula al lumen a través de la membrana apical está mediado por el Ca2+.

En la iodinación de la tiroglobulina y posterior acoplamiento de las iodotirosinas intervienen varias mo-léculas (ver Capítulo anterior: Metabolismo del iodo, biosíntesis, transporte y metabolismo de hormonas tiroi-deas) siendo la generación de H2O2 posiblemente el paso más controlado. La TSH lo hace a través de la víaIP3/Ca2+, aunque en la tiroides del perro, el AMPc estimula la expresión del gen involucrado en la genera-ción de H2O2. De los tres mecanismos de endocitosis de la Tg, el de la macropinocitosis es el más importan-te. La TSH estimula este mecanismo a través de la cascada del AMPc y la cascada del PIP2 lo inhibe. Comose comentó en el Capítulo anterior, la tiroides puede secretar en condiciones normales Tg. Esta secreción aligual que la de las hormonas tiroideas es estimulada por el AMPc e inhibida por el Ca2+.

Expresión de los Genes Específicos TiroideosTransportador de Iodo (NIS)La TSH es el principal regulador del NIS, al extremo que las tiroides de sujetos con niveles séricos depri-

midos de TSH no captan iodo. La regulación del NIS es en diferentes niveles, así la TSH aumenta no sólo laexpresión del gen del NIS a través del AMPc, como se comentó anteriormente, sino también la vida mediade su ARNm (de 3 a 5 días). Por otra parte, el gen del NIS se expresa entre otros tejidos también en muco-sa gástrica, glándula salivar, plexo coroideo y mama.

El análisis de su región promotora cercana muestra un sitio de unión próximo para TITF1 y para un fac-tor de transcripción denominado NTF-1 (NIS TSH-responsive Factor 1) (Figura 2). Recientemente, se ha des-cripto la presencia de sitios para el factor de transcripción Egr-1. Un enhancer denominado NUE (NIS Ups-tream Enhancer) presenta dos sitios de unión para Pax8 y una región de tipo CRE llamada NUC (NIS UpstreamcAMP response element). Esta región une factores de transcripción de la familia b-ZIP y responde al AMPcúnicamente en células tiroideas, debido a la necesidad de interacción entre los factores b-ZIP y Pax8.

La respuesta al AMPc puede ser dependiente o independiente de PKA. La proteína Ape1/ref-1 activa laexpresión del NIS. Esta proteína es multifuncional; por un lado es una endonucleasa que participa en los me-canismos de reparación del ADN y por el otro posee actividad redox (oxidación/reducción) manteniendo anumerosos factores de transcripción, entre ellos el Pax8, en un estado reducido y aumentando la afinidaddel factor por el ADN.

También existe una regulación a nivel post-traduccional; se ha demostrado que la TSH es necesaria parala correcta localización y retención de la proteína en la membrana plasmática. Este proceso podría estar me-diado por la fosforilación de ciertos residuos serina del NIS.

TiroperoxidasaLa regulación es a nivel de la transcripción y está mediada por el AMPc. El efecto es rápido y no requie-

re de la síntesis de proteínas, sugiriendo un efecto directo a través de elementos reguladores del AMPc. Enalgunos modelos la TSH, además, aumenta la vida media del ARNm de TPO.

Si se analiza la región promotora del gen de la TPO, se puede observar una similitud con el de la Tg y di-ferencias con los del NIS, rTSH y ThOX (Figura 2). Hay que tener en cuenta que mientras los genes de Tg yla TPO se expresan únicamente en tiroides los demás presentan una distribución más amplia. La región pro-motora cercana presenta tres sitios de unión para Titf1, uno para Pax 8, uno para Foxe1 y otro sitio para elfactor de transcripción CTF/NF1. El sitio de Pax 8 se superpone con uno de los sitios de Titf1. Se ha demos-trado una interacción del Pax 8 con el coactivador p300. Esta proteína serviría de nexo entre la maquinaria


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basal y los factores de transcripción específicos, sin descartar un efecto a través de la acetilación de histo-nas. El factor CTF/NF1, cuya síntesis está regulada por la TSH, interacciona con el Foxe1. La región enhan-cer presenta dos sitios para Titf1 y uno para Pax8. La interacción entre este último y uno de los Titf1 esesencial para una expresión óptima del gen de TPO.

TiroglobulinaComo se comentó anteriormente la región promotora del gen de la Tg es similar al de la TPO, sin embar-

go, ambos genes son regulados de forma diferente. Por ejemplo durante la embriogénesis, momento dondees necesaria la presencia de TSH para la síntesis de TPO y no de la Tg.

En cultivos celulares se ha demostrado que al contrario que la TPO, para la inducción de la Tg por partede la TSH se requiere de la síntesis proteica.

La región promotora cercana del gen de la Tg, al igual que el de la TPO, presenta tres sitios de unión pa-ra Titf1, uno para Pax 8, uno para Foxe1, un sitio para un factor ubicuo, todavía no identificado, y un sitiopara el factor DREAM. Este factor es un represor de la transcripción y tiene la facultad de unir Ca2+. En au-sencia del catión, DREAM interacciona con Titf1 y se une al ADN como un tetrámero; bloqueando la transac-tivación por parte de Titf1 de la transcripción. Luego de un aumento en los niveles intracelulares de Ca2+,éste se une a DREAM induciendo un cambio conformacional en la proteína disminuyendo su afinidad por elADN y permitiendo así la transcripción. Cabe mencionar que DREAM regula, además, la expresión de los fac-tores Pax 8 y Foxe1.

El sitio de Pax 8 se superpone, al igual que en el promotor de la TPO, con uno de los sitios de Titf1. Sinembargo, se ha observado que Titf1 activa al promotor de la Tg en forma más eficiente que Pax8, mientrasque el efecto contrario se observa para el promotor de la TPO. La interacción entre Pax 8 y uno de los Titf1es esencial para una expresión óptima del gen de la Tg, pero a diferencia del de la TPO, la interacción estádada por los dos factores más próximos al sitio de inicio de la transcripción. También se ha demostrado, aligual que para la TPO, una interacción del Pax8 con el coactivador p300 (ver Figura 4 a y b). La región en-hancer presenta tres sitios de unión para Titf1. En el enhancer del gen humano de la Tg se ha encontrado unfactor adicional, una proteína que se une a secuencias de tipo CRE.

Oxidasas TiroideasTal como fue comentado en el Capítulo anterior, estas proteínas: oxidasa tiroidea 1 (ThOX1) y 2 (ThOX2)

estarían involucradas en la generación de H2O2 en la tiroides. Estas proteínas son también conocidas comoDUOX o LNOX.

En el perro su expresión es estimulada por el AMPc, pero en la rata se observa un efecto luego de seishoras (para la isoforma 2) y no hay efecto alguno del nucleótido en tirocitos humanos. La administración deMMI en ratas provoca un aumento del ARNm de NIS y TPO, pero el de ThOX2 se encuentra disminuido. Estasituación también ocurre en adenomas autónomos, explicando el porque de los bajos niveles de H2O2, aun-que hay que tener en cuenta que en estos casos la TPO está utilizando H2O2 en mayor cantidad.

Recientemente fueron caracterizadas las regiones promotoras de los genes humanos de ThOX1 y 2. En laprimera no se ha encontrado una caja TATA (en su reemplazo se encuentran secuencias ricas en GC), y con-tiene tres sitios posibles de unión para el factor de transcripción SP-1. La región promotora de ThOX2 pre-senta una caja TATA reversa y un sitio para el factor de transcripción dependiente de AMPc, ATF. Sin embar-go, estos promotores no están regulados por AMPc. Al contrario de la Tg, por ej., en experimentos de trans-fección presentan actividad en células no tiroideas, en concordancia con la expresión de estos genes en te-jidos tales como tráquea, próstata, colon, etcétera.

Receptor de TSHEl análisis del promotor del gen para el rTSH revela ausencia de una “caja TATA”, característica ésta de

los housekeeping genes (Figura 3) y diversos sitios para el comienzo de la transcripción. Este grupo de ge-


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nes, como indica su nombre, están involucrados en tareas esenciales para la célula, como ser el metabolis-mo de la glucosa, lípidos, ARN ribosomales, etc., y están continuamente expresados. Es lógico que el rTSHse comporte como un gen de estas características puesto que la mayoría de las funciones diferenciadas dela célula tiroidea dependen de la TSH. Es más, en los procesos tumorigénicos con diferentes grados de indi-ferenciación una de las últimas características que se pierden es el rTSH. El promotor presenta también si-tios de unión para Titf1 que estarían involucrados en la autorregulación del rTSH. Se encuentran también si-tios para un factor que responde a la insulina y para proteínas que se unen a ADN de simple cadena.

El rTSH puede ser inactivado por quinasas que fosforilan el dominio intracelular del receptor bloqueandola unión a proteína G, aunque esta desensibilización no es tan marcada comparada con otros receptores delmismo tipo. Esto se puede deber posiblemente al bajo número de serinas y treoninas pasibles de ser fosfo-riladas. Por otra parte, la estimulación crónica de TSH trae aparejado una reducción en la expresión del genque codifica para su receptor. Esta reducción estaría mediada a través de la inducción de una isoforma delfactor de transcripción CREM (cAMP-Response Element Modulator) que actúa como represor, el ICER (Induci-ble cAMP Early Repressor). El iodo ejerce un efecto similar. Sin embargo, estas reducciones no serían muymarcadas. Esto tiene que ver con lo comentado en el párrafo anterior. La célula tiroidea necesita la presen-cia continua del rTSH aún en bajas concentraciones, y es por esto que no es un gen “finamente” regulado.Se debe tener en cuenta que no hay una necesidad fisiológica de un bloqueo agudo de la función tiroidea,puesto que la vida media de sus hormonas es relativamente alta.


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Figura 3: Regiones promotoras y “enhancers” de los genes específicos tiroideos.

Factores de Transcripción En lo que respecta a la regulación de los factores de transcripción específicos tiroideos (FT) por parte de

la TSH, existen discrepancias de acuerdo al modelo utilizado. Durante la embriogénesis la expresión de es-tos factores no dependen de la TSH ni del IGF1. La TSH podría, también, regular la unión de los FT al ADN


reduciendo a los mismos. En tal sentido, la tioredoxina y Ref 1, proteínas que poseen actividad redox y queaumentan la afinidad de los FT por el ADN, están reguladas positivamente por la TSH.

Otros Parámetros

La TSH regula los diversos metabolismos de la célula tiroidea. En lo que respecta al metabolismo de loscarbohidratos, la TSH aumenta el shunt de las pentosas y disminuye la incorporación de glucosa en proteí-nas y lípidos. La TSH aumenta el consumo de oxígeno por la tiroides. Esta respiración es esencialmente mi-tocondrial. Otros metabolismos, como el proteico, lípidos y el correspondiente al ARN y ADN también estánregulados por la TSH.

Efectos sobre el Crecimiento de la Tiroides

La TSH es el principal regulador del crecimiento de la glándula tiroides en condiciones normales, aunquecomo se comentó anteriormente no jugaría un rol preponderante durante la embriogénesis. Las evidenciasson numerosas; la administración de bociógenos en animales de experimentación o su ingesta en humanos(se pueden encontrar en diversos vegetales, napas subterráneas, etc.) traen aparejado un aumento en losniveles plasmáticos de TSH y un crecimiento glandular. Por otra parte, las mutaciones del rTSH al activarseconstitutivamente son las responsables de la generación de la mayoría de los adenomas autónomos. Estosadenomas son benignos, pero la activación, por parte de oncogenes, de diferentes cascadas puede generartumores malignos (Ver Biología Molecular del Cáncer de Tiroides, este fascículo).

Los efectos mitogénicos de la TSH pueden ser reproducidos por la activación de la cascada del AMPc. Lainyección en ratas de este nucleótido induce la formación de bocio. La generación de ratones transgénicosen los cuales está activado el receptor para adenosina A2, el cual activa constitutivamente a la adenilatociclasa, desarrollan bocio con hipertiroidismo (el peso de la glándula se encuentra incrementado unas cienveces). Resultados similares fueron obtenidos en ratones en los cuales la Gsα se encontraba activada. Lamayoría de las mutaciones del rTSH que se encuentran en los adenomas, activan la vía del AMPc y unas po-cas la cascada del PIP2. Es más, pacientes con la enfermedad de McCune-Albright, en los cuales se encuen-tra mutada la Gsα, exhiben un crecimiento de la glándula asociado a hipertiroidismo. Estos resultados pu-dieron ser reproducidos in vitro, tanto con cultivos primarios o líneas celulares diferenciadas, excepto en cé-lulas obtenidas de tiroides bovinas y porcinas, tal lo comentado al principio de este Capítulo.

