5/21/2018 Aspectos Moleculares de La Formacin de Bilis y Colestasis

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Aspectos moleculares de la formacin de bilis y colestasis

Recientes conocimientos sobre los mecanismos celulares y moleculares que controlan la

funcin y la regulacin del transporte Hepatobiliar han conducido a una mayor comprensin

de la importancia fisiolgica de la secrecin de bilis. Los portadores individuales para los cidos

biliares y otros aniones orgnicos en hgado y el intestino ya han sido clonados de variasespecies. Adems, estn siendo desentraando complejas redes de seales que regulan las

enzimas claves y transportadores de membrana situados en las clulas que participan en el

metabolismo o el transporte de electores biliares. Este conocimiento tiene importantes

implicaciones para la patogenia de enfermedades hepticas colestsicas. Aqu repasamos

informacin reciente sobre aspectos moleculares de la funcin secretora Hepatobiliar y su

regulacin en la colestasis. Tambin se discuten posibles consecuencias de este conocimiento

para el diseo de nuevas terapias de los trastornos colestsicas.

Secrecin biliar juega un papel fundamental en la fisiologa del hgado porque sirve como una

importante ruta excretor para muchos endo - y xeno-bioticos y participa en la absorcin de los

lpidos desde el lumen intestinal. Recientemente, se han logrado avances importantes en laidentificacin molecular de protenas de transporte de membrana en el hgado y el intestino

que controlan la formacin de la bilis. Informacin sobre la regulacin de estos sistemas de

transporte bajo condiciones fisiolgicas y fisiopatolgicas han entrelazado una compleja red de

seales de control de sntesis de sales biliares (BS) y transporte, as como el colesterol,

metabolismo de lipoprotenas y drogas. Por lo tanto, han surgido nuevos conceptos para la

regulacin normal de transportadores solutos orgnicos y las respuestas adaptativas de los

hepatocitos a la acumulacin intracelular de compuestos potencialmente txicos. Esta

informacin ha conducido a una mejor comprensin del control de flujo biliar normal y, por lo

tanto, los procesos implicados en la patogenia de varias formas de enfermedades hepticas

colestsicas. Adems, las protenas de transporte y sus reguladores representan nuevas dianasfarmacolgicas potenciales para la intervencin teraputica en enfermedades colestsicas y

dao heptico inducido por drogas. Esta revisin resume los datos recientes sobre los

determinantes moleculares de la formacin de bilis y su regulacin en la colestasis.

Conceptos bsicos de la formacin de bilis

Formacin de bilis resulta de la secrecin de compuestos activos osmticamente activa por los

hepatocitos en el espacio con canalculos, seguido por el movimiento pasivo del agua a travs

de las ensambladuras apretadas. Las sales biliares son los principales solutos en la bilis y se

consideran la mayor fuerza impulsora osmtica en la generacin de flujo de la bilis, aunque

independiente BS procesos tambin contribuyen a la produccin de bilis. Transporte de losconstituyentes biliares de sangre a la bilis es un proceso vectorial que incluye la captacin de

sangre sinusoidal, transporte intracelular a travs del hepatocito (con o sin modificaciones

metablicas) y secrecin con canalculos contra gradientes de concentracin que requieren

transporte activo dependiente de energa. Aunque el principal determinante del flujo biliar

total es el volumen de agua generada en el nivel con canalculos, otras modificaciones de la

composicin de la bilis ocurren a lo largo del rbol biliar. Adems, BS los principales solutos

biliaresse someten a enteroheptica ciclismo debido a la presencia de un mecanismo de

transporte activo ubicado en el Polo apical de los enterocitos en leon terminal. Esto permite la

recuperacin de BS desde el lumen intestinal y transporte a la circulacin portal y, en ltima

instancia, al hgado para la absorcin y la secrecin.

