Instituto Nacional de Endocrinología
Descriptores DeCS: PROLACTINA/química; IN VITRO; ELECTROFORESIS/métodos;
ENFOQUE ISOELECTRICO/métodos; CROMATOGRAFIA LIQUIDA DE ALTA PRESION/métodos.
Actualmente se considera que la prolactina (Prl) es la hormona más versátil en términos de sus actividades biológica e inmunológica y que el número de funciones en las que participa es superior al resto de las hormonas hipofisarias en su conjunto. Se han informado más de 150 acciones diferentes de la Prl.1 Es una hormona proteínica con peso molecular (pm) aproxi-mado de 23 kDa y aunque durante muchos años se consideró que era producida exclusivamente por las células somatotropas o mamosomatotropas,2 investigaciones realizadas durante las últimas décadas han demostrado la producción ectópica de Prl, así como la expresión de su mensajero (mARN) en una gran variedad de órganos, células y tejidos. La fuente más rica de la Prl extrahipofisaria es la placenta,3 pero también es producida por el endometrio,4 miometrio5 y por el tejido cerebral.6 En estudios más recientes se ha confirmado que células del sistema inmunológico son capaces de producir factores con actividad prolactínica 7 y se ha demostrado su expresión génica en los timocitos,8 células linfoblastoides de tipo B 9 y en los linfocitos T.10,11
La secuencia proteínica o del ADN complementario (cDNA) ha permitido conocer y establecer la estructura primaria de la Prl de más de 25 especies.12 A este respecto, en la mayoría de las especies estudiadas, la estructura de la hormona está compuesta por 197-199 residuos de aminoácidos, con 3 puentes disulfuros intracatenarios localizados entre las posiciones 4-11,58-174 y 191-199. La Prl de primates y la humana,13 ovina,14 porcina,15 equina16 y la de dromedarios,17 contienen un sitio único de glucosilación situado en la posición 31 correspondiente al residuo de asparagina, a diferencia de los cocodrilos y los lagartos,18 en los que se encuentra ubicado en la posición 60. Al compararse las secuencias aminoacídicas de la Prl contenida en diferentes especies, se observa un grado variable de homología, lo cual refleja en gran parte, el orden de las interacciones filogenéticas. Entre las especies se han conservado alrededor de 32 residuos aminoacídicos,19 los que aparecen formando celdas localizadas en 4 regiones distintas de la molécula y situadas en las posiciones 18-32,58-72,83-98 y 160-199. Se considera que éstas celdas forman dominios en la molécula de la Prl para la unión específica a receptores y que son importantes para la regulación de los múltiples efectos biológicos descritos para ésta hormona.12
La Prl se caracteriza por su marcado polimorfismo molecular.20,21 Dentro de éste se incluye, en algunas especies, la existencia de variantes genéticas de la hormona.22 En la mayoría de las especies estudiadas, la Prl se encuentra constituida por varias formas moleculares determinadas por transformaciones postraduccionales. Dentro de éstas las más comunes son aquéllas derivadas de procesos como la glucosilación,23 fosforilación,24 sulfatación,25 desaminación,26 y enzimáticas.27
Durante los últimos años, nuestro laboratorio ha estado interesado en la búsqueda de las posibles relaciones que existen entre la estructura molecular de la Prl y la secreción inadecuada de la hormona como causa de infertilidad. Al mismo tiempo hemos utilizado modelos in vitro con la finalidad de determinar el significado de las diferentes formas moleculares de la Prl sobre la regulación de algunas funciones celulares y metabólicas como son la esteroidogénesis de las células de ovarios y testículos, maduración folicular, espermatogénesis y otras que resultan de interés en la reproducción humana. Por otra parte, hemos desarrollado diferentes procedimientos analíticos para determinar las actividades biológicas e inmunológicas de la Prl, en estas investigaciones se utilizan, por razones de costos, preparaciones provenientes de diferentes especies, con un grado de pureza similar al descrito para la Prl hipofisaria humana.