El mecanismo por el cual actúa el AMPc dista de estar aclarado, aunque algunos de los pasos son conoci-dos. La TSH induce la translocación de la subunidad C (catalítica) de la proteína quinasa A (PKA) al núcleo.Como consecuencia de esto se fosforilan una serie de proteínas, entre ellas, el factor de transcripción CREB.La microinyección, en cultivos celulares de tiroides caninas, de inhibidores de la PKA (PKI) bloquea el efec-to mitogénico de la TSH. Mas aún, la generación de ratones transgénicos con isoformas negativas para el CREBen sus tiroides, provoca hipotiroidismo con retraso en el crecimiento. Las tiroides presentaban folículos po-bremente desarrollados, heterogéneos en tamaño y con coloide disminuido. La expresión de los genes de Tg,TPO, NIS así como la de los factores de transcripción Titf1, Pax8 y Foxe1 se mostraban significativamente dis-minuidos. Si bien estos hallazgos demuestran la participación del AMPc a través de la PKA, la microinyecciónde la subunidad C en cultivos celulares de tiroides caninas reproducen los efectos morfológicos de la TSH asícomo la inducción de la TPO, pero no la síntesis de la Tg ni la síntesis de ADN. Estos resultados nos estaríanindicando que la PKA es necesaria pero no suficiente para mediar los efectos de la TSH.

En respuesta a la TSH, se sintetizan una serie de proteínas involucradas en la proliferación. Entre ellas,el antígeno nuclear de proliferación celular (PCNA, proteína requerida para las actividades de la ADN poli-merasas δ/ε) se acumula en el núcleo a partir de la fase del ciclo celular G1. También durante esta fase seproduce el ensamblaje y la translocación al núcleo del complejo ciclina D3-CDK 4. Esto trae como consecuen-cia, entre otras, la fosforilación e inactivación, de la familia de genes supresores de tumores del retinoblas-toma y la activación del E2F, factor de transcripción que regula la expresión de genes involucrados en la di-visión celular (ver Fascículo IV, Genes supresores de tumores).


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Figura 4: Esquema propuesto para la activación de la expresión del gen de la Tg. En (a) DREAM se encuentrapresente inhibiendo la expresión. En (b) luego del estímulo, se libera DREAM y la presencia de p300 sirve denexo entre la maquinaria basal y los factores de transcripción específicos (Nota: en este modelo se supone quela interacción de p300 es posible si DREAM se encuentra ausente. Esto todavía no ha sido comprobado). Abre-viaturas: FTB, Factores de Transcripción Basales o Generales; ARN Pol II, ARN Polimerasa II)

En trabajos in vitro se ha demostrado la necesidad del IGF1/insulina para que la TSH pueda ejercer susefectos mitogénicos (este requerimiento se da también para otros factores de crecimiento). La insulina/IGF1por si solos no inducen la síntesis de ADN. En ratones transgénicos en los cuales se expresa IGF1 y el recep-tor de IGF1 en sus tiroides, desarrollan cierto grado de autonomía, manteniendo su secreción hormonal enpresencia de niveles plasmáticos de TSH disminuidos. El peso de la tiroides se encuentra levemente aumen-tado como consecuencia de una hipertrofia, sin un aumento en el número de células.

In vivo, ciertas situaciones avalan los resultados anteriormente citados. En la acromegalia es posible ob-servar tiroides levemente crecidas, debido a una generación local de IGF1, como consecuencia de los nive-les elevados de GH. La TSH carece de efectos mitogénicos en ratas hipofisectomizadas y entre los pigmeos(los cuales presentan deficiencia de IGF1) la prevalencia de bocio es baja aún en zonas carentes de iodo.

4a) 4b)

Mutaciones en el Receptor de TSH

Mutaciones en el receptor pueden llevar a una inactivación del mismo (pérdida de función) o a una ac-tivación constitutiva (ganancia de función). En el primer caso, las mutaciones se encuentran generalmenteen el dominio extracelular y causan el síndrome de resistencia a la TSH que puede ser completa o parcial de-pendiendo del tipo de mutación. El modo de transmisión es recesivo y los sujetos afectados son homocigo-tas o heterocigotos compuestos para las mutaciones. Este síndrome está caracterizado porque los sujetos quela padecen tienen altos los niveles séricos de TSH pero no bocio. En lo que respecta a los niveles de hormo-nas tiroideas, es variable dependiendo del grado de resistencia a la TSH y pueden llegar a presentar hipoti-roidismo severo con una glándula tiroides hipoplásica normalmente ubicada por ultrasonografía y una cap-tación de 99Tc no detectable. Algunos pacientes presentan niveles normales o aun altos de tiroglobulina. Ca-be mencionar que en ratones knockout para el receptor de TSH las glándulas tiroides de estos animales soncapaces de producir tiroglobulina no iodada. Sin embargo, se han encontrado pacientes con mutaciones enambos alelos, las cuales inactivan al receptor, con tiroglobulina baja o no detectable.

Por otra parte, se han encontrado mutaciones, localizadas generalmente en el dominio transmembrana,que causan una ganancia de función (activación en ausencia del ligando). Es suficiente que uno de los ale-


los esté mutado (dominante) para generar el fenotipo patológico. La actividad autónoma o constitutiva delreceptor causa una expansión clonal de la célula mutada dando lugar a adenomas tóxicos solitarios o ade-nomas tóxicos en bocios multinodulares. Las mutaciones en el receptor de TSH serían la causa principal delos Adenomas Tóxicos solitarios. La mutación puede ocurrir en células germinales; en estos casos familiares,todas las células foliculares poseen la mutación dando origen a bocios difusos. El grado de hipertiroidismoen estos pacientes varía de acuerdo a sus antecedentes genéticos, ingesta de iodo, etcétera.

Como se comentó anteriormente, todas estas mutaciones aumentan los niveles basales de AMPc, pero so-lamente en algunas de ellas se estimula la cascada de la fosfolipasa C. Si bien la mayoría de las mutacionesque causan activación del receptor de TSH se encuentran en el dominio transmembrana, en unos pocos pa-cientes se han descripto mutaciones en el dominio extracelular, restando aclarar el mecanismo por el cualse ejerce esta activación en ausencia del ligando.

En algunos adenomas tóxicos y carcinomas foliculares, se han encontrado también mutaciones en las su-bunidad de la proteína Gsα, aunque en el caso de los carcinomas es raro encontrar mutaciones en el recep-tor de TSH, sugiriendo que un aumento de la vía AMPc no sería suficiente para desencadenar un proceso tu-moral maligno.

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Papel de los factores de crecimiento en la regulación tiroideaMario Alberto Pisarev

Nota: se sugiere consultar en el Fascículo IV de esta serie el capítulo referido a los conceptos generales de los factores de crecimiento.

Una serie de factores de crecimiento participa en la regulación tiroidea. En algunos casos se ha demos-trado que la célula folicular es capaz de producirlos, generando efectos auto y paracrinos. En otros, en cam-bio, no se conoce aún si son generados en la propia glándula, pero se ha demostrado que existen recepto-res para ellos, que son capaces de modular las funciones tiroideas y que en algunos casos, participarían enla fisiopatología glandular.

Entre los factores producidos por el epitelio folicular tiroideo pueden citarse:

IGF-1 y algunas de su proteínas ligadoras (IGF1-BP)FGFVEGFTGF-β1PDGF

Si bien se han demostrado receptores para EGF y HGF en el epitelio tiroideo, no se conoce que puedanser sintetizados por el mismo.

IGF-1Los estudios “in vivo” demostraron que la inyección de TSH es capaz de estimular el crecimiento y las

funciones tiroideas. Sin embargo, cuando se estudió la acción de la TSH “in vitro” se observó que el estímu-lo de la proliferación celular causado por esta hormona sola era muy débil, y que la adición ya sea de insu-lina en dosis farmacológicas, o de IGF-1, potenciaban significativamente su efecto. El IGF-1 “per se” es só-lo un débil factor mitogénico que requiere de la presencia de la TSH para manifestar el efecto sinérgico.

Se han demostrado receptores para IGF-1 en el epitelio tiroideo, los que son diferentes de los recepto-res de insulina. Esta última hormona, agregada en dosis por lo menos 10 veces mayores a la circulante, escapaz de activar los receptores de IGF-1. La situación es más compleja “in vivo” ya que la disponibilidad deIGF-1 para interactuar con sus receptores depende de la concentración extracelular de sus proteínas ligado-ras, las IGF1-BPs. Se trata de una familia de isoformas, algunas de las cuales son sintetizadas por el epite-lio tiroideo. Al igual que la insulina, la unión de IGF-1 a su receptor genera la fosforilación de proteínas entirosina (actividad de tirosina-quinasa).

IGF1-BPs (Proteínas ligadoras de IGF-1, en Inglés IGF-1 Binding Proteins)Se trata de proteínas extracelulares que se unen a IGF-1 y modulan su biodisponibilidad por los tejidos

“blanco”. Su síntesis es inhibida por la TSH y aumenta cuando la tiroides está en hipofunción. Las isoformasmás importantes en tiroides humana son la 3 y la 5, las que son a su vez moduladas por otros factores decrecimiento. Se ha demostrado que TGF-β1 estimula su síntesis. Cuando las IGF1-BPs aumentan la disponi-bilidad de IGF-1 disminuye, y vice-versa.

Efectos de IGF-1Como ya se mencionó el IGF-1 actúa sinérgicamente con la TSH para estimular la proliferación celular.

Además se ha demostrado que estimula una serie de funciones diferenciadas tiroideas, vinculadas a la bio-síntesis de las hormonas tiroideas, tales como la captación de iodo, su organificación, la expresión de losgenes de tiroglobulina, peroxidasa y NIS. También estimula funciones de mantenimiento celular (“house-kee-ping functions”) como la captación de glucosa. En lo que respecta a este parámetro se demostró que a tiem-pos cortos los efectos de IGF-1 y TSH son aditivos, vale decir que el efecto de su combinación es igual a la


suma de sus efectos por separado. En cambio, en cultivos más prolongados la combinación de ambos mues-tra sinergismo, lo que sugiere que quizás uno de ellos module la respuesta tiroidea al otro. En este sentidocabe señalar que la TSH aumenta los receptores a IGF-1.

Posible papel fisiopatológicoLos cultivos de células de tiroides humana normal requieren de la presencia TSH e IGF-1 para estimular

la proliferación. En cambio, el cultivo de células obtenidas de nódulos funcionantes tiroideos mostró que laadición de IGF-1 al medio de cultivo no era necesaria. Se demostró que esto es debido a que los nódulospresentan una síntesis aumentada de IGF-1, lo que llevó a postular que este factor jugaría un papel en lafisiopatología de los nódulos autónomos.

FGFsSe conocen 23 miembros de la familia de los FGFs. Por otra parte existen 4 isoformas de los receptores

de FGF. Los FGF más conocidos son la isoforma 1, también llamado FGF acídico, y la 2 denominada FGF bá-sico. Estos factores se encuentran normalmente unidos a la matriz extracelular, la que regula su disponibi-lidad. La síntesis de FGF-2 es estimulada por factores que aumentan la actividad de PKC, pero no por la TSH.

Los receptores de membrana de FGF presentan sitios de unión a la heparina, cuya presencia contribuye auna correcta interacción entre FGF y su receptor. Se ha observado que los FGFs no sólo estimulan la prolifera-ción tiroidea, sino que además son angiogénicos. Este efecto reviste particular importancia, pues “in vivo” laproliferación de las células epiteliales tiroideas debe ser acompañada por la de los vasos que las nutren.

El FGF se une a su receptor de membrana, que pertenece a la familia de receptores con actividad de ti-rosina quinasa. Este receptor a su vez fosforila al sustrato 2 (FRS-2 también conocido como SNT-1). Se de-mostró la producción tiroidea de FGFs, cuya concentración está elevada en la hiperplasia y neoplasias tiroi-deas. Además se observó que la concentración plasmática de FGF está aumentada en pacientes con cáncerde tiroides.

Los gangliósidos asociados a la membrana celular son también reguladores de la señalización a través deFGF-R, ya que son necesarios para la acción mitogénica de FGF-2. La concentración de los gangliósidos va-ría en diferentes patologías tiroideas. Por otra parte los gangliósidos circulantes modulan la bioactividad delFGF, ya que inhibirían su actividad mitogéncia y prevendrían su degradación proteolítica.