Bases moleculares del transporte Hepatobiliar

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Los transportadores de membrana principal que determinan principalmente la produccin de

bilis heptica ahora se caracterizan en gran medida a nivel molecular. La mayora de ellos ha

sido clonada de tejidos humanos y roedores. Informacin sobre la localizacin, nomenclatura y

funcin de los transportadores hepatobiliares aparecen en la tabla 1. Algunos de estos

transportadores se expresan tambin en tejidos que no sean el hgado, donde desempean

funciones fisiolgicas especficas. Debido a limitaciones de espacio, se revisan aqu slo losconceptos bsicos de los transportadores hepticos implicados en la formacin de bilis (Figura

1). Comentarios ms completos estn disponibles en otros lugares. Las siguientes secciones

describen los procesos de transporte individuales segn su localizacin en la membrana

plasmtica de las clulas del hgado.

Sinusoidal absorcin de solutos biliares

La membrana sinusoidal de hepatocitos contiene varias protenas portadoras que facilitan la

entrada en el hgado de BS y otras sustancias orgnicas solubles en lpidos, incluyendo

sustratos fisiolgicos (es decir, bilirrubina), as como medicamentos y xenobiticos. Absorcin

de sales biliares est mediada por la Na + - dependientes - independientes y mecanismos. El

polipptido de cotransporte de taurocolato Na+(NTCP) y una creciente familia de

transportadores de anin orgnico mltiples especficos son las principales protenas

implicadas en esta etapa de formacin de la bilis. Los NTCP se expresa exclusivamente en el

hgado, estrictamente localizado en la membrana basolateral de los hepatocitos y es el

predominante Na +-dependiente transportador BS de los hepatocitos. Los NTCP transporta

principalmente conjugados BS, tomando ventaja de la membrana internamente dirigido

gradiente Na+, que es mantenido por la Na + / K +-ATPasa de la clula del hgado.

Transporte sinusoidal Na+ independiente de BS y aniones orgnicos es mediada por el

transporte de aniones orgnicos polipptidos (OATPs). Los OATPs son una familia de

transportadores poli especficos con afinidad de sustratos superpuestos que median la

absorcin Na+-independiente de especies no conjugadas de BS. Adems, OATPs median lacaptacin de un gran nmero de otros compuestos con diferentes cargos y conjugados de

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estructura, incluyendo algunos bilirrubina, hormonas tiroideas, esteroides neutros y

numerosos medicamentos y xenobiticos. Un nmero creciente de OATPs ha sido identificado

tanto en ratas y seres humanos. En contraste con NTCP, OATPs se expresan en tejidos

extrahepticos, particularmente el intestino, rin y cerebro, subrayando su papel en la

disposicin general de compuestos anfipticas. Aunque algunos OATPs humanas no son

ortlogos verdadero del producto del gen del ratn o la rata, aquellos que expresanpredominante o exclusivamente en el hgado tienen funciones similares a los del ratn o la

rata Oatps *. Funcin de absorcin de algunos miembros de la familia OATP parece implicar

intercambio aninico con glutatin reducido y bicarbonato. Por otra parte, algunos OATPs

podran funcionar como transportadores bi-direccionales en intracelular altas concentraciones

de sustrato, funcionamiento, cuando sea necesario, como un sistema de extrusin de

compuestos potencialmente peligrosos.

* Por Convencin, los nombres de los genes del transportador humano hepatobiliares se

capitalizan, mientras que los roedores genes y sus productos estn escritos en minsculas con

maysculas de la primera letra. Adems, los genes del transportador se fijan en cursiva,

mientras que productos gnicos se fijan en romanos.

Protenas de transporte adicionales, tales como los hgado homlogos de los transportadores

de anin orgnico del rin (avena) y los transportadores de cationes orgnicos (PTU),

recientemente se han identificado en el dominio sinusoidal de hepatocitos. Estos

transportadores podran desempear un papel en la absorcin de drogas por el hgado.

