INTRODUCCIÓN
El incremento de la incidencia de la obesidad en los países desarrollados ha generado un enorme esfuerzo por entender los mecanismos que controlan la ingesta de alimentos, con la esperanza de buscar una terapéutica adecuada. La importancia del fenómeno radica en su prevalencia, su crecimiento exponencial, la disminución de la expectativa de vida, las complicaciones para la salud y su coste sanitario. En Estados Unidos se calcula que la obesidad producirá alrededor de 300.000 muertes prematuras al año y un coste de 90 mil millones de dólares1. En España, la prevalencia de la obesidad fue en 2002 del 13,4% (superior a la de los Países Bajos, Suecia o Alemania), con un crecimiento anual del 8%2. La prevalencia de la obesidad en personas mayores de 65 años se estima en el 31,5%3, y está condicionada por diversos factores, uno de los cuales es el nivel cultural, como ha puesto de manifiesto recientemente el estudio Pizarra4.
El sistema neuroendocrino está plenamente involucrado en el control de la ingesta de alimentos y en el balance energético del organismo, y paulatinamente se está incrementando el número de hormonas, neurotransmisores y neuropéptidos que se han relacionado con el control del peso corporal. Recientemente hemos podido comprobar la gran cantidad de bibliografía científica producida en torno al papel fisiológico del neuropéptido Y (NPY), la leptina, las orexinas, la ghrelina, el agouti, la hormona estimulante de los melanocitos (MSH), la galanina, GLP-1, etc.5-13.
El estudio profundo de muchas de estas moléculas ha mostrado tener un papel en el control de la función hipofisaria y en la reproducción. Es bien conocido que la función reproductora y las reservas energéticas están finamente acopladas, y es paradigmática la necesidad de alcanzar un determinado peso corporal para el desarrollo puberal14-16. El grupo de la Universidad de Córdoba ha analizado, en los últimos años, el papel de la leptina, la ghrelina y las orexinas en el ámbito reproductor. En las tablas 1-3 se indican algunos de los conocimientos actuales sobre la interacción de estas moléculas con el sistema reproductor17-41.
El NPY es un péptido identificado en 1982 por Tatemoto42 y Tatemoto et al43 que rápidamente apareció como elemento clave en la regulación del apetito. Consta de 36 aminoácidos y su estructura es idéntica en la especie humana y en la rata.
El NPY se produce fundamentalmente en el núcleo arcuato del hipotálamo44-46 y se proyecta sobre diversas áreas hipotalámicas involucradas en el control de la ingesta47. Su administración intracerebroventricular (i.c.v.) provoca ingesta en animales saciados10,11,48-51. La restricción de la ingesta pone en marcha mecanismos compensadores que incluyen el aumento del NPY y de la inmunorreactividad en el núcleo paraventricular52-55, y el aumento de la expresión de su ARNm en el núcleo arcuato56,57.
Además de sus acciones sobre la ingesta de alimentos, su presencia en la circulación portal hipotálamo-hipofisaria58,59 estimuló el estudio de su papel en el control de la secreción de hormonas hipofisarias y en procesos biológicos, como la pubertad o la ovulación60-62. Aunque gran parte de los estudios se han realizado en ratas, también se han aportado datos en conejos, macaco rhesus y otras especies63-67. En la tabla 4 se resumen algunas de las acciones del NPY sobre el eje reproductor.
EL NPY Y EL EJE LHRH/LH
El NPY fue calificado en los años noventa como un elemento único dentro de la constelación de hormonas que controlan la liberación de gonadotropinas, por sus acciones sobre la secreción de hormona liberadora de la hormona luteinizante (LHRH) y sobre la respuesta hipofisaria a la estimulación con LHRH68.
Efectos del NPY in vivo
Efecto agudo
En ratas hembra anestesiadas con pentobarbital (que bloquea la liberación endógena de LHRH) la administración aguda de NPY por vía intravenosa potencia el efecto del LHRH, pero no tiene efecto en su ausencia69,70. Estos datos explican la atenuación de los picos ovulatorios de hormona luteinizante (LH) en ratones knock-out para el NPY71.