EGFNo se ha demostrado la síntesis de EGF por la célula tiroidea, pero se conoce la existencia de su recep-

tor (EGF-R). El EGF es un potente estimulante de la proliferación celular, en tanto que inhibe funciones di-ferenciadas, como la captación y la biosíntesis hormonal. La concentración de EGF-R y su capacidad de uniónde EGF, están aumentadas en los tumores tiroideos. La proliferación celular es mediada por fosforilación delas MAPKs, a través de la actividad de tirosina quinasa.

HGFAl igual que en el caso del EGF, no se ha demostrado la síntesis de HGF por la célula tiroidea, pero sí la pre-

sencia de su receptor, denominado Met. Las mutaciones de los oncogenes Ras y Ret aumentan la concentracio-nes de Met. Este receptor constituye una oncoproteína que activa la invasividad de los tumores de la glándula.

El HGF es sintetizado por los fibroblastos y otras células del estroma, acumulándose en la matriz extra-celular, que regula su biodisponibilidad. El HGF es sintetizado como un héterodimero, que se activa por ac-ción de la uPA (activador del plasminógeno urinario). Dado que la TSH aumenta la síntesis de uPA por la ti-roides, ésto provee una vía indirecta de regulación de la producción de HGF activo. Se ha demostrado queel HGF aumenta la proliferación celular en tiroides de perro y humanas.


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Factores Angiogénicos

Los VEGFs son sintetizados por la célula tiroidea y se cree que juegan un papel en la enfermedad de Gra-ves, tiroiditis, quistes tiroideos y cáncer. El VEGF A constituye la isoforma predominante segregada por la ti-roides, como un homodímero de 46 Kda. Este factor es un quimioatractante y mitogénico endotelial.

El VEGF induce la angiogénesis y aumenta la permeabilidad vascular. Sus receptores (VEGF-R isoformas 1-3, también denominados Fit, Flk/KDr y Fit-4, respectivamente, son exclusivos de las células endoteliales. Co-mo no se ha demostrado la presencia de estos receptores en la tiroides no se conoce aún si el VEGF actúacomo un factor auto o paracrino.

La síntesis de VEGF es regulada por diferentes factores. Aquéllos que aumentan la producción de AMPc ode PKC la estimulan, así como el IGF-1 y el FGF.

En la tiroiditis los mastocitos son el origen de VEGF, así como de otros factores angiogénicos (angiopo-yetinas).

AngiopoyetinasLas angiopoyetinas 1 y 2 (Ang-1, Ang-2) son factores angiogénicos que se unen a receptores Tie-2 (con

actividad de tirosina quinasa) presentes en las células endoteliales. Recientemente se demostró la existen-cia de Tie-2 en células tiroideas, que además sintetizan Ang-1 y Ang-2.

La TSH y otros agentes que estimulan la producción de AMPc, aumentan la síntesis de Tie-2. La TSH fuetambién capaz de estimular levemente la producción de Ang-1.

En tumores tiroideos se encontró un aumento en la expresión de los ARNm de VEGF-C y de Ang-2, y suconcentración tenía relación directa con el tamaño del tumor.

TGF-aSe han demostrado receptores para TGF-α en la tiroides normal y tumoral. Sus efectos se ejercen a tra-

vés del factor de transcripción nuclear NF-kB. Este factor está unido en el citoplasma a la proteína inhibi-toria IkB. El TGF-α induce la disociación de ambos, fosforilando a IkB y translocando NF-kB al núcleo. Allíforma complejos con p52, RelB y p50. Esta última proteína se genera de la proteólisis de p105. Los mismosestimulan la transcripción de interleukina-6 y la generación de especies reactivas de oxígeno (ROS).

Este factor inhibe la proliferación tiroidea, la captación de iodo, y la transcripción del gen de la deiodi-nasa tipo I, Tg y TPO. Por otra parte induce la expresión de los antígenos de histocompatibilidad tipo II yde ICAM-1, así como de citoquinas inflamatorias. Por todos estos efectos se ha postulado que TGF-α parti-ciparía de la fisiopatología de la tiroiditis autoinmune y de la enfermedad de Graves.

TGF-βEste factor es producido por la célula tiroidea. La expresión de su ARNm es estimulada por el exceso de

iodo en tiroides de cerdo, humana. Su mecanismo de acción incluye la unión a un receptor tipo II (TGF-β-RII). El complejo TGFβ,-receptor II activa al receptor tipo I, mediante forforilación de Smad 2 y 3, los queforman un complejo con Smad 4 y se traslocan al núcleo. En esa localización se unen c-jun, c-fos y la pro-teína CBP/p300 modulando la transcripción. También se ha propuesto que este factor modula la fosforila-ción de p53 y de pRb.

Si bien se conocen tres isoformas de TGF-β, la isoforma 1 ha sido la más estudiada. Este factor es un po-tente inhibidor de la proliferación celular y de las funciones diferenciadas tiroideas (captación de iodo, bio-síntesis hormonal). El TGF-β, es sintetizado como una pro forma inactiva que debe ser clivada para generarel factor biológicamente activo. La inhibición de la proliferación celular se ejerce en la interfase G0-G1 delciclo celular.

Se ha observado que la inducción de síntesis por exceso de iodo está disminuída en algunos bocios no-dulares, lo que llevó a postular que jugaría un papel en la fisiopatología de esta enferemedad. Por otra par-


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te, otros autores han encontrado un aumento de TGF-β, en el bocio. Dado que este factor es un inhibidor dela proliferación se ha explicado este hallazgo como la expresión de un mecanismo de balance que pretendefrenar la proliferación exagerada. Finalmente, se ha observado que la sensibilidad a la acción inhibitoria deTGF-β, disminuye a medida que aumenta la indiferenciación de los cánceres tiroideos.

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Acciones del iodo sobre la tiroides. Autorregulación tiroidea: su papel en condiciones normales y patológicasMario Alberto Pisarev

DefiniciónSe denomina autorregulación a la capacidad de la tiroides de modular su función y capacidad prolifera-

tiva, así como la respuesta a otros factores tales como la tirotrofina (TSH) y los factores de crecimiento.

¿De qué depende este mecanismo?La autorregulación es función de la mayor o menor concentración de iodo intraglandular. En condiciones

fisiológicas el iodo es el factor limitante de la biosíntesis hormonal. A esta importante función, se agregala de jugar un papel en la regulación de las funciones y proliferación tiroideas.

Efectos de la depleción de iodoEn sujetos normales existe una correlación inversa entre el volumen tiroideo y la excreción urinaria de

iodo, como índice de su ingesta: a menor ingesta de iodo, mayor volumen de la glándula. En regiones de carencia moderada de iodo, como la zona de la precordillera Andina del Neuquén, el bo-

cio endémico cursa con niveles normales de TSH circulante. Esto se explica porque la tiroides con depleciónde iodo es hipersensible a la acción de la TSH sobre el crecimiento glandular.

En la Tabla 1 se resumen las consecuencias clínicas y bioquímicas de una deficiencia moderada de iodo.

Tabla 1. Efectos clínicos y bioquímicos de la deficiencia moderada de iodo

Efectos clínicosMayor incidencia de bocio Aumento de tamaño tiroideo en la adolescencia y en el embarazo Aumento de la incidencia de nódulos Aumento de la incidencia de T3- tirotoxicosis Mayor riesgo de inducción de hipo o hipertiroidismo frente a una dosis excesiva de iodo Efectos bioquímicosAumento de la avidez tiroidea por el iodo (curva de captación) Disminución del valor medio de tiroxina plasmática Aumento de la TSH basal y de su respuesta al TRH Menor aumento de la T4 durante el embarazo Menor frecuencia de anticuerpos antitiroideos elevados

Efectos del exceso de iodoEl exceso de iodo puede producir diferentes efectos, según el estado previo de la glándula:

1) Cuando existe una hiperplasia tiroidea previa, la administración de iodo determina una reacción agu-da inflamatoria, que generalmente resuelve sin dejar secuelas. Este efecto requiere de la oxidacióndel iodo (autorregulatorio).

2) La administración de aceite iodado puede producir tiroiditis en seres humanos (vide infra).

3) En perros con depleción de iodo se ha observado la producción de necrosis folicular al administrardosis excesivas de iodo.

4) En células en cultivo se produce una pérdida de la estructura folicular y una inhibición de la prolife-ración. También se ha propuesto que aumenta la apoptosis.


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Se pueden resumir los numerosos estudios realizados, tanto clínicos como experimentales, en lo que res-pecta a los efectos del iodo sobre la tiroides de la siguiente forma (Tabla 2):

Tabla 2. Variaciones en la respuesta al iodo según la dosis y el estado inicial de la glándula

Estado inicial Estado finalDosis fisiológicas

Hipotiroidismo Eutiroidismo Eutiroidismo Hipertiroidismo

Dosis moderadasEutiroidismo Tiroiditis autoinmune Hipotiroidismo Bocio coloide Eutiroidismo Hipotiroidismo

Dosis excesivasEutiroidismo Tiroiditis aguda Eutiroidismo Hipertiroidismo Eutiroidismo Hipotiroidismo Eutiroidismo Sialadenitis Hipertiroidismo Eutiroidismo

Efecto Wolff-ChaikoffA medida que el aporte de iodo aumenta, se incrementa la biosíntesis de las hormonas tiroideas. Sin em-

bargo, cuando la concentración de iodo que se aporta supera un cierto límite se pierde la proporcionalidadentre ambos parámetros, y se inhibe progresivamente la biosíntesis hormonal. A esta acción del exceso deiodo se la denomina “efecto Wolff-Chaikoff“. Esta acción se debe a la inhibición de la producción de H2O2.

Frente a dosis excesivas de iodo se pueden observar tres tipos distintos de respuesta:

1) Si la tiroides es ávida de iodo no se produce efecto Wolff-Chaikoff, y puede generarse hipertiroidismo(Jod-Basedow).

2) Se produce efecto Wolff-Chaikoff, pero luego por el fenómeno de escape (vide infra) se restaura lafunción normal.

3) Se produce efecto Wolff-Chaikoff, no hay escape y se genera hipotiroidismo.

Fenómeno de escape a la acción inhibitoria del exceso de iodoSi bien en un comienzo el exceso de iodo inhibe parámetros tales como la biosíntesis y secreción hor-

monal (efecto útil para el control del hipertiroidismo), esta acción desaparece al continuarse la administra-ción de iodo (escape). Este fenómeno se explica porque el exceso de iodo inhibe su propia captación, lo-grando que al cabo de un tiempo la concentración de iodo intratiroideo disminuya, revirtiendo así la accióninhibitoria.

Especificidad del efecto del iodoLas acciones del exceso de iodo sólo se observan en la tiroides, y no alteran órganos con activo meta-

bolismo, como el hígado o aquéllos que tienen la capacidad de concentrar el halógeno pero son incapacesde organificarlo, como las glándulas salivares. El exceso de iodo no afecta en forma directa la secreción deTSH por la hipófisis.


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Efectos del exceso de iodo sobre la proliferación celularSe ha propuesto que el exceso de iodo sería capaz de inhibir la división celular actuando en el ciclo ce-

lular a nivel del pasaje de G0 a G1, y que además podría estimular la muerte celular programada (apoptosis).Sin embargo dado que los resultados publicados se obtuvieron con dosis muy excesivas, del orden de 100mM, estos datos deben ser confirmados con concentraciones no tóxicas.

Mecanismo de la acción autorregulatoria del iodo

La acción inhibitoria del exceso de iodo es revertida por fármacos que inhiben a la peroxidasa tiroidea,tales como el metilmercaptoimidazol (MMI) o el propiltioruracilo (PTU). Estos resultados demuestran que pa-ra ejercer sus efectos el iodo debe ser incorporado a una molécula orgánica, que es el mediador de los mis-mos. El efecto inhibitorio del iodo es proporcional a la cantidad de iodo orgánico formado.

Acciones genómicas y no genómicas del iodoDe acuerdo a los datos disponibles algunos de los efectos del exceso de iodo no requieren la interacción

con el genoma, en tanto que otros sí implican este tipo de mecanismo. Entre los primeros pueden mencio-narse la secreción hormonal, la producción de AMPc, la captación de iodo y la síntesis del receptor de TSHy de tiroglobulina. Con respecto a ésta última proteína la inhibición de su biosíntesis sería debida a una ac-ción post-transcriptacional, ya que el iodo disminuye la vida media de su ARNm.

Entre los efectos genómicos también se encuentra el estímulo de la expresión del gen de TGF-β1 (factorde transformación beta, en inglés: Transforming Growth Factor), y de endotelina-1, y la inhibición del gendel antígeno mayor de histocompatibilidad tipo I.