Con canalculos transporte de solutos biliares

Despus del transporte intracelular, que podra implicar vinculante, secuestro,

biotransformacin o verbal, colephilic sustancias son secretadas a travs de la membrana de

los hepatocitos con canalculos. Este proceso proporciona la motivacin primordial para lageneracin de flujo de bilis y es crucial para la funcin excretora del hgado (por ejemplo

eliminacin de cuerpo de endo - y xeno-bioticos, incluyendo las drogas). Los llamados

transportadores de membrana dependientes de ATP (ABC) que funcionan como bombas de

exportacin dependiente de ATP unidireccionales son clave protenas en esta etapa de

formacin de bilis. Los transportadores ABC presentes en la membrana canalicular incluyen: (i)

la BS exportar bomba (mediando), que interviene en la secrecin de BS en los canalculos; (ii) la

protena asociada a resistencia de mltiples drogas 2 (MRP2), que transporta aninicos

conjugados de muchas sustancias lipoflicas y glutatin reducido; (iii) el multirresistente 1

(MDR1) producto del gene, que acta como un transportador de compuestos catinicos

voluminosos y esteroides; y (iv) el MDR3 producto gnico, que acta como un translocador delfosfolpido. Tres adicionales 'mitad transportadores ABC', que contienen slo seis de los doce

dominios transmembrana tpicos de los transportadores ABC, han sido identificados

recientemente en la membrana canalicular. Estos incluyen los esteroles maclados media-

transportadores ABCG5 y ABCG8, que parecen jugar un papel importante en la regulacin de la

secrecin biliar de colesterol y ABCG2 (tambin conocido como cncer de mama protena

relacionada; BCRP), que transporta preferentemente conjugados de sulfato. Adems de estos

transportadores ABC, la membrana con canalculos contiene a un intercambiador aninico que

excreta bicarbonato en la bilis y un p-tipo ATpasa (colestasis intraheptica familiar 1; FIC1) que

participan en el transporte de aminofosfolpidos desde el exterior al interior prospecto del

hgado o las membranas celulares biliares (tabla 1). FIC1 puede ser relevante para la regulacin

del transporte de cidos biliares o el mantenimiento de la composicin lipdica de la

membrana canalicular, pero esta hiptesis sigue siendo especulativa.

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Efluxin de constituyentes biliares

Sinusoidal emanacin BS podra estar mediada por ciertas OATPs o transportadores ABC de la

membrana basolateral. MRP-3 y -4 transporte varios sustratos fisiolgicos, incluyendo BS no

sulfatada y sulfatadas. Aunque Mrp3 mnimamente se expresa en hgados normales, es

inducible. MRP4 se expresa en el hgado a un mayor grado y funciona como un co-

transportador dependiente de ATP de glutatin reducido, junto con BS monoaninico. Dada la

naturaleza vectorial de transporte Hepatobiliar, la exportacin a la sangre portal de

compuestos que normalmente se excreta en la bilis puede servir como una va alternativa para

la eliminacin de los constituyentes biliares, limitar la acumulacin de los constituyentes

biliares txicos cuando se interrumpe la va secretora con canalculos (vase ms adelante).

Sistemas de transporte en colangiocitos

La bilis puede modificarse significativamente por un conjunto de mecanismos de absorcin en

la membrana apical de cholangiocytes. Est acumulando una gran cantidad de informacin

sobre la biologa del cholangiocytes del hgado humano y roedor. Protenas de transporte

especficas se encuentran en el epitelio biliar. Estos transportadores se enumeran en la tabla 1.

Mecanismos moleculares de la colestasis

Colestasis se define como la debilitacin de bilis normal flujo resultante de un defecto

funcional a nivel de los hepatocitos o de obstruccin del conducto biliar a nivel. Colestasis

puede resultar de infecciones, el uso de ciertas drogas y trastornos autoinmunes, metablicos

o genticos. Identificacin de las protenas de transporte implicadas en la formacin de bilis

conducida al concepto de que altera la funcin de los transportadores de membrana o

expresiones podra subyacen algunas formas de colestasis. Adems, el reconocimiento de las

mutaciones en la colestasis intraheptica familiar progresiva, adems de los defectos genticos

responsables de fibrosis qustica y el sndrome de Alagille, estableci la base molecular de un

grupo de desordenes peditricos colestsicas clnicamente importante y proporcion evidencia

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convincente de la importancia de los transportadores hepticos en la formacin de bilis. Los

detalles completos sobre trastornos hereditarios colestsicas se repasan en otros lugares.

