Kisspeptina · de supresor de metástasis a llave del eje reproductivo

Pocas moléculas han cambiado tan rápido un campo de estudio. En menos de una década, la kisspeptina pasó de ser un producto génico asociado al cáncer a considerarse el regulador central de la secreción de GnRH. Este artículo recorre ese camino y se detiene en lo que importa al trabajar con el péptido sintético: qué isoforma se usa, cómo se comporta en el receptor y qué puede salir mal en su análisis.

Un nombre que viene de Hershey

En 1996, investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad Estatal de Pensilvania, en Hershey, identificaron un gen cuya expresión reducía la capacidad metastásica de líneas de melanoma. Lo llamaron KiSS-1, en alusión a los chocolates emblemáticos de esa ciudad, y la grafía se mantuvo cuando se estandarizó como KISS1. Durante algunos años, su producto se estudió exclusivamente en oncología.

El giro llegó en 2001. Ohtaki y colaboradores, en Nature, aislaron de placenta humana un péptido amidado de 54 residuos que activaba al receptor huérfano GPR54 y lo bautizaron metastina. Casi al mismo tiempo, Kotani y colaboradores publicaron en Journal of Biological Chemistry que varios fragmentos del mismo precursor, a los que llamaron kisspeptinas, eran ligandos naturales del receptor. El receptor recibió después el nombre oficial de KISS1R.

La genética de la pubertad

En 2003, dos estudios cambiaron la escala del interés. De Roux y colaboradores (PNAS) describieron una familia con hipogonadismo hipogonadotrópico portadora de una deleción en GPR54. Seminara y colaboradores (New England Journal of Medicine) encontraron mutaciones del mismo gen en otra familia y mostraron que los ratones sin el receptor no alcanzaban la madurez reproductiva, aunque su hipotálamo conservaba un contenido normal de GnRH. El defecto no estaba en la producción de GnRH, sino en la señal que la activa.

Posteriormente se describieron también mutaciones con ganancia de función asociadas a pubertad precoz central, lo que reforzó la idea de que la intensidad de la señal kisspeptina-KISS1R marca el ritmo del desarrollo puberal.

Isoformas y relación estructura-actividad

El precursor humano, registrado en UniProt como Q15726, tiene 138 aminoácidos. El corte proteolítico produce formas de 54, 14, 13 y 10 residuos. Todas terminan en la secuencia Tyr-Asn-Trp-Asn-Ser-Phe-Gly-Leu-Arg-Phe-NH2, y es ese decapéptido el que concentra la actividad en el receptor.

Los estudios de sustitución sistemática han mostrado que la amida C-terminal y la fenilalanina final son indispensables: sin ellas la afinidad cae de forma drástica. La arginina en posición 9 contribuye a la interacción con residuos ácidos del receptor, y la fenilalanina en posición 6 junto con la glicina 7 permiten un giro necesario para la conformación activa. En cambio, el extremo N tolera modificaciones, lo que se ha aprovechado para diseñar análogos con mayor resistencia a proteasas.

La diferencia práctica entre las isoformas está en la farmacocinética. Las formas cortas, como la kisspeptina-10, se degradan con rapidez en plasma por acción de metaloproteasas de matriz y otras peptidasas; la forma de 54 residuos permanece más tiempo. Por eso, en experimentos in vivo, la elección de la isoforma condiciona el perfil de respuesta tanto como la concentración.

Farmacología molecular

KISS1R se acopla a Gq/11. La cascada típica incluye activación de fosfolipasa C, formación de inositol trifosfato y diacilglicerol, liberación de calcio desde el retículo endoplásmico y activación de proteína cinasa C y de ERK1/2. En neuronas GnRH, el resultado es una despolarización prolongada mediada en parte por canales catiónicos de tipo TRPC y por el cierre de canales de potasio.

El receptor muestra desensibilización rápida tras una exposición continua: se fosforila, se une a arrestinas y se internaliza. Este fenómeno tiene una consecuencia experimental clara: una infusión sostenida puede producir una respuesta inicial seguida de supresión, un patrón opuesto al de la administración en pulsos.

En el hipotálamo de roedores, las neuronas de kisspeptina forman dos poblaciones. Las del núcleo arcuato coexpresan neurocinina B y dinorfina (neuronas KNDy) y se consideran el generador del pulso de GnRH. Las de la región anteroventral periventricular responden a estradiol con un aumento de expresión y participan en el pico preovulatorio de hormona luteinizante. En primates, la segunda población se localiza en el área preóptica.

Evidencia preclínica

Los experimentos en roedores, ovejas y primates no humanos establecieron que la kisspeptina estimula la liberación de LH y FSH de forma dependiente de GnRH: los antagonistas de GnRH bloquean el efecto. También se observó que la expresión de Kiss1 en el arcuato disminuye con el ayuno y con la deficiencia de leptina, una vía propuesta para explicar cómo el estado energético modula la fertilidad. En la placenta, la expresión elevada de kisspeptina se ha relacionado con el control de la invasión del trofoblasto, en línea con su función original antimigratoria.

Evidencia clínica publicada

Dhillo