Naturaleza de el/los intermediario/s de la acción del iodoPara que una molécula sea considerada como intermediaria del mecanismo autorregulatorio debe cumplir

con los siguientes requisitos:1) ser iodada;2) ser sintetizada dentro de la tiroides;3) su síntesis debe ser inhibida por MMI y/o PTU;4) debe ser capaz de reproducir todos los efectos inhibitorios del exceso de iodo;5) sus acciones no deben ser alteradas por MMI y/o PTU.


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Figura 1. Fórmula de la iodolactona y del 2-IHDA


La tiroides de rata, vaca, cerdo y humanos incorpora el iodo a lípidos, habiendo identificado a la 6-iodo-delta lactona del ácido araquidónico (IL-d, Figura 1) como uno de los productos. Posteriormente se identi-ficó un segundo lípido iodado, el 2-iodo-hexadecanal (2-IHDA), producido por tiroides de caballo y perro apartir de plasmalógenos (Figura 1). Del total de iodo captado por la tiroides 90-95 % se utiliza para la bio-síntesis de sus hormonas, y el resto se incorpora a los lípidos.

Interacción del iodo y de los iodolípidos con señales de transducción tiroideasLos dos iodolípidos, IL-d y 2-IHDA, pueden interactuar con diferentes vías de regulación, y esto en par-

te depende de la especie experimental analizada. Estas acciones involucran tanto la expresión de funcionesdiferenciadas tiroideas, como la proliferación celular tanto in vivo como in vitro. En la Tabla 3 se describenlos resultados obtenidos.

Tabla 3. Interacción de los iodolípidos con señales de transducción

Parámetro Especie Vía AMPc Via IP3 Via tirosina quinasaIL-δ 2-IHDA IL-δ 2-IHDA IL-δ 2-IHDA

Capt de iodo Bovinos ↓Organif. de iodo Bovinos ↓

Cerdo ↓Prod. H2O2 Bovinos ↓

Perro ↓Formac. de AMPc Rata ↓

Cerdo ↓Sint. de ADN Rata ↓

Perro = Proliferación Rata ↓

Cerdo ↓ ↓Humano ↓ ↓

Prod. De bocio Rata ↓Ratones ↓ ↓

Capt. de aminoácidos Bovinos ↓Rata ↓

Capt. de glucosa Bovinos ↓Rata ↓

Formación de IP3 Perro ↓

Cerdo ↓

IP3: inositol-trifosfato. Los espacios en blanco indican parámetros no estudiados.

Dados los efectos pleiotrópicos del iodo y de los iodolípidos, que afectan diferentes señales de transduc-ción, cabe postular que podría existir un paso metabólico común final que sería el blanco de estas acciones.

Papel del TGF-β1 en la autorregulación tiroideaEl TGF-β1 es sintetizado por la propia célula tiroidea y ejerce una acción inhibitoria sobre la proliferación

celular y la expresión de funciones diferenciadas.


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Dosis crecientes de iodo aumentan la producción de TGF-β1 en cultivos de tiroides humana, así como laexpresión de su gen en tiroides de oveja, por un mecanismo autorregulatorio. Los efectos del exceso de io-do son bloqueados por suero anti TGF-β1. Estos resultados llevaron a postular que este factor participaríadel mecanismo autorregulatorio, ya que además reproduce alguno de los efectos del iodo sobre función yproliferación tiroideas. El esquema hipotético del mecanismo autorregulatorio tiroideo se detalla en la Figu-ra 2, aunque debe señalarse que todavía no está totalmente aceptado.

Hormonas tiroideas

AMPcIodo → Iodo TGF-β1 Efectos IP3

sobre vías Tir. Kin.

Iodolípidos

Figura 2. Hipótesis del mecanismo autorregulatorio tiroideo

Posible papel del iodo y de la autorregulación en la patología tiroidea

Efectos del exceso de iodo sobre glándulas normalesPuede decirse que tanto el déficit como el exceso de iodo afectan la función tiroidea, dando lugar a pa-

tologías en ambos extremos de la dosis.La administración de altas dosis de iodo (alrededor de 150 mg/día) durante 1-3 semanas produce una

disminución leve pero significativa de los niveles de T3 y T4 en sangre, con un incremento en paralelo de laTSH y de la respuesta al TRH. Todos estos cambios están dentro del rango de valores normales y se atribu-yeron a la inhibición de la secreción hormonal causada por el exceso de iodo.

Iodo y bocioLa carencia de iodo determina bocio y alteraciones en el desarrollo cerebral y osteomuscular. Cuando la

excreción urinaria de iodo es menor de 25 µg/24 hs existe un riesgo importante de alteraciones severas enla maduración del sistema nervioso central, especialmente en niños. Cuando el déficit de iodo es menos im-portante (iodurias entre 25 y 120 µg/24 hs) se genera frecuentemente bocio nodular.

En los nódulos y adenomas se demostró una menor concentración de iodo y una disminución de la activi-dad de la peroxidasa tiroidea (TPO). Dado que la TPO participaría de la biosíntesis de los iodolípidos, éstos es-tarían disminuidos en las áreas tiroideas afectadas, generando igualmente una hipersensibilidad local a la ac-ción de TSH, con aumento en su proliferación. Finalmente cabe destacar que en estudios experimentales la IL-δfue capaz de inhibir el desarrollo de bocio así como de inducir su reducción, una vez desarrollado en ratas.

El exceso de iodo aumenta la producción de TGF-β1, y en los nódulos esta respuesta está francamentedisminuida. Dado que este factor es un inhibidor del crecimiento tisular se propuso que esta alteración es-taría vinculada a la fisiopatología de esta afección. Además, la acción inhibitoria del TGF-β1 sobre la proli-feración celular está disminuida en los tumores tiroideos más indiferenciados.

Acción del exceso de iodo en glándulas enfermasEn bocios de regiones endémicas, en que las glándulas son ávidas del halógeno, al instituirse la profilaxis

con sal iodada aumentó la incidencia de hipertiroidismo (Jod-Basedow). Un fenómeno similar se observó enbocios multinodulares de zonas no endémicas, cuando los pacientes son expuestos a dosis excesivas de iodo.


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?

?


Hipotiroidismo inducido por exceso de iodoDosis excesivas de iodo producen el efecto Wolff-Chaikoff y la inhibición de la secreción hormonal. Estas

acciones comienzan a ser evidentes con dosis de alrededor de 750-800 µg de iodo/24 hs. Dosis mayores in-ducen una disminución de la T4 y un aumento de la TSH plasmáticas. Además, en los niños se puede produ-cir bocio.

Estos efectos, que pueden llevar al hipotiroidismo franco, son más frecuentes en pacientes que padecenalguna anormalidad tiroidea, tales como tiroiditis de Hashimoto, enfermedad de Graves, nódulos tóxicos,glándulas ávidas de iodo por residencia en zonas de carencia del halógeno, o en pacientes previamente tra-tados con radioiodo, litio o cirugía. Son particularmente susceptibles los recién nacidos o niños en edadtemprana, posiblemente debido al inadecuado funcionamiento de los mecanismos compensatorios. Es porello que deben extremarse las precauciones al administrar exceso de iodo a mujeres embarazadas.

Hipertiroidismo inducido por iodo (Jod-Basedow)En glándulas ávidas de iodo (bocio endémico, bocio difuso o multinodular no endémico) dosis excesivas

de iodo o de compuestos que los contienen, pueden inducir hipertiroidismo.

Tiroiditis inducida por exceso de iodoEn tiroides alteradas (hiperplasia, hemitiroidectomía) el exceso de iodo determina una reacción inflama-

toria, en ocasiones acompañada de altos títulos de anticuerpos antitiroglobulina, lo que reproduce lo que seobserva en pacientes con tiroiditis en los que la administración de dosis excesivas de iodo produce hipoti-roidismo. Se han postulado los siguientes mecanismos:

a) el exceso de iodo interacciona con células T/B generando la expresión de antígenos mayores de his-tocompatibilidad.

b) el exceso de iodo aumenta la generación de radicales libres que producen daño en los lípidos o pro-teínas de membrana. Se ha propuesto la participación del óxido nítrico (NO) en este mecanismo.

c) el iodo produce la iodación de proteínas (no Tg) o lípidos que pueden actuar ya sea como antígenoso como activadores policlonales.

Iodo y cáncer de tiroidesLa carencia de iodo no incrementa significativamente la incidencia de cáncer de tiroides, pero altera la

distribución de las formas histológicas. En las regiones no endémicas preponderan las formas menos agresi-vas de cáncer papilar, en tanto que en las zonas de endemia hay un aumento de la incidencia de los cánce-res foliculares e indiferenciados más agresivos. Esto se revierte con la profilaxis con sal iodada.

Iodo y embarazoDurante el embarazo aumentan los requerimientos de iodo a por lo menos 200 µg/día, ya que el halóge-

no pasa al feto por la placenta para la síntesis de las hormonas fetales. Cuando los mismos no son cumpli-mentados se puede producir un leve aumento del tamaño tiroideo. La carencia de iodo puede producir pro-fundas alteraciones en el desarrollo neuro y sicológico del recién nacido, que en ocasiones se acompañan debocio. El exceso de iodo puede inducir hipotiroidismo y bocio en el feto.

El iodo se concentra en la glándula mamaria y pasa a la leche, razón por la cual debe controlarse su in-gestión en la mujer lactante. La administración de una dosis terapéutica de radioiodo está contraindicadadurante el embarazo y la lactancia.

Efectos de fármacos que contienen iodoUna serie de compuestos que contienen iodo son capaces de alterar el eje hipotálamo-hipófiso-tiroideo.

En la Tabla 4 se resumen los fármacos más estudiados. Muchos de estos compuestos se almacenan en el te-jido adiposo y van liberando durante mucho tiempo el iodo que contienen, razón por la cual sus efectos son


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prolongados. Ciertos fármacos, como la amiodarona, beta-bloqueantes y los medios de contraste iodados, in-hiben la conversión de T4 a T3 a nivel de la 5’ deshalogenasa de los tejidos periféricos. El exceso de iodoque generan, actuando directamente sobre la tiroides, puede determinar tanto hipo como hipertiroidismo,según el estado previo de la misma.

Tabla 4. Efectos de fármacos que contienen iodo

Compuesto % Iodo Dosis UsoAmiodarona 37 300 mg/d Antiarrítmico Contraste radiológico (Colecistog) 60-70 3-9 g Radiografías de contraste Contraste radiológico (Urografía) 45-60 1-70 g Radiografías de contraste Iodoquinolinas 40 4 g Antidiarreicos Benziodarona 46 100-300 mg/d Uricosúrico Povidona 53 Variable Antiséptico local Tintura de iodo 40 mg/ml Variable Antiséptico local Gasa con iodoformo 4,8 mg/100 mg Variable Antiséptico local Solución de Lugol 6.3 mg/gota Variable Vitaminas con iodo 150 µg/tabl. Variable Suplemento vitamínico Colirios con iodo 5-40 µg/gota Variable Uso local

Uso del iodo en caso de accidentes nuclearesEn el núcleo de los reactores nucleares se generan isótopos de iodo, ya sea como productos directos de

la fisión, o indirectamente como resultado del decaimiento de otros compuestos radiactivos. La cantidad to-tal presente en un reactor es función de la potencia del mismo. En caso de producirse un accidente nuclear,o explosiones atómicas, se pueden liberar a la atmósfera cantidades muy importantes de isótopos radiacti-vos de iodo. Se ha observado un aumento muy significativo de la incidencia de cáncer de tiroides, tiroiditise hipotiroidismo entre los sobrevivientes de un accidente nuclear expuestos a radioiodo. Para prevenir la acu-mulación de radioiodo en la tiroides de las personas en riesgo se aconseja la administración de dosis blo-queantes de sales de iodo en forma muy precoz, ya sea en una dosis de por lo menos 100 mg de iodo (re-duce la captación de radioiodo al 1%), o en dosis menores en días sucesivos.

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BIOLOGIA MOLECULAR DE LOS TUMORES TIROIDEOSMario Alberto Pisarev

Se sugiere consultar los siguientes Capítulos de la presente serie, que contiene los conceptos generales sobre Biología y Ciclo

Celular (Fascículo I) y Oncogenes y Factores de Crecimiento (Fascículo IV).

La producción de tumores tiroideos obedece a las reglas generales de la carcinogénesis, aunque con al-gunas particularidades. Está demostrado que ciertos factores extraglandulares pueden participar de este pro-ceso, además de las mutaciones espontáneas de oncogenes y genes supresores de tumores. Por un lado lacarencia de iodo genera, en amplias regiones del mundo, la aparición de bocio endémico, lo que se acom-paña por un cambio en el tipo histológico de los tumores de la glándula. Asimismo la irradiación tiroidea estambién causa de la tumorigénesis tiroidea, al igual que la acción de ciertos fármacos y contaminantes am-bientales.