Aqu, nos centramos en cambios en la expresin del transportador de hepatocelular observada

en condiciones experimentales y en humanas colestsicas. En este escenario, las alteraciones

en la expresin del transportador son principalmente secundarias (en lugar de primaria o

causal); Sin embargo, estas alteraciones podran explicar y mantener el continuo deteriorofuncional de la secrecin de bilis en la colestasis.

Expresin de transportadores del hepatocito ha sido investigado en varios modelos de la

colestasis, as como en ciertas enfermedades colestsicas humanas. Informacin actual sobre

los cambios en la expresin de transportadores hepticos en colestasis se resume ms

adelante. Debido a limitaciones de espacio, no discutimos las modificaciones de la expresin

del transportador en los tejidos extrahepticos (es decir, intestino y rin) que podra facilitar

la excrecin de la retenidas constituyentes biliares extraheptica.

cambios Hepatocelulares

Lesin colestsica en roedores resulta en una reduccin marcada de los niveles de mRNA y

protena de Ntcp y otras protenas de transporte de anin orgnicas (es decir, Oatp1 y Mrp2) y

en menor medidade mediando. Expresin disminuida del transportador puede explicar la

alteracin hepatocelular captacin y excrecin canalicular de BS y otros aniones orgnicos (e.g.

diglucoronido de bilirrubina) visto en colestasis. Expresin de los canalculos Bsep inicialmente

disminuye y se recupera parcialmente con colestasis prolongada. As, mediando es ms estable

expresaron que los otros transportadores (Ntcp, Oatp1 y Mrp2) y pueden continuar a excretar

BS en la bilis incluso bajo condiciones colestsicas. En contraste con la desregulacin de

algunos de los transportadores de anin orgnico, expresin de Mdr1 en la membrana

canalicular e isoformas de Mrp (Mrp1, Mrp3 y Mrp4) en la membrana basolateral aumentan

tras lesin colestsica. Adems, otras dos isoformas Oatp del hgado, Oatp2 y Oatp4, estn

relativamente bien conservadas bajo condiciones colestsicas.

Desde un punto de vista teleolgico, alteraciones en la expresin del transportador se cree

que representa una respuesta compensatoria (anti-colestsica) que pretende limitar la

acumulacin hepatocelular de los constituyentes biliares potencialmente txicos y ofrecer

rutas alternativas excretores para acumular cholephils en colestasis. Como transporte con

canalculos representa el paso de limitacin de velocidad en la secrecin de bilis, alteraciones

de la expresin del transportador con canalculos pueden considerarse los eventos principales

en formas hepatocelular de colestasis. Por el contrario, las alteraciones de los sistemas de

transporte basolateral podran ser secundarias, con el objetivo de limitar an ms la absorciny la proteccin de los hepatocitos de sobrecarga con compuestos potencialmente txicos. Por

ejemplo, mantiene expresin de Oatp2 y Oatp4 en condiciones colestsicas podra facilitar la

emanacin de BS en la direccin opuesta (es decir, desde el hepatocito hacia la sangre

sinusoidal) en virtud de su funcin como intercambiadores de aniones. La misma

interpretacin se ha dado a la regulacin al alza observada de basolateral Mrps en colestasis.

En particular, transporte Mrp3 y Mrp4 sulfatada BS, que se incrementan en la colestasis.

Sobrerregulacin de basolateral Mrp3 tambin podra explicar la aparicin de bilirrubina

conjugada en plasma y orina durante la colestasis. Finalmente, en condiciones colestsicas,

cambios adaptativos de los transportadores de anin orgnico tambin se producen en el

rin, favoreciendo el cambio hacia la excrecin renal de BS y otros constituyentes biliares.