El objetivo fundamental de la presente investigación fue caracterizar preparados de la Prl de diferentes especies y que son ampliamente utilizadas en estudios in vivo e in vitro, a través de electroforesis en geles poliacrilamida, enfoque isoeléctrico, cromatografia líquida de alta presión (HPLC), incluyendo estudios de unión a receptores obtenidos de membranas microsomales (RRA) de hígados de ratas gestantes.
MÉTODOS
Reactivos
Utilizamos acrilamida y bisacrilamida de calidad analítica (British Drug House, BDH, Poole, Inglaterra), persulfato de amonio, TEMED, Glicina, Tris HCI y SDS de calidad analítica (Merck Damstadt, Alemania), anfolinas de rango de 3,5-10 (LKB, Suecia). Durante el desarrollo del trabajo empleamos otros reactivos de calidad analítica o superior.
Preparados hormonales analizados
Los siguientes preparados de Prl de origen hipofisario fueron suministrados por The National Hormone and Pituitary Program, the National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases, the National Institute of Child Health and Human Development y the U.S. Department of Agriculture de los Estados Unidos: bPrl USDA-bPrl-B-1 (AFP-5300), rPrl NIDDK-rPrl-RP-3 (AFP-4459B),(hPrl) NIDDK-hPrl-B-1 (AFP-8982C),pPrl USDA-pPrl-B-1 (AFP-5300),oPrl NIAMDD-oPrl-14.
Sometimos las muestras a electroforesis en geles de poliacrilamida al 12,5 % en presencia de SDS al 1 % y 5 % de b -mercaptoetanol de acuerdo con el método descrito previamente.28 Determinamos los pesos moleculares (pm) a través de una curva con proteínas de pm conocido y los analizamos bajo las mismas condiciones electroforéticas arriba señaladas.
Transferimos las Prl separadas por electroforesis en presencia de SDS a membranas de nitrocelulosa (NTC) en solución amortiguadora de SDS-PAGE que contenía metanol (20 %) de acuerdo con el método descrito por Tobwin y otros.29 Bloqueamos las membranas de NTC durante toda la noche a 4 °C con leche descremada al 5 % en solución amortiguadora de tris/fosfatos salina 0,01 M,pH 7,4 (TFS). Posterior al lavado con la solución TFS descrita anteriormente suplementada con Tween-20 al 1 % (TFS-Tween), incubamos las membranas durante 2 h a temperatura ambiente con suero anti-hPrl diluido 1:200 en solución TFS-Tween. Después de la incubación, lavamos las membranas con la solución TFS y las tratamos durante 2 h a 4 °C con 200 000 cpm/mL de proteína A marcada con I125 según el método descrito por Thorell y Johannson. 30 Después de eliminar el exceso de radiactividad mediante lavados con solución TFS-Tween, secamos las membranas y visualizamos los inmunocomplejos por exposición autorradiográfica durante 72 h a-70 °C y revelado de acuerdo con la técnica de rutina.
Determinación del punto isoeléctrico (pi) de los diferentes preparados de Prl
Analizamos los pi(s) de los preparados de Prl(s) hipofisarias de diferentes especies por enfoque isoelétrico en geles de poliacrilamida a 0,5 % que contenían anfolitas en un rango de pH 3,5-10 de acuerdo con la metodología recomendada por el fabricante.31 Al finalizar, los geles fueron fijados en una solución de ácido tricloroacético al 50 % y teñidos con azul de coomasie al 0,4 %. Analizamos las bandas producidas por cada una de las Prl(s) hipofisarias en un densitómetro láser de barrido (LKB, Suecia). Determinamos los valores de pi(s) y los comparamos contra un patrón de referencia comercial (SERVA, Feinbichemica, Suiza) analizado bajo las mismas condiciones.
Según los patrones electroforéticos de cada uno de los preparados de las diferentes Prl(s) analizadas, en los preparados de oPrl, pPrl y hPrl observamos 2 bandas de pesos moleculares que oscilaron entre 23 y 25 kDa. La bPrl y la rPrl, se caracterizaron por una banda única con pm aproximado de 24 kDa. Como se observa en la figura 1, los preparados de oPrl, pPrl y hPrl de origen hipofisario se caracterizaron por la presencia de 2 bandas proteínicas con pesos moleculares idénticos. La banda mayoritaria tiene un pm aproximado de 23 kDa que representa aproximadamente el 70 % del contenido de la Prl inmunorreactiva y que corresponde a la forma monomérica de la hormona. La otra banda de 25 kDa, corresponde a la forma glucosilada de la hormona y representó el resto del contenido total de la Prl en las muestras. La rPrl y la bPrl se caracteriza- ron por una banda única con pm de 24 kDa.