Es reconocido que el proceso de tumorigénesis involucra la sumatoria de alteraciones moleculares pro-gresivas que van generando primero tumores benignos, luego malignos con diferente grado de diferenciacióny finalmente cáncer indiferenciado. Si bien se han realizado numerosos estudios para determinar la secuen-cia de estos cambios, los resultados no son aún concluyentes, quedando diferentes aspectos por dilucidar.

La transformación maligna de una célula normal puede caracterizarse por:

• pérdida de la capacidad de inhibir la proliferación en cultivos cuando se llega a confluencia (“inhi-bición por contacto”).

• capacidad de proliferar en cultivo sin adherirse al plástico de la cubeta de plástico (pérdida del “an-claje”).

• generación de un cáncer metastatizante cuando se inyecta a ratones atímicos (“nude”).

Estudios recientes han demostrado que a medida que el cáncer tiroideo se hace más indiferenciado ad-quiere las características mencionadas y esto se debería a la disminución de la expresión de E-caderina quealtera la generación del inhibidor de quinasa de ciclina p27kip1, responsable de la reacción de inhibiciónpor contacto (Motti y col, 2005).

Tumores Benignos

El agrandamiento tiroideo (bocio) puede ser difuso o localizado. En el primer caso encontramos al bocioque generalmente acompaña a la enfermedad de Graves-Basedow y que obedece a mecanismos fisiopatoló-gicos autoinmunes que serán analizados en el Fascículo VII.

Los bocios nodulares pueden cursar manteniendo o perdiendo las funciones diferenciadas tiroideas. Eneste último caso el área nodular no concentra iodo y en la centelleografía aparece como vacía, constituyen-do el llamado nódulo “frío”. Otros nódulos pueden captar iodo en igual o mayor proporción que el resto delparénquima. Estos últimos constituyen los nódulos “calientes” que pueden además inhibir al resto del teji-do tiroideo (nódulos autónomos). Desde el punto de vista diagnóstico los nódulos “fríos” despiertan parti-cular atención pues 20-25% de los mismos pueden albergar un cáncer. En otras situaciones los nódulos “ca-lientes” son hiperfuncionantes y producen hipertiroidismo (enfermedad de Plummer), en ocasiones a expen-sas de la producción exagerada de T3 (T3-tirotoxicosis). Finalmente, cuando los bocios son multinodulares(MNG) se suele encontrar una mezcla de nódulos normo, hipo e hiperfuncionantes en la misma glándula.

La TSH es capaz de estimular la proliferación celular tiroidea “in vivo”, y es por ello que se había pro-puesto que tendría un papel importante en la bociogénesis. Sin embargo, su concentración en sangre es ge-neralmente normal en el bocio nodular esporádico, salvo en casos de extremo hipotiroidismo. Estudios ex-


perimentales y clínicos han sugerido que en esta circunstancia existiría una alteración en el mecanismo au-torregulatorio, con disminución en la síntesis de iodolípidos (que son inhibitorios) e hiperrespuesta a losniveles normales de TSH, con la consiguiente proliferación exagerada (ver Capítulo de Autorregulación). Es-te sería el primer estadío de la tumorigénesis, que pasa de la hipertrofia celular a la hiperplasia. El aumen-to en la frecuencia de mitosis aumenta la probabilidad de mutaciones, lo que facilita la progresión a esta-díos más avanzados en la tumorigénesis. Por otra parte, la incidencia de bocio nodular está francamente au-mentada en las zonas con carencia de iodo (endemia bociosa). Cuando la carencia de iodo es moderada seencontró que el bocio cursa con niveles normales de TSH plasmática (Pisarev y col., 1970).

Las alteraciones en el mecanismo autorregulatorio podrían explicar la fisiopatología de los nódulos“fríos”, pero no la de los autónomos o “calientes”. En estos últimos, la función está aumentada y las altera-ciones bioquímicas observadas comprenden a la vía de señalización de la TSH. Así se han descripto:

• Mutaciones constitutivas activadoras del receptor de TSH.• Mutaciones activadoras de la proteína Gα, o de su homóloga, la proteína derivada del oncogén ras

(p21, gsp).• Alteraciones en el sistema de TGF-β1.

Entre los factores ambientales que pueden causar bocio se ha mencionado a las radiaciones, a las hayque agregar:

• Bociógenos naturales: tales como los ftalatos, resorcinol, flavonoides.• Bociógenos alimentarios: el repollo, coliflor y otros alimentos contienen tiocompuestos, como la L-

5-vinil-tio-oxazolidona (goitrin) que inhiben la síntesis hormonal, aumentan la TSH circulante y cau-san bocio. Otros contienen cantidades aumentadas de SCN (tiocianato) que inhiben la captación deiodo y actúan por un mecanismo parecido (mandioca).

• El tabaco también contiene SCN- lo que explica el hallazgo de un volumen tiroideo aumentado en fu-madores.

• Los compuestos policlorados que pueden contaminar el medio ambiente (bifenilos policlorados, PCBs,hexaclorobenceno, HCB) también pueden aumentar la incidencia de bocio en la población afectada.

• Numerosos fármacos pueden interferir con la función tiroidea y causar bocio (MMI, PTU, Li, etc). (Rizzo, 2005)

Con respecto al origen mono o policlonal de los nódulos se han realizado numerosos estudios, cuya me-todología ha sido recientemente cuestionada (Krohn y col., 2004). En general se acepta que 60-70% de losnódulos son de origen monoclonal, y que la mayoría de ellos son consecuencia de mutaciones somáticas.

Por otra parte, una serie de factores de crecimiento participan en la regulación de la proliferación tiroi-dea (ver Capítulo sobre Factores de Crecimiento en este mismo Fascículo). Las células tiroideas normales encultivo requieren de la presencia simultánea de TSH y de IGF-1 para proliferar. Se ha observado que en al-gunos nódulos esta sinergia no es necesaria ya que cultivos de células obtenidas de nódulos proliferan conla sola presencia de TSH. Se demostró que en esta patología existe una producción de IGF-1 endógena queactúan en conjunto con la TSH agregada para lograr el estímulo.

Nódulos Calientes o Autónomos

En lo que concierne a los nódulos autónomos se ha demostrado que diferentes mutaciones en el recep-tor de TSH (R-TSH) le confieren la capacidad de activarse constitutivamente, vale decir sin necesidad de suunión a la TSH. En la Figura 1 se indican los sitios mutagénicos responsables de esta patología detectadosal presente.


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Figura 1. Mutaciones del R-TSH causantes de nódulos autónomos o hiperfuncionantes.

Con muy escasa frecuencia se ha descripto la asociación entre mutaciones activantes del R-TSH y cáncerdiferenciado de tiroides, generalmente del tipo folicular. En un caso se constató la presencia de metástasis.

Otras mutaciones pueden producirse en la proteína Gsα. La misma presenta dos dominios de importan-cia. Uno de ellos une nucleótidos de guanosina (GDP/GTP) en tanto que el otro tiene actividad intrínseca deGTPasa. Cuando el sistema se activa, por acción de la TSH, se produce el intercambio de GDP por GTP, lo cualactiva la adenilil ciclasa, generando AMPc y estimulando la fosforilación vía PKA (ver Fascículo II, Mecanis-mos de Acción Hormonal). El sistema vuelve al estadío de reposo cuando se activa la actividad de GTPasade la propia proteína Gs, que hidroliza el GTP a GDP. Se han descripto mutaciones en el dominio GTPásicode la Gsα, que permiten que el sistema permanezca continuamente activado, estimulando la proliferacióntiroidea.

Se ha observado la hiperexpresión del factor de trasformación tumoral pituitario 1 en algunos casos conhiperplasia, adenoma folicular o carcinoma folicular tiroideos.

Como se analizó en el Capítulo de Factores de Crecimiento, el TGF-β1 es un potente inhibidor de la fun-ción y proliferación tiroideas. Este factor es estimulado por el agregado de iodo a células tiroideas norma-les en cultivo, pero las células obtenidas de nódulos muestran una significativa disminución de la respues-ta. Esto ha llevado a postular que habría una alteración en el sistema de TGF-β1 que estaría involucrada enla fisiopatología de algunos nódulos.


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Amino terminal

Extracelular

Carboxy terminal

Intracelular

Membranaplasmática


Tumores Malignos

El cáncer de tiroides se presenta con grados variables de diferenciación, desde la forma folicular a la pa-pilar. Estos tumores se denominan diferenciados pues conservan la capacidad de captar iodo. En cambio laforma indiferenciada o anaplásica no concentra el halógeno.

Numerosos estudios han tratado de determinar cuáles son las mutaciones más frecuentemente asociadascon cada una de estas formas en un intento de establecer criterios de progresión en el proceso de maligni-zación. Como se verá, el panorama dista de ser claro al presente. Uno de los problemas que se presentan esque si bien se han observado asociaciones entre los diferentes tipos histológicos de cáncer tiroideo y la pre-sencia de anormalidades genómicas, las mismas no se han detectado en todos los casos. Por otra parte, losaún escasos datos de la literatura muestran que las variaciones fenotípicas y/o geográficas determinan quela frecuencia de estas mutaciones varíe para un mismo tipo de tumor según la población que se considera.Se acepta que el proceso de carcinogénesis requiere que ocurran una serie de mutaciones que progresiva-mente van llevando de la situación normal, a la hipertrofia, hiperplasia, tumores benignos y finalmente ma-lignos con diferente grado de indiferenciación. Vale decir que cabe esperar que en cada tipo de cáncer coe-xistan varias mutaciones oncogénicas. Los cambios genómicos pueden comprender:

• Aumento de copias de un gen (amplificación).• Silenciamiento de un gen, generalmente supresor de la proliferación celular (p. ej.: p53, pRb).• Mutaciones en la secuencia de un gen que alteran su normal funcionamiento (ras, p53).• Recombinaciones de genes, que producen un nuevo gen con propiedades oncogénicas (PAX8-PPARc,

RET/PTC).• Integración viral.

Los sitios bioquímicos de estas alteraciones moleculares comprenden a los diferentes elementos que par-ticipan de la regulación del ciclo celular, la apoptosis y la expresión de los llamados factores de crecimien-to (Fagin, 2002).

Por otra parte, además de su conocido efecto inhibitorio sobre la secreción de TSH, las hormonas tiroideasejercen una acción inhibitoria directa sobre la tiroides (Juvenal y col., 1981) a través de su interacción con re-ceptores nucleares (Pisarev y col., 1986). Se ha propuesto que en el cáncer de tiroides estos mecanismos deregulación también estarían alterados, con la consecuente proliferación descontrolada (Kato y col., 2004). Es-tas alteraciones involucrarían la interacción de las hormonas tiroideas con PPARγ (Ying y col., 2003).

Cáncer FolicularSe ha asociado este tipo histológico con un aumento en la frecuencia de mutaciones activantes del gen

ras, y una mayor predisposición a desarrollar anormalidades de copia del ADN. Por otra parte, se ha demos-trado en algunos de estos tumores re-arreglos cromosómicos que llevan a la formación de un gen de fusiónentre el PPARγ1 con el gen del factor de transcripción PAX8, el PAX8-PPARγ1. Si bien la descripción originalsugería una significativa asociación entre la forma folicular y este oncogén (Kroll y col, 2000), estudios pos-teriores han puesto en duda esta observación.

Cáncer PapilarEs la forma histológica más frecuente entre los cánceres tiroideos. Se ha descripto la asociación de este

tipo de tumor con re-arreglos en el gen RET. Hasta el presente se conocen 10 subtipos, productos de la fu-sión del dominio tirosina quinasa de RET con una serie de genes, originando el oncogen RET/PTC. Estos re-arreglos tienen lugar por la unión del carboxilo terminal del gen RET con el amino terminal de diferentes ge-nes. Los mismos son:


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Oncogene Gen activador Función del gen activador Cromosoma PTC1 H4/D10S170 Desconocida 10q21 PTC2 RIa (PKA) Subunidad regulatoria 17q23q24 PTC3-PTC4 ELE1 Prot.asoc.R-andrógeno 10q11.2 PTC5 GOLGA5 Autoantígeno de Golgi 14q PTC6 HTIF1a Factor de transcripción 7q32-q34 PTC7 HTIF1cREG7 Factor de transcripción 1p13 PTC8 Kinectina Prot.anclaje vesicular 14q22.1 PTC9 REG9 Prot. de transporte 18q21-22 Ret/PCM1 PCM1 Prot. centromérica 8p22-p21.3 Elks-ret ELKS Desconocida 12p13 TRK TPM3 Estabiliz. De filamentos de actina 1q22-q23 TRK-T1-TRK-T2 TPR Prot. Nuclear de transporte 1q25 TRK-T3 TFG Desconocida 3q11-q12

Modificado de Bongarzone y Pierotti (2003).