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Cambios en la expresin del transportador en enfermedades hepticas colestsicas humanas

son consistentes con conceptos derivados de modelos animales experimentales. Expresin de

NTCP y OATP2, as como mediando y MRP2, est reducida en pacientes con colestasis inducida

por la inflamacin aguda. En cirrosis biliar primaria (PBC), cambios en la expresin del

transportador evolucionan de una forma dependiente de etapa. En etapas tempranas de la

PBC, cambios en BS o transportadores de anin orgnico no se consideran. Con la progresinde la enfermedad, OATP2 yen menor gradoNTCP son reguladas, mientras que la expresin

MRP3 y MDR1 es sobrerregulada. Los cambios inversos de NTCP (regulacion baja) y la

expresin MRP3 (aumento) son predominantes en el rea periportal, donde los hepatocitos

estn expuestos a los niveles ms altos de BS bajo condiciones normales y colestsicas. Esto

espacialmente coordinado regulacin decreciente de sistemas de captacin basolateral, y la

sobreexpresin de bombas de eflujo potencialmente compensatoria (MRP3) podra proteger el

hepatocito de mayor acumulacin de BS txicos y otros componentes biliares en colestasis

crnica. MEDIANDO con canalculos y MRP2 aumenta en etapa III PBC antes de regresar a los

niveles normales en etapa IV. Esta induccin transitoria de MRP2 y mediando podra

interpretarse como un intento de superar la lesin colestsica compensatorio. Observacionessimilares se han hecho en la colangitis esclerosante primaria.

Cambios colangiocelulares

Similar a los hepatocitos, sistemas de transporte colangiocelular podran tambin

experimentan cambios compensatorios o convertido en el blanco de la lesin inicial

colestsica. Sin embargo, la informacin sobre este tema es limitada. Incremento en la

captacin de BS de bilis debido a la presencia del apical Na +-transportador dependiente BS y

Mrp3 (promocin de eflujo de BS en circulacin peribiliar) podra facilitar el regreso de BS de

los conductos biliares obstruidos a la circulacin sistmica. Reabsorcin de sales biliares de la

bilis puede prevenir o limitar la lesin heptica inducida por BS en colestasis obstructiva.

Mecanismos moleculares de la regulacin de los transportadores hepticos en colestasis

Los mecanismos que intervienen en la modulacin de la expresin del transportador durante

la colestasis se conocen slo parcialmente. Mltiples factores tales como BS, citocinas

proinflamatorias, estrs oxidativo, los retinoides, las drogas y las hormonas estn en juego.

Regulacin de la iniciacin de transcripcin de ARNm es reconocido como el mecanismo

predominante que regulan la expresin gnica del transportador. Ha surgido una expansin

del papel de los factores de transcripcin activados por ligando y miembros de la superfamilia

de receptores (NHR) nuclear hormonal en la regulacin de la expresin del transportador. En

particular, el receptor farnesoid X (FXR) que acta como un sensor de BS intracelular regula laexpresin basal de mediando y participa en su regulacin al alza tras una carga de BS. Adems,

a travs de la activacin de NHR otro denominado a corto heterodmero socio (SHP), FXR

participa en Ntcp downregulation de colestasis. SHP puede suprimir la transcripcin NTCP rata

compitiendo con activadores co por Unin activados por ligandos retinoid X receptor, socio

principal de NHR. FXR tambin est implicado en la regulacin transcripcional de MRP2 y

control de la sntesis de BS a travs de la 7-a-hidroxilasa (CYP7A1). Estudios en ratones FXR

nulo sugieren que los niveles elevados de BS en el hepatocito provocan una respuesta mediada

por FXR que reduce importacin BS (reduciendo la expresin Ntcp) y sntesis de BS (mediante

la supresin de la expresin de CYP7A1) y aumenta la exportacin BS con canalculos activando

Bsep expresin. Estos cambios regulatorios tambin parecen estar en juego en la colestasis.

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Adems FXR, otros dos miembros de la superfamilia de NHR regulan los transportadores

Hepatobiliar: el receptor de pregnano X (PXR) y el receptor del androstano constitutiva (CAR).