En ratas machos, el NPY estimula la secreción in vitro de LHRH por parte de la eminencia media a través de un mecanismo dependiente de los estrógenos e independiente del calcio72,73. Por el contrario, su administración i.c.v. inhibe la secreción de LH74, lo que sugiere que el NPY ejerce diferentes acciones sobre el sistema LHRH/LH.
Efecto crónico
La administración crónica de NPY (3-18 µg/día durante 7 días) a ratas hembra produce un efecto orexigénico con incremento del peso corporal, disminución del peso de la hipófisis y el ovario, y de los receptores hipofisarios para la LHRH. Igualmente, se produce un descenso significativo en el contenido hipofisario de hormona del crecimiento (GH) y en las concentraciones plasmáticas de la GH y del factor de crecimiento similar a la insulina tipo 1 (IGF-1)75. Del mismo modo, en ratas macho la administración i.c.v. de NPY durante 7 días produce una disminución de las concentraciones plasmáticas de LH, hormona foliculostimulante (FSH) y testosterona, y de los pesos de los testículos y las vesículas seminales; asimismo se atenúa también la secreción de LH y FSH en respuesta a la orquidectomía76. Estos experimentos demuestran que la administración crónica de NPY inhibe los ejes reproductor y somatotropo.
Efectos del NPY in vitro
El NPY potencia la acción del LHRH sobre hipó fisis obtenidas de hembras en proestro pero no en diestro77, lo que sugiere que los valores de hormonas ováricas (estradiol y progesterona, fundamentalmente) modulan el efecto del NPY sobre el eje LHRH/LH. Aunque durante el proestro se produce una elevación de los valores plasmáticos de estradiol y progesterona, parece que la elevación de las concentraciones de progesterona es la responsable de que el NPY incremente la respuesta hipofisaria al LHRH, ya que la administración del antiprogestágeno RU486 bloquea este efecto78. Sin embargo, la progesterona añadida al medio de incubación no facilita el efecto del NPY in vitro, lo que indica que las interacciones entre la progesterona, el NPY, la LHRH y las gonadotropinas son extraordinariamente complejas y dependen del modelo experimental utilizado. La progesterona incrementa la respuesta hipofisaria al LHRH, efecto que se bloquea por el NPY79.
En hipófisis obtenidas de hembras ovariectomizadas, el NPY potencia el efecto del LHRH80,81. Uno de los mecanismos posibles de esta interacción es la potenciación por el NPY de la unión del LHRH a sus receptores82.
EL NPY Y LA PUBERTAD
Los estudios de contenido de NPY en el hipotálamo durante el desarrollo puberal han puesto de manifiesto un aumento de su concentración en el área preóptica83. Igualmente, la determinación de NPY en sangre portal ha demostrado un incremento previo a la apertura vaginal83, signo externo de desarrollo puberal. Uno de los mecanismos involucrados en la acción del NPY es la sensibilización de los gonadotropos al LHRH84. También se ha descrito que la adición de NPY a incubaciones de explantes hipotalámicos incrementa la secreción de LHRH al reducir los intervalos interpulsos85.
La administración i.c.v. de NPY (10-20 µg) a ratas hembras en el día 30 de edad avanza la apertura vaginal86. Un efecto facilitador del NPY sobre el desarrollo puberal se ha descrito también en monos87 y en pollos88. La administración de suero anti-NPY a hembras prepúberes reduce la amplitud de la secreción de LHRH a la circulación portal y el pico preovulatorio de LH89.
Todos estos datos evidencian un papel facilitador del NPY en la maduración puberal.