Los subtipos 3 y 5 se han hallado aumentados en los tumores papilares de las personas irradiadas luegodel accidente nuclear de Chernobil (Nikiforov y col., 1996).

También se han descripto re-arreglos en el receptor del gen de tirosina quinasa (TRK), pero éstos son engeneral infrecuentes. Se detectó en una pequeña proporción de cáncer papilar una mutación activante de ras.Más recientemente se encontraron mutaciones o re-arreglos del gen B-RAF, que fosforila proteínas en serina-treonina, en el 36-70 % de los tumores papilares. Los tumores con re-arreglos RET/PTC generalmente no pro-gresan a tumores más agresivos, como ocurre en los que presentan mutaciones o re-arreglos en el B-RAF.

Los estudios hasta el presente realizados sugieren que esta forma de cáncer puede originarse por muta-ciones a lo largo de la vía de señalización RET/PTC-RAS-BRAF-MEK.

Otros genes que se hiper-expresan en estos tumores son: MET, fibronectina-1, serpina-1, queratina-19,MMP-11, TIMP-1, TSG-101, EGF-R, c-erbB y galectina-3. La especificidad de la hiper-expresión de galectina-3 ha sido cuestionada pues se observó su expresión también en adenomas y carcinomas foliculares. La hi-per-expresión de MMP-1 ha sido vinculada a una mayor invasividad del tumor.

Se ha propuesto que la expresión de la pRb podría ser un indicador pronóstico de la evolución de estostumores: a mayor expresión de esta proteína se observó una mayor sobrevida libre de tumor.

Cáncer IndiferenciadoLas mutaciones del gen supresor de tumores p53 han sido asociadas con esta forma de cáncer tiroideo.

En condiciones normales p53 participa de la regulación del ciclo celular y de los mecanismos de apoptosis.Por otra parte, tal como ya de describió (ver este mismo Fascículo) el TGF-β1 regula las etapas iniciales

del ciclo celular, constituyendo un inhibidor del mismo, con detención en la interfase G0–G1. Se ha obser-vado que la respuesta a la acción anti-proliferativa de este factor disminuye a medida que aumenta el gra-do de indiferenciación del tumor, llegando a ser casi nula en la forma anaplásica o indiferenciada (Agote ycol., 2004).

Se podría proponer, como hipótesis de trabajo y basados en los conocimientos actuales, el siguiente es-quema del proceso de tumorigénesis tiroidea:


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Normal

1

hiperplasia

2

adenoma folicular

3

4carcinoma folicular carcinoma papilar

5 5

carcinoma anaplásico

1: carencia de iodo, bociógenos, fármacos, alteraciones del mecanismo autorregulatorio, producción autocrina de IGF-1

2: mutaciones de ras, TSH-R, gsp3: mutaciones de ras, oncogen PAX8-PPARc1, pRb4: mutaciones de RET/PTC-RAS-BRAF-MEK., TRK5: mutaciones de p53, falta de respuesta a TGF-β1

Figura 2. Esquema de las posibles moleculares en los tumores tiroideos

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BASES MOLECULARES DE LA ACCION DE LAS HORMONAS TIROIDEASGuillermo Juan Juvenal

Aunque hay evidencias de efectos no genómicos de las hormonas tiroideas (ver más adelante), la mayo-ría de las acciones de las mismas son mediadas a través de receptores nucleares regulando la expresión degenes involucrados en procesos tales como lipogénesis, gluconeogénesis, proliferación celular, apoptosis,etc. Estos receptores unen preferentemente T3 con una afinidad 10 a 15 veces mayor que la de la T4. Estaúltima puede ser considerada por lo tanto una prohormona, aunque en altas concentraciones podría actuarcomo un agonista. Para ejercer su efecto en cerebro e hipófisis se requiere que los receptores estén ocupa-dos en un 75% con hormona tiroidea (HT), en tanto que en hígado y riñón una ocupación del 50% es sufi-ciente. Estos receptores pertenecen a la superfamilia de receptores nucleares involucrados en la transduc-ción de determinadas señales hormonales (esteroides, triiodotironina, ácido retinoico, entre otros), aunquedifieren en su mecanismo de acción. Así por ejemplo, mientras que los receptores para esteroides se encuen-tran asociados a proteínas (hsp) y se liberan de las mismas al unirse a la hormona, para interaccionar conel ADN (ver Fascículo 2 Hormonas Esteroideas), los receptores para hormonas tiroideas se encuentran asocia-dos al ADN aún en ausencia de HT, regulando la expresión de genes.

Para comprender los mecanismos moleculares de la acción de las hormonas tiroideas debemos tener encuenta que el receptor para las mismas es un factor de transcripción específico. El proceso de transcripciónpor el cual se sintetiza ARNm a partir de ADN (ver Fascículo 1, Principios de Bioquímica y Genética Molecu-lar en Eucariotes), se lleva a cabo por una maquinaria en la cual intervienen, entre otros, la ARN Polimera-sa II, factores de transcripción basales y factores de transcripción específicos. Estos últimos se unen a se-cuencias específicas del ADN presentes en el gen las cuales regulan, pudiendo ser represores o activadoresde la transcripción. Este mecanismo es fundamental desde el punto de vista de la regulación de la vía ADN-ARNm-Proteína.

Isoformas del Receptor de Hormonas Tiroideas

La estructura de los diferentes receptores nucleares presenta una alta homología entre sí con diferentesdominios funcionales (Figura 1a). Los dominios principales son: el extremo amino terminal (o dominio A/B),el de unión al ADN (DBD o dominio C) y el de unión al ligando (LBD o dominio E/F). El dominio A/B es elque presenta más variabilidad entre los diferentes receptores y es importante para la activación de la trans-cripción en forma constitutiva (en ausencia del ligando). Este dominio no sería de importancia fundamen-tal para el receptor de T3. El dominio de unión al ADN es el más conservado entre los receptores nucleares,contiene dos motivos caracterizados por presentar cuatro residuos de cisteína unidos a un átomo de Zn me-diante una unión coordinada, separados por 15-20 aminoácidos (“dedos de zinc”). En este dominio se en-cuentran los aminoácidos que le dan especificidad a cada receptor para reconocer a la secuencia de ADN enaquellos genes que son regulados por las respectivas hormonas. El domino LBD contiene a los aminoácidosque reconocen a la hormona, además de ser responsables de la dimerización y de la interacción con corre-presores y coactivadores. Por último, el dominio denominado bisagra (D) contiene a la señal de localizaciónnuclear, además de permitir que el receptor pueda efectuar movimientos de rotación.

Los receptores para las hormonas tiroideas (TR) están codificados por dos genes diferentes, TRα y TRβ,los cuales se localizan localizados en el cromosoma 17q y 3p, respectivamente. El gen TRα genera varias iso-formas (Figura 1b):

a) Por remoción alternativas de intrones se generan dos isoformas, TRα1 y TRα2, las cuales son idénti-cas en los primeros 370 aminoácidos, pero difieren en la región carboxilo terminal donde está ubica-do el dominio de unión a la hormona. TRα2 no es considerado un receptor para HT, puesto que esta


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Figura 1: Isoformas del receptor de hormonas tiroideas


isoforma no es capaz de unir a la T3 debido a que por la remoción alternativa de intrones carece delos aminoácidos que interactúan con la hormona. Sin embargo, se postula que esta variante, que porotra parte está altamente expresada en tejidos tales como testículo, cerebro, riñón, grasa parda, etc.,podría ser un inhibidor endógeno de la acción de TR.

b) por utilización de un promotor alternativo y posterior procesamiento diferencial del ARN mensajerose generan otra dos isoformas, TR∆α1 y TR∆α2, que se las encuentran principalmente en pulmón eintestino. Estas isoformas no unen a T3 y se podrían comportar como antagonistas de igual forma queTRα2.

c) La cadena opuesta del locus TRα codifica para una molécula Rev-erbA, que si bien pertenece a esta fa-milia de receptores nucleares no se conoce ligando alguno para el mismo (se dice por lo tanto que esun receptor huérfano). Este receptor se encuentra en grandes cantidades en adipocitos y músculo.

El gen TRα genera cuatro isoformas a través de la elección de un promotor alternativo: TRβ1, TRβ2, TRβ3y TR∆β3. Difieren por lo tanto en su extremo amino (Figura 1b).

La expresión de los genes para estos receptores es variable. Si bien TRα1 y TRβ1 se encuentran en nu-merosos tejidos, TRα1 está altamente expresado en músculo esquelético, grasa parda y corazón mientras quealtos niveles de TRβ1 se encuentran en hígado, riñón y cerebro. La expresión del gen para TRβ2 está limi-tada exclusivamente a hipotálamo, hipófisis, oído interno y retina. TRβ3 se encuentra en riñón y pulmón,aunque su participación en el mecanismo de acción de HT no está esclarecida.

La isoforma más importante en el control de la producción de la TSH es TRβ2. En el hipotálamo, esta iso-forma es quizás la única responsable de la regulación negativa del gen de TRH por parte de la T3. En las cé-lulas tirotropas, también la isoforma TRβ2 es la más importante en la regulación negativa, aunque se ha vis-to que TRα1 y TRβ1 podrían tener participación en la regulación de la síntesis y secreción de la TSH.

Nota: Se ha encontrado otra isoforma, el TRα3, cuya estructura es muy parecida al TRα2. Debido a quela información sobre el mismo es muy escasa, no se lo tomará en cuenta en este Capítulo.

Mecanismo de Acción del Receptor de Hormonas Tiroideas

La T3 debido a su estructura lipofílica, atraviesa la membrana basal y una vez en el núcleo se une a sureceptor. El receptor se dimeriza con otro receptor de T3, para formar un homodímero, o con un receptor di-ferente, el receptor para ácido retinoico, para formar un heterodímero. Esta última es quizás la forma queprevalece (otra de las diferencias con los receptores para esteroides que forman únicamente homodímeros).Los dímeros interactúan con el ADN, a través del reconocimiento de secuencias de aminoácidos del dominiode unión al ADN presentes en el receptor, y secuencias nucleotídicas específicas que se encuentran presen-tes en aquellos genes cuya expresión está regulada por la T3. Estas secuencias se conocen como elementosde respuesta hormonal (HRE, Hormone Response Element, o TRE, T3 Response Element, para el caso de la hor-mona tiroidea).

En ausencia de T3, el TR se une constitutivamente a un grupo de proteínas denominadas correpresoresnucleares. Entre estos correpresores podemos mencionar SMRT (Silencing Mediator for RAR and TR), NCoR (Nu-clear Receptor Corepresor), Alien. Hr. PSF, etc. Estos correpresores se caracterizan por reclutar a histonas de-sacetilasas. Estas enzimas (como su nombre lo indica, desacetilan a las histonas) compactan a los nucleo-somas y reprimen el proceso de transcripción. Por otra parte, existirían interacciones con proteínas encar-gadas de la metilación del ADN (methyl-CpG-binding proteins), proceso este, que también reprime la trans-cripción. El TR no unido a T3 también interacciona con factores de transcripción basales tales como TBP,TFIIA y TFIIB, impidiendo el ensamblado del complejo de preiniciación formado por los factores de trans-cripción basales y la Polimerasa II. Es decir, que el TR puede provocar el silenciamiento de la transcripciónen diferentes niveles, incluyendo una inhibición directa de la maquinaria basal de transcripción o a travésde la interacción con proteínas correpresoras (Figura 2).


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Al unirse con la T3, el receptor cambia de conformación y disminuye su afinidad por los co-represores,intercambiándolos por coactivadores. Entre éstos, podemos mencionar a SRC1 (steroid receptor coactivator1), TRAPs (TR accesory proteins), p300/CBP, CREB, etc. Alguna de estas proteínas tienen actividad de ace-tilasas per se con lo cual las histonas se acetilan, y la cromatina se desenrolla, facilitándose la transcrip-ción. Otros coactivadores interaccionan con la maquinaria basal de la transcripción. Incluso se observó re-cientemente que el TR interacciona directamente con una de las nueve subunidades del factor de transcip-ción basal TFIIH (Figura 3).