El receptor de pregnano X estimula la expresin de Oatp2, que est implicada en BS y aniones

orgnicos o transporte de cationes y Cyp3a, que participa en la hidroxilacin BS y

desintoxicacin, considerando que el coche est implicada en la regulacin de Mrp2 heptica y

expresin Mrp3. Finalmente, otro factor de transcripcin, hepatocito nuclear factor 1a(HNF1a), parece jugar un papel clave en la mediacin de la supresin de OATP2 BS. As,

cambios en la expresin del transportador durante la colestasis parecen estar mediado por los

mandantes biliares (principalmente BS) y pueden ser explicados por los cambios en un

conjunto de loteras FXR, PXR y coches, as como HNF1a. Adems, citoquinas proinflamatorias

que median disminuyeron la transcripcin gentica de transportadores hepatobiliares en

colestasis (tales como un factor de necrosis tumoral e interleukin-1b) afectan los niveles de

mRNA de varias loteras y HNF1a, que podra explicar las tarifas reducidas transcripcin de

genes dependientes o correspondientes.

Finalmente, adems de eventos transcripcionales, cambios postranscripcional o poste-de

translacin pueden tambin desempear un papel cambios del transportador en la colestasis,

aunque la informacin al respecto es limitada.

Perspectivas teraputicas

Opciones de tratamiento para enfermedades colestsicas son limitadas. Estimulacin de la

expresin del transportador defectuoso y funcin puede ser de beneficio teraputico en la

colestasis. Estrategias de tratamiento podran estar dirigidas a apoyar y estimular las vas de

rescate como rutas de eliminacin y desintoxicacin alternativa.

El cido ursodesoxiclico droga anti-colestsica (UDCA) acta, al menos en parte, por el

estmulo de la expresin del transportador o funcin. UDCA estimula vesicular exocitosis einsercin de los transportadores con canalculos y aumenta los niveles de protena Bsep, Mrp2,

Mrp3 y Mrp4 en animales de experimentacin. Ms recientemente, UDCA tambin ha

demostrado ser capaz de estimular Cyp3A4 expresin, una va de desintoxicacin pertinentes

para BS.

Un ejemplo adicional de la estimulacin de la expresin del transportador o funcin es los

efectos beneficiosos de los corticosteroides en el tratamiento de la ictericia colestsica ('Cal

esteroide'). Los corticoesteroides han demostrado estimular la expresin mediando y Mrp2 en

los hepatocitos y la expresin del transportador colangiocelular.

Con la excepcin de UDCA, otras opciones de tratamiento para la colestasis no handemostrado para ser beneficiosos. Por lo tanto, contina la bsqueda de terapias ms

especficas y efectivas de trastornos colestsicas. Factores de transcripcin activados por

ligandos conocidos para regular el transporte y el metabolismo de los constituyentes biliares

representan blancos atractivos para el diseo de frmacos. Dado sus efectos sobre el

metabolismo y transporte de BS en tejidos hepticos y extrahepticos, FXR es un candidato

susceptible de manipulacin farmacolgica. Un potente agonista FXR gene-especfico debe ser

capaz de reducir los niveles intracelulares de BS y promover la eliminacin renal de BS

retenidos, disminuyendo la lesin heptica. Tambin podra ser posible utilizar PXR como una

diana farmacolgica. Pruebas clnicas sobre el efecto de la rifampicina en colestasis sugieren

que los agonistas PXR ms potentes y eficaces podran ser tiles. Agonistas PXR se esperan

reducir la acumulacin de BS txicos en el hgado, promoviendo su metabolismo y excrecin.

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Finalmente, el uso combinado de agonistas FXR y PXR es una excitante posibilidad que podra

para ser til en el tratamiento de los trastornos colestsicas.

Observaciones finales

Recientes conocimientos sobre los mecanismos de formacin de bilis han establecido que esta

funcin del hgado depende de una accin concertada de los transportadores de membrana.

Regulacin molecular de estos sistemas de transporte Hepatobiliar en colestasis parece ser

parte de una respuesta adaptativa con el objetivo de minimizar el grado de lesin colestsica.

Una mejor comprensin de los mecanismos moleculares implicados en la colestasis,

particularmente el papel de loteras en la regulacin transcripcional de la expresin heptica

de transportador, abrir nuevos horizontes para la intervencin teraputica.