EL NPY Y EL CONTROL DE LA SECRECIÓN DE PROLACTINA (PRL)
Los estudios sobre el papel del NPY en el control de la secreción de PRL son contradictorios. El NPY inhibe la secreción de PRL in vitro90 de forma dependiente de la dosis, y sus efectos son aditivos a los de la dopamina. El mecanismo parece mediado por el calcio extracelular. También se han descrito efectos estimuladores in vitro91. La administración i.c.v. de NPY inhibe la secreción de PRL92, mientras que la inmunoneutralización con anticuerpos específicos aumenta la liberación de PRL93. Estos datos parecen indicar que el efecto neto del NPY in vivo es inhibir la secreción de PRL.
EL NPY Y EL CONTROL DE LA FUNCIÓN GONADAL
NPY y testículo
En humanos se han localizado fibras nerviosas NPY-érgicas en testículos y en tracto genital94,95. Datos semejantes se han obtenido en otras especies como cerdos96 y monos97. En ratas se ha descrito la expresión del ARNm para el NPY en células de Sertoli y de Leydig, y su expresión está regulada por las gonadotropinas, diferentes citocinas y factores secretados por las células de Sertoli y las células germinales98. La presencia de inervación NPY- érgica en testículos de ratas neonatales99 ha sido cuestionada, y su posible papel en el desarrollo testicular es desconocido. El papel del NPY en la función endocrina testicular es igualmente poco conocido. La secreción de testosterona in vitro no se modifica en presencia de diferentes concentraciones de NPY (datos personales), aunque se ha descrito que in vivo la administración i.c.v. de NPY puede disminuir la respuesta testicular a gonadotropina coriónica humana (hCG)100.
NPY y ovario
El NPY se ha localizado en ovarios de varias especies, fundamentalmente en el sistema vascular ovárico, donde puede desempeñar un papel en el control del flujo sanguíneo101,102. In vitro, el NPY estimula la producción de progesterona por las células granulo sas91.
LOCALIZACIÓN DE RECEPTORES PARA NPY EL EN EJE REPRODUCTOR
El NPY pertenece a una familia de hormonas gastrointestinales formada por el polipéptido pancreático, el NPY y el péptido YY3-36 (PYY3-36). Se han descrito 6 tipos diferentes de receptores para el NPY103: el receptor Y1, que tiene 382 aminoácidos en el ratón y 384 en humanos, y que se expresa fundamentalmente en el cerebro, el riñón, el corazón y el bazo; el receptor Y2, que tiene 385 aminoácidos en el ratón, 417 en la rata y 381 en humanos, y que está asociado a proteínas G que activan la generación de fosfatidilinositol y calcio; el receptor Y3, que tiene 359 aminoácidos en el ratón y la rata, y 352 en humanos, y que presenta una homología del 21% con el receptor Y1; el receptor Y4, que tiene 357 aminoácidos en ratones y humanos, y que se expresa en el cerebro, las arterias coronarias y el íleon; el receptor Y5, que tiene 466 aminoácidos en el ratón, 465 en la rata y 455 en humanos, y que se expresa en el cerebro y el hipotálamo, y el receptor Y6 que tiene 371 aminoácidos en el ratón.
PAPEL DE LOS DIFERENTES RECEPTORES PARA EL NPY
El papel de los diferentes receptores para el NPY en el control de la secreción hipofisaria ha sido escasamente analizado. Se ha propuesto un papel inhibidor de los receptores de tipo Y1 sobre el eje LHRH/LH basándose en los datos que indican que el bloqueo de dichos receptores con antagonistas específicos aceleran la pubertad104. Igualmente, en animales knock-out de receptores Y1, no se observa el efecto inhibidor de la reducción de la ingesta sobre el desarrollo puberal105. La activación de los receptores Y2 parece incrementar la expresión del ARNm de la PRL106. La caracterización de la expresión de los ARNm que codifican la síntesis de los diferentes receptores y el desarrollo de agonistas y antagonistas selectivos permitirá, sin duda, avanzar en la comprensión del papel de los diferentes receptores y explicar algunas de las contradicciones observadas en diferentes modelos experimentales tras la administración del NPY.
REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN Y SECRECIÓN DEL NPY Y DE SUS RECEPTORES POR HORMONAS HIPOFISARIAS Y GONADALES
Los estudios de secreción del NPY han sido abordados por diferentes metodologías, una de ellas consistente en implantar cánulas de perfusión el en lóbulo anterior, infundir líquido cefalorraquídeo y analizar la concentración de NPY en el efluente. Con esta metodología, se ha detectado que, en ratas machos, se produce un descenso de la secreción de NPY tras la castración107. En coincidencia con estos resultados, la terapia sustitutiva con testosterona incrementa la expresión del ARNm que codifica el pre-proNPY107.
La expresión del ARNm del NPY en el hipotálamo se localiza fundamentalmente en el núcleo arcuato y en el hipotálamo dorsomedial. La expresión del ARNm para el NPY aumenta significativamente durante la lactancia108. La interrupción aguda de la lactancia incrementa la expresión de NPY que, por el contrario, se reduce significativamente tras su interrupción prolongada. Los efectos de la lactancia sobre el NPY no parecen mediados ni por la elevación de la secreción de PRL ni por los bajos valores de estrógenos108. Estudios más precisos han descrito que los efectos de la lactancia y la hiperprolactinemia sobre la expresión del ARNm del NPY dependen del área hipotalámica analizada. En hembras lactantes, la retirada de las crías induce un descenso de la expresión del ARNm del NPY, mientras que su restitución produce una recuperación de ésta. El papel de la hiperprolactinemia asociada a la lactancia en los cambios inducidos en la expresión del ARNm para el NPY se ha estudiado tras el tratamiento con bromocriptina, un agonista de los receptores dopaminérgicos. Los resultados indican que la hiperprolactinemia desempeña un papel en la expresión del NPY en el hipotálamo dorsomedial, pero no en el núcleo arcuato109.
Durante el envejecimiento, se ha postulado que la disminución del funcionamiento del eje reproductor puede deberse a una atenuación de la secreción de NPY110. Estudios de hibridación in situ han confirmado una disminución de la expresión del ARNm para el pre-proNPY en el núcleo arcuato durante el envejecimiento; esta disminución es independiente de la función testicular, ya que se produce tanto en animales intactos como castrados111.
Se conoce poco sobre los mecanismos que regulan la síntesis de receptores para NPY y PYY. Recientemente se ha demostrado que en células de neuroblastoma (NG108-15), el tratamiento con estradiol incrementa la transcripción del gen que codifica la síntesis del receptor Y1112, y que los receptores de tipo Y2 en el hipotálamo aumentan tras el tratamiento con estradiol y disminuyen tras tratamiento con progesterona113.
EL PYY3-36, AGONISTA DE RECEPTORES Y2 ESTÁ INVOLUCRADO EN EL CONTROL DE LA SECRECIÓN HIPOFISARIA
Recientemente se ha descrito que el PYY3-36, agonista de receptores del tipo Y2 e Y5114, se secreta desde el intestino e inhibe la ingesta alimentaria115. Datos previos de nuestro grupo indican que este agonista es capaz de participar en el control de la secreción hipofisaria e inhibe la secreción de prolactina en ratas de ambos sexos prepúberes y adultas (tabla 5). Este efecto se lleva a cabo en el hipotálamo, ya que in vitro, el PYY3-36 estimula la secreción de prolactina116. Igualmente, el PYY3-36 parece estimular in vitro la secreción de LH. Estos datos abren el camino a una mejor interpretación del papel del NPY sobre la función reproductora y a la caracterización de los receptores que participan en dicho control.
ESTUDIOS EN ANIMALES KNOCK-OUT
La utilización de animales knock-out para NPY ha puesto de manifiesto que el neuropéptido no es esencial para un normal funcionamiento de los ejes reproductor, tiroideo y adrenal117, aunque los animales tienen atenuada la generación de picos ovulatorios de LH71. Estos hallazgos sugieren la activación de mecanismos compensadores de regulación en ausencia de NPY.