En el caso de los genes regulados negativamente el proceso es el inverso; éstos pueden ser estimuladosen ausencia de hormonas e inhibidos cuando la T3 se une a su receptor. La razón de esta diferencia, entreotros mecanismos postulados, estaría dada por la secuencia levemente diferente de la TRE (elemento o se-cuencia de respuesta a la T3) en los genes regulados negativamente. Sin embargo, el mecanismo no está di-lucidado. Paradójicamente el TR no ligado a T3, el cual activa la expresión, interaccionaría con correpreso-res, mientras que al unirse T3 se intercambiaría por coactivadores que reprimirían la transcripción. Otra ex-plicación es que el TR podría interferir con la acción de otros factores de transcripción específicos o con lamaquinaria basal.

Es importante aclarar que el TR no ligado a T3 no es un receptor pasivo sino que es una pro-teína activa que reprime la expresión de genes (en aquellos regulados positivamente porT3). Este concepto nos va a permitir comprender, no sólo diferentes comportamientos de los mode-los animales knockout y knock-in para las diferentes isoformas de TR, sino también las bases molecu-lares del Síndrome de Resistencia a las hormonas tiroideas.

Síndrome de Resistencia a las Hormonas Tiroideas

El síndrome de resistencia a las hormonas tiroideas (RTH) es una enfermedad hereditaria, de transmisiónautonómica dominante, caracterizada por una sensibilidad reducida de los tejidos a las hormonas tiroideas,asociada a niveles aumentados de T4 y T3 sérica y niveles de TSH levemente altos o inapropiadamente nor-males. Se han descripto más de 1000 pacientes, que presentan un fenotipo variable aunque con algunas ca-racterísticas comunes tales como bocio, taquicardia, disturbios emocionales, problemas de aprendizaje, etc.

Este Síndrome es causado en la mayoría de los pacientes por una mutación en el TRβ, siendo los mismosen su mayoría heterocigotas, o sea, poseen solamente un alelo mutado del TRβ. Se conoce un sólo paciente


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Figura 2


homocigota quien falleció a temprana edad. En una familia se ha encontrado una deleción del TRβ siendo losheterocigotas normales. Esto se debe a lo comentado anteriormente: el receptor mutado funciona como unantagonista de la copia normal. Por el contrario, la deleción de uno de los alelos no afecta al mecanismo deacción del receptor codificado por el otro alelo. En el caso de los pacientes homocigotas para la deleción (lasdos copias ausentes), estos presentaban ceguera a los colores, sordomudez (el TRβ participa en la madura-ción de la cóclea y el desarrollo de los fotorreceptores, conos, que median la visión de los colores) y signosde Hipotiroidismo, aunque no tan severos como los observados en el paciente que presentaba la mutación enlos dos alelos de TRβ. Los pacientes homocigotas para la deleción presentaron niveles plasmáticos de TSH pro-medio de 6 mU/L, mientras que en el paciente homocigota para la mutación el nivel de TSH era de 389 mU/L.Estos datos estarían indicando que TRα1 podría suplir aunque no totalmente a TRβ.

La mayoría de las mutaciones encontradas, en el dominio LBD, determinan que el TRβ tenga poca afini-dad por la T3. Otras mutaciones en el dominio bisagra interfieren en el correcto plegamiento del receptor,en tanto que otras interfieren en el intercambio de correpresores por coactivadores. No se han encontradomutaciones en la región de unión al ADN o de dimerización. Esto podría deberse a que sujetos heterocigo-tas con estas mutaciones no presentarían síntomas de RTH.

Por otra parte, no se han encontrado mutaciones del TRα1 en los pacientes con RTH. Dado que el TRα1es la isoforma que prevalece en corazón, se explica la taquicardia encontrada en estos pacientes. En mode-los animales con mutaciones en el TRα no se produce el fenotipo de RTH (ver más adelante).

Algunos individuos con RTH (7% de los casos) no presentaron mutación alguna del RT α o β. Por lo tan-to, el defecto podría deberse a alteraciones en los cofactores (correpresores o coactivadores) involucradosen el mecanismo de acción de las HT.

Modelos Experimentales

La generación de ratones knock-out (deleción del gen) y knock-in (gen mutado) (ver Fascículo I, ModelosTransgénicos) ha sido de suma importancia para la comprensión de los mecanismos moleculares de acción delas HT. Mutaciones o deleciones para TRα y TRβ traen aparejados diversas consecuencias, haciendo en algu-nos casos que la interpretación de los resultados no sea fácil. Se debe tener en cuenta que dista de ser lasituación real pues la deleción de una isoforma puede traer aparejado, como artefacto de la técnica, la so-breexpresión de la/s otra/s isoforma/s. Así por ejemplo, si bien predomina el ARNm para TRα2 respecto aTRα1 en la mayoría de los tejidos, en animales en los cuales se han hecho la deleción de la isoforma TRα2se produce una sobreexpresión de TRα1.


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Figura 3


Knock-out para TRα º / ºEstos ratones carecen de la expresión de todos los productos de locus TRα (TRα1, TRα2, TR∆α1 y

TR∆α2). Los animales son eutiroideos, fértiles y muestran una sensibilidad aumentada a HT posiblementepor la ausencia de un antagonista como TRα2. Los animales homocigotas tienen un retraso en el crecimien-to con alteraciones en el desarrollo esquelético a pesar de tener los niveles normales de GH. Estos animalespresentan una disminución en la frecuencia cardíaca y una leve disminución en la temperatura corporal.

Knock-out para TRα – / –

TRα1 y TRα2 ausentes, TR∆α1 y TR∆α2 presentes. Estos animales presentan un severo Hipotiroidismo,con un marcado retraso en el crecimiento (alteraciones en la osificación) y mueren aproximadamente des-pués de un mes de haber nacido (con el 50% de peso corporal respecto de los normales), a menos que seantratados con hormonas tiroideas. En este último caso, los animales crecen normalmente, aunque tanto losmachos como las hembras son estériles. La producción de TSH está disminuida, no así la de GH. No se en-contraron alteraciones profundas en el desarrollo del sistema nervioso central (SNC), salvo una leve reduc-ción del tamaño cerebral.

Knock-out para TRα1 – / –

TRα1 y TR∆α1 ausentes, TRα2 y TR∆α2 presentes. Los animales presentan un Hipotiroidismo leve (nive-les bajos de T4 libre, niveles normales de T3 libre), que se debe a una disminución de los niveles de la su-bunidad α de la TSH. Los animales son fértiles y presentan función cardíaca alterada y una leve disminuciónde la temperatura corporal. La administración de T3 no revierte totalmente las alteraciones cardíacas, indi-cando un rol primordial de TRα1 sobre este parámetro. No presentan alteraciones en la masa de la grasa par-da, sugiriendo que la disminución de la temperatura corporal se debe a una alteración de la actividad me-tabólica. No presentan anormalidades en el crecimiento o auditivas.

Knock-out para TRα2 – / –

TRα2 y TR∆α2 ausentes, TRα1 y TR∆α1 presentes. Los animales son Hipotiroideos. Sin embargo, presen-tan también signos de Hipertiroidismo, tales como taquicardia, pérdida de peso y temperatura corporal ele-vada. Esto se debe a que en estos animales hay una hiper expresión de TRα1, y tal como se explicó ante-riormente, esta isoforma es la que prevalece en corazón. Las hembras tienen fertilidad reducida debido aanormalidades en la ovulación.

Knock-out para TRβ – / –

Estos ratones carecen de la expresión de todos los productos de locus TRβ (TRβ1, TRβ2, TRβ3 y TR∆β3).Los animales presentan signos de RTH, bocio, TSH y colesterol elevados. Presentan también severas altera-ciones auditivas. No presentan anormalidades en el crecimiento, ni alteraciones en la temperatura corporal.Las alteraciones cardíacas son mínimas. No se observaron alteraciones en la anatomía del cerebro así comodefectos neurológicos evidentes.

Knock-out para TRβ2 – / –

TRβ2 ausente; TRβ1, TRβ3 y TR∆β3 presentes. Los ratones presentan signos de RTH, T4 y T3 elevadas, aligual que la TSH, la cual no es inhibida luego de la administración de T3. La regulación de expresión de laGH por parte de la T3 se encuentra disminuida. No presentan anormalidades en el crecimiento. La distribu-ción de los fotorreceptores está alterada, y en consecuencia presentan disfunciones visuales.

Doble knock-out para TRα º / º y TRβ – / –

En estos animales están ausentes todas las isoformas de TRα y TRβ. Este modelo presenta niveles de T4y T3 elevados, unas 15 veces más que los ratones normales, así como la TSH, aproximadamente unas 200 ve-ces. La temperatura corporal está disminuida en unos 4 ºC. Existe un marcado retraso en el crecimiento, in-


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cluso mas severo que en ratones TRα º / º, pudiéndose deber a que en estos ratones está disminuida la GH.Estos animales son viables. Los trastornos auditivos son más severos que en los ratones TRß – / –, indican-do que si bien el TRß1 es el responsable de mediar la acción de la T3 en el oído, se requiere del TRα parauna completa maduración del sistema auditivo.

Doble knock-out para TRα – / – y TRβ – / –

En estos animales están ausentes todas las isoformas de TRα y TRβ salvo TR∆α1 y TR∆α2. Los animalestienen los niveles de T4, T3 y TSH elevadas. Presentan bocio, anormalidades esqueléticas y mueren al poco tiem-po del destete. Si se compara el fenotipo de estos animales con el de los ratones anteriores se puede concluirque las isoformas TR∆α1 y TR∆α2 son importantes. Si bien no se unen a la T3 ni tampoco a las secuencias TREjuegan un rol, aunque todavía no aclarado, en la regulación de ciertos procesos fisiológicos vitales.

Doble knock-out para TRα1 – / – y TRβ – / –

TRα1, TR∆α1 y todas las isoformas del TRβ ausentes; TRα2 y TR∆α2 presentes. Los ratones son viablesy presentan altas concentraciones de T4, T3 y TSH, bocio y un retraso en el crecimiento aproximadamente del30%. Los niveles hipofisarios del ARNm de la GH se encuentran disminuidos, al igual que los niveles de IGF-1. Se describen también alteraciones óseas tales como una disminución en el largo del fémur, tibia ysexta vértebra lumbar. No se observaron alteraciones cerebrales macroscópicas, pero se determinó una dis-minución en los niveles del ARNm de TRH en diferentes estructuras anatómicas del SNC.

Knock-out para SRC-1En estos animales está ausente el coactivador para el receptor de esteroides (SRC-1). Presentan signos

de RTH con niveles elevados de HT libres y TSH.

Knock-in para TRßPV

En estos ratones todas las isoformas del TRß se encuentran mutadas (en la región carboxilo terminal, nounen T3) y es por lo tanto la situación más parecida, desde el punto de vista molecular, a lo que ocurre enlos pacientes con RTH. Los ratones heterocigotas presentan signos de RTH con niveles de T4, T3 y TSH ele-vados. Los ratones homocigotas presentan RTH severa, retraso en el crecimiento, severa disfunción del ejehipófiso-toroideo y una gran hiperplasia tiroidea. Presentan también alteraciones esqueléticas severas. Elcrecimiento longitudinal óseo intrauterino se encuentra acelerado, asociado a osificaciones prematuras lle-vando a una quiescencia precoz de las placas epifisarias del crecimiento, la que resulta en un retraso del cre-cimiento postnatal.

Es interesante mencionar que en los ratones homocigotas, al envejecer, se desarrolla espontáneamentecarcinoma folicular de tiroides. A medida que envejecen el tumor progresa desde la hiperplasia (100%) a lainvasión capsular (85%), invasión vascular (74%), anaplasia (37%) y metástasis (26%). Recientemente, sehan obtenido animales que presentan una copia mutada del TRß y la otra ausente. Éstos también desarro-llan carcinoma de tiroides, con lo cual se considera al TRß como un gen supresor de tumores (ver Fascículo4, Genes Supresores Tumorales). Por otra parte, en los ratones homocigotas para la mutación se originan, a medida que envejecen, tumores hipofisarios secretores de TSH (TSH-omas). Estos tumores son debidos alTR mutado y no a la desregulación del eje hipotálamo-hipófiso-tiroideo, puesto que los ratones TRα1 – / – yTRß – / – también presentan altos niveles de TSH circulantes sin desarrollar TSH-omas.

Knock-in para TRβ GS/GS

En estos ratones el TRβ se encuentra mutado en el dominio de unión al ADN (DBD). Esta mutación im-pide que el TRβ se pueda unir a las secuencias TRE de los genes blanco. La unión a al T3 no se encuentraafectada, así como la unión a cofactores. Estos ratones presentan una regulación anormal del eje hipotála-mo-hipófiso-tiroideo (elevados niveles de HT, TSH y bocio) y del desarrollo de la retina, de igual forma queen los ratones knock-out TRβ –/ –.


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Sin embargo, no presentan disfunciones auditivas, sugiriendo que el mecanismo de acción de las HT enel desarrollo del oído no involucraría a la unión del TRß con el ADN.