FIG. 1. Separación electroforética de los distintos
tipos de prolactina: prolactina ovina (oPrl), por-cina (pPrl), humana (hPrl),
de rata (rPrl) y bovina (bPrl).
TABLA 1. Tiempos de retención obtenidos para el componente principal de Prl separado por cromatografía de gel filtración en HPLC
| Tipo de prolactina | Tiempo de retención (min) |
| pPrl | 30,92 |
| oPrl | 31,56 |
| rPrl | 30,57 |
| bPrl | 34,32 |
| hPrl | 30,67 |
| Tipo de |
|
|
| Prl |
|
|
| bPrl |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| oPrl |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| rPrl |
|
|
| pPrl |
|
|
|
|
|
|
| hPrl |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
En la figura 2 aparecen las diferentes curvas de desplazamiento obtenidas con los distintos preparados de las Prl(s) hipofisarias. En éste análisis empleamos 150 m g de proteína de la fracción microsomal hepática los cuales incubamos en presencia de concentraciones crecientes de las Prl(s) hipofisarias de diferentes especies (3,9-1 000 ng) y de 2 ng de I 125-hPrl. La fracción libre (L) de la unidad (U) la separamos por centrifugación y graficamos los porcentajes de hormona unida al receptor contra las concentraciones de la hormona no radiactiva para construir las curvas de desplazamiento características para las distintas Prl(s) hipofisarias analizadas. En la figura 3 se muestran las gráficas de Scatchard de los distintos tipos de Prl(s) construidas a partir de los datos de las curvas de desplazamientos.
FIG. 2. Curvas de desplazamiento de la unión de los distintos tipos de prolactinas a sus receptores.
FIG.3. Ploteo de Scatchard de las prolactinas de diferentes especies.
En la tabla 3 expresamos los valores de actividad biológica informados para cada uno de los preparados de Prl(s) hipofisarias. Los autores no especifican cuáles fueron los métodos utilizados para determinar la actividad biológica.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| bPrl |
|
|
|
|
|
|
| pPrl |
|
|
|
|
|
|
En la tabla 4 aparecen los valores de Kd y Ka encontrados para las Prl(s) hipofisarias de diferentes especies. La mayor afinidad por el receptor microsomal lo mostró la hPrl, (Kd de 3,16 x107 M), seguido por la bPrl y la oPrl con valores de Kd de 3,15 x 10 7 y 1,94 x 107 M, respectivamente.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
El polimorfismo molecular de la Prl también puede asociarse a modificaciones de la molécula por enzimas de naturaleza proteolítica que dan lugar a la generación de péptidos con grados variables de actividad biológica. 38 Durante años se conoce de la existencia de variantes moleculares de la Prl asociadas a modificaciones postransduccionales. Dentro de éstas las más representativas son las formas glucosiladas, fosforiladas, desaminadas y sulfatadas. La especie glucosilada, con excepción del bovino, se encuentra en la mayoría de las especies de mamíferos que se han estudiado.39-43
Nuestros resultados concuerdan con estas observaciones y confirman que la forma glucosilada de la Prl, es la modificación postransduccional más frecuente en las especies estudiadas. En todos los preparados analizados observamos la variante glucosilada de la Prl que, en algunos casos, representó hasta el 50 % del contenido hormonal total.42 La bPrl no contiene una fracción glucosilada y en esta especie predomina la variante sulfatada. Aunque los informes relacionados con la actividad biológica de la Prl glucosilada son contradictorios,44,45 la mayoría de los autores han demostrado que es inferior a la de su contraparte no glucosilada.46,47 Sin embargo, como la glucosilación altera en forma selectiva la actividad biológica de la Prl,48 los resultados pueden ser variables y depender tanto del sistema de bioanálisis que se utilice, como de determinadas condiciones fisiológicas. La relación entre las proporciones de prolactina glucosilada y no glucosilada dentro de la composición de los diferentes preparados que se utilizan en las investigaciones es un factor que debe ser considerado, porque los métodos actuales para obtener Prl altamente purificada no excluyen la posibilidad de que los preparados contengan determinadas proporciones de la hormona estructuralmente modificada por sucesos postransduccionales.
La cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) en filtración en gel de los diferentes preparados analizados y con grados comparables de purificación demostró que la hPrl presenta el mayor grado de variabilidad molecular.
Estos resultados están de acuerdo con los obtenidos por SDS-PAGE. En todos los casos, la mayor concentración de la Prl se resolvió en una sola área con tiempos de retención similares, excepto para el caso de la bPrl, que mostró tiempos de retención mayores. Es posible que los grupos sulfatos presentes en la molécula de bPrl, modifiquen el patrón de elución por gel filtración de la hormona.
El polimorfismo molecular de la Prl se expresa por la existencia de diferentes formas moleculares de la hormona, las cuales pueden estar presentes en la circulación, así como en sitios de su síntesis y en depósitos metabólicos. Estas formas pueden ser agregados moleculares, escinciones, deleciones o pérdidas de determinados fragmentos de la molécula y cambios estructurales de tipo postransduccionales. Según nuestros resultados, en los preparados de la Prl hipofisaria de diferentes especies existen isoformas de la hormona que se diferencian por su punto isoeléctrico. De acuerdo con los resultados obtenidos por SDS-PAGE, la bPrl es un preparado de composición molecular homogénea; sin embargo, se encontró que existen 4 isoformas con valores de pi en un rango comprendido entre 5,8 y 6,6 lo que pudiera tener algún significado fisiológico.
Durante los últimos años se han descrito diferentes métodos para determinar la actividad biológica de las hormonas lactogénicas. 45 Hasta el presente todos los procedimientos utilizados poseen ventajas y desventajas. El RRA es útil para determinar la capacidad de la hormona de ser reconocida por los receptores de membrana, pero no así para predecir cambios relacionados con la transducción de la señal. Nuestros resultados coinciden con los de otros autores que han demostrado que en el análisis por RRA, la menor capacidad de unión para las hormonas se obtiene en sistemas homólogos, sin que exista hasta el momento una explicación concluyente.49
Cuando se analizan conjuntamente los resultados de la unión de los distintos preparados de Prl(s) hipofisaria a los receptores microsomales y sus Kd con los valores de actividad biológica informados por los suministradores, se observa una marcada discordancia. Esto demuestra claramente, que los preparados hormonales de origen hipofisario, pueden mostrar una actividad biológica que va a ser dependiente del tipo de bioensayo utilizado y del origen del preparado analizado.
En conclusión, es sumamente importante elegir el tipo de Prl a ser utilizada para el desarrollo de experimentos bajo condiciones in vivo o in vitro. Las razones se encuentran relacionadas con el origen del preparado hormonal, incluyendo su estructura y composición, así como la heterogeneidad molecular y eléctrica, además de la propia actividad biológica del preparado. Es probable que durante el proceso de purificación de la Prl ocurran cambios en la estructura de las moléculas como son la formación de agregados, escinciones proteolíticas y la formación de combinaciones entre monómeros glucosilados y no glucosilados. Estas variaciones estructurales podrían alterar en forma definitiva las características bioquímicas y biológicas de los preparados hormonales que se utilizan con fines experimentales.
Subject headings: PROLACTIN/chemical; IN VITRO; ELECTROPHORESIS/methods; ISOELECTRIC FOCUSING/methods; CHROMATOGRAPHY, HIGH PRESSURE LIQUID/methods.
Recibido: 9 de mayo de 2000. Aprobado: 9 de junio de 2000.
Lic. Víctor Cabrera Oliva. Instituto Nacional de Endocrinología,
Zapata y D, El Vedado, Ciudad de La Habana, Cuba. CP 10400.