Knock-in para TRα1En estos ratones TRα1 y TR∆α1 están mutados (en la región carboxilo terminal, no unen por lo tanto

T3); mientras que TRα2 y TR∆α2 están ausentes. La severidad del fenotipo depende del tipo de mutación.Los ratones heterocigotas TRα1PV/+ presentan una alta mortalidad, fertilidad reducida y marcado retraso delcrecimiento. Es difícil obtener ratones homocigotas con esta mutación, ya que mueren al poco tiempo denacer. Al contrario de los ratones TRβPV, los ratones TRα1PV/+ no exhiben marcadas anormalidades en la fun-ción tiroidea. Ratones con una mutación diferente en la región carboxilo terminal (TRα1m/+), exhiben retra-so en el crecimiento, el cual revierte en la edad adulta. Hay que hacer notar que esta mutación le confiereal receptor una leve disminución en la capacidad de unirse a la T3. Otro tipo de ratones con una mutaciónen otro residuo de la región carboxilo terminal muestran resistencia a la insulina, adiposidad visceral con al-tos niveles de leptina, glucosa e insulina. Al igual que los ratones anteriormente mencionados exhiben unaelevada mortalidad, fertilidad y función cardíaca reducidas.

Por lo tanto, a partir de los datos derivados de estos modelos experimentales se puede concluir que:

• Si bien cada una de las isoformas podría llegar a suplir a la otra, existen ciertas funciones específicaspara cada una de ellas, ya sea por su diferente distribución en los distintos tejidos, o por poseer posible-mente diferentes mecanismos de acción. Así por ejemplo, TRα1 es la isoforma que prevalece en corazón yes la que determina la frecuencia cardíaca en condiciones basales, mientras que TRß, a pesar de estar ex-presado en bajos niveles en el mismo órgano, sería la isoforma involucrada en una respuesta ante un estí-mulo agudo por parte de la T3.

Durante la termogénesis adaptativa GC-1 (que es un análogo a la T3 e interacciona preferentemente conel TRβ1 y no con el TRα1, ver más adelante) eleva la expresión del gen de la proteína desacoplante-1 (UCP-1) de la grasa parda de igual forma que la T3, pero no potencia la respuesta adrenérgica, proceso éste quedepende de HT. Esto nos indica que TRα y TRβ están involucrados en dos pasos diferentes que contribuyena la termogénesis adaptativa.

• El TR no ligado a T3 no es un receptor pasivo sino que es una proteína activa. Es por eso que, a pesarde que es conocido el efecto de las HT sobre determinados parámetros, en numerosos casos la deleción delreceptor no resulta en ninguna alteración de los mismos. Así por ejemplo, la T3, entre otras acciones, con-trola el desarrollo del cerebelo induciendo de la diferenciación de las células de Purkinje, principalmente através de TRα1 (esta isoforma es la más abundante en cerebelo, comprende al 80 % de los RT). Sin embar-go, cuando se induce hipotiroidismo neonatal, los ratones TRα1 –/ – no presentan alteraciones en la estruc-tura cerebelar, y sí ocurren en los ratones con la isoforma presente.

Por otra parte, que el fenotipo en animales hipotiroideos con los RT intactos sea más severo que en ani-males hipotiroideos con la deleción para el RT, nos está indicando que la represión llevada a cabo por TRα1,mas que la falta de T3, es la responsable de los efectos del hipotiroidismo. Es conveniente aclarar que lasdiferentes isoformas de la familia α también podrían cumplir un rol fisiológico, tal como se observa en losdiferentes modelos de animales knockout anteriormente descriptos y como se explica más adelante.

En el feto, el TRα1 reprime la frecuencia cardíaca así como la expresión de varios genes específicos delcorazón que codifican para canales iónicos involucrados en la actividad contráctil (HCN2, KCNE1, KCNA5,etc.). Luego del nacimiento, por un aumento de los niveles de T3, el TRα1, ahora unido a HT, no sólo pier-de su efecto represor sino que estimula la expresión de algunos de estos genes.

El modelo knockout Pax 8 es otro ejemplo. En este ratón se ha suprimido el factor de transcripción Pax8 que es necesario para la formación de las células foliculares tiroideas (ver Capítulo Regulación de la Fun-ción Tiroidea, en este Fascículo). Las tiroides de los ratones homocigotas (Pax8 – / –) son más pequeñas ycarecen de células foliculares. Estos ratones mueren al poco tiempo de nacer pero pueden ser rescatados, yasea por la administración de T4 o por la supresión de todas las isoformas del TRα (Pax8 – / – TRα º / º), no


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así el TRß. Esto nos está indicando nuevamente que la actividad represora de TRα posee relevancia fisioló-gica y que el rol de la T3 durante el período postnatal es, entre otros, la de revertir la represión del TRα1.En la ontogenia, los genes para TR se encuentran expresados más tempranamente que el comienzo de la fun-ción tiroidea. Así por ejemplo, en anfibios TRα y TRß aparecen en los estadíos 39 y 46, respectivamente,mientras que la T3 es detectada recién en el estadío 56. Si bien en mamíferos hay pasaje a través de la pla-centa de HT, la presencia de bajas cantidades de deiodinasa I y de altos niveles de deiodinasa III contribu-yen a mantener bajos los niveles de T3 en el feto, indicando que durante la embriogénesis temprana es de-seable un bajo contenido de HT.

• Si bien existen isoformas, como TRα2, TR∆α1 y TR∆α2, que no se consideran mediadores de la acciónde las HT puesto que no se unen a la T3, éstas podrían jugar un rol de importancia todavía no aclarado. Co-mo se comentó más arriba, los ratones Pax8 – / – pueden ser recuperados si se suprimen todas las isoformasdel TRα, pero no si la deleción es sólo la de la isoforma TRα1, la única de esta familia que une T3.

• No se han encontrados pacientes con mutaciones en el TRα, no porque no puedan llegar a existir, si-no porque los síntomas que estos presentarían serían distintos de los de RTH (ver ratones knock-in TRα1).

• La severidad de la RTH depende del tipo de mutación observada, además de los antecedentes genéti-cos y factores ambientales, tal como se puede observar en los diversos fenotipos de los animales con dife-rentes mutaciones en un mismo tipo de receptor.

Análogos y Antagonistas de Hormonas Tiroideas

Uno de los temas que mayor interés ha deparado el estudio de los mecanismos moleculares de la acciónde las HT es el desarrollo de nuevos agonistas y antagonistas de HT, para el tratamiento de ciertas patolo-gías como la obesidad y la hiperlipidemia. Si bien se conoce el efecto beneficioso de las HT para su trata-miento, éstas no son utilizadas por los efectos colaterales que poseen, tales como taquicardia, arritmias,pérdida de la masa muscular y ósea, fatiga, efectos psicológicos, etc. Por lo tanto, es de suma importanciapoder lograr el desarrollo de análogos que no tengan estos efectos colaterales.

La existencia de diferentes isoformas que se expresan en forma diferencial en los diferentes tejidos (co-mo se ha mencionado más arriba, TRβ1 en hígado y riñón por ej. y TRα1 en corazón), ha permitido el de-sarrollo de compuestos, como el GC-1 o KB-141, que debido a su diferente afinidad interaccionan preferen-temente con el TRβ1 y no con el TRα1. El KB-141 tiene una afinidad 14 veces mayor por el TRβ que por elTRβ, mientras que el GC-1 tiene una afinidad 10 veces mayor. La estructura del GC-1 difiere en tres substi-tuciones con respecto a la T3: dos grupos metilos (posición 3, 5) y un grupo isopropilo (posición 5´) reem-plazan a los grupos ioduros, un metileno es el que une los dos anillos en vez del oxígeno y un grupo ácidooxoacético reemplaza al grupo aminopropriónico de la T3. El KB-141 no posee el grupo amino, dos clorurosreemplazan a los ioduros en 3 y 5 y un grupo isopropilo al ubicado en 5´ (Figura 4).

Los efectos del GC-1, sobre los niveles plasmáticos de colesterol se han ensayado en ratones, ratas y mo-nos. Así por ejemplo, luego de un tratamiento con GC-1 durante una semana, se ha logrado disminuir el co-lesterol en un 35% (principalmente en la fracción LDL) y la lipoproteína (a) en un 50%, sin modificar la fre-cuencia cardíaca. Por otra parte, se redujo el peso corporal en un 4% sin signos de debilidad ni fatiga mus-cular. Esta reducción en el peso se debió a una pérdida del contenido en grasa. Comparándolo con las esta-tinas (atorvastatina) la potencia del GC-1 es 600 y 1400 veces mayor en ratas y monos, respectivamente.Por razones todavía no aclaradas los niveles de T3 en corazón son 75 veces más altos que los de GC-1, mien-tras que en hígado las diferencias no son tan marcadas. Con KB-141 se realizaron experimentos similares ob-teniéndose los mismos resultados.

A igual efecto sobre la reducción de los niveles de colesterol, la T3 suprime completamente los nivelesde TSH, mientras que el GC-1 lo hace en un 45%, reduciendo los niveles plasmáticos de T4 en un 40% sinafectar significativamente los de T3.

También se han estudiado los efectos de este análogo sobre el metabolismo óseo. La ausencia de HT pro-voca un menor aumento de la densidad mineral ósea, osificación retrasada, y menores niveles plasmáticos


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de IGF-I. El GC-1 revierte parcialmente las alteraciones óseas producidas por el hipotiroidismo sin modificarlos niveles de IGF-I. El tratamiento crónico con dosis elevadas de T3 provoca una disminución generalizadade la masa ósea, mientras que el tratamiento con GC-1 no tiene efecto sobre este parámetro.

Otro análogo que es utilizado en la clínica es el TRIAC (ácido triodotiroacético). Desde el punto de vis-ta de su mecanismo molecular, no hay suficientes estudios realizados. No se sabe si hay una interacción di-ferencial con las diferentes isoformas del RT.

Por otra parte, el desarrollo de antagonistas permitirá utilizarlos por ejemplo en el tratamiento del hi-pertiroidismo, dado que debido a la alta vida media de la T4 (8 días aproximadamente) se requiere de variosdías para observar una mejoría clínica luego de la administración de bloqueadores de la síntesis y secreciónde hormonas tiroideas. Al respecto, se encuentran en desarrollo una serie de compuestos, aunque con resul-tados no tan alentadores como en el caso de los agonistas mencionados anteriormente

Efectos no Genómicos de las Hormonas Tiroideas

La T3 podría también actuar a través de acciones no genómicas, aunque resta determinar la importanciafisiológica de las mismas. Estas acciones difieren de las genómicas en que son respuestas a tiempos cortos,no están afectadas por inhibidores de la transcripción y de la traducción e incluso tanto T4 como T2 (3, 3´-diiodo-L-tironina y 3,5-diiodo-L-tironina) podrían ejercer ciertas acciones. Entre éstas se pueden mencionarla regulación del transporte de Na+, K+, Ca2+ y glucosa, la activación de la PKC, PKA y ERK/MAPK, etc. Se hasugerido que podría existir un receptor de membrana similar a los que existen para algunos esteroides.

Por otro lado, es conocido el efecto de las HT sobre la mitocondria. Algunos de ellos son indirectos, através de la expresión de genes nucleares cuyos productos participan en la función mitocondrial, como porejemplo el factor de transcripción mitocondrial A (codificado por el genoma nuclear). Sin embargo, hay efec-


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Figura 4


tos directos. La T3 incrementa la fosforilación oxidativa en mitocondrias aisladas de hígado en pocos minu-tos. Este proceso estaría llevado a cabo por la 3,5-T2 quien se uniría a la subunidad Va del citocromo-c ac-tivándola. Por otra parte, la T3 se puede unir a dos receptores mitocondriales: la isoforma p28 y la isoformap48. La primera facilitaría sus efectos termogénicos a través de la interacción con proteínas desacoplantesy la translocasa de adenina. La segunda podría interactuar con el genoma mitocondrial comportándose co-mo un factor de transcripción incrementando la expresión de la citocromo C oxidasa entre otros genes.

Recientemente se ha demostrado la presencia de un receptor de membrana para T4, una proteína de lafamilia de las integrinas (αVβ3). Este receptor que tiene mayor afinidad por la T4 que por la T3, puede ac-tivar entre otras a la cascada MAPK y podría explicar las acciones no gnómicas de la T4.

Nota: Las Figuras 2 y 3 fueron modificadas del libro Molecular Cell Biology. Lodish, Berk, Matsudaira, Kai-ser, Krieger, Scott, Zipursky, Darnell, Ed: Freeman, 5ta edición, 2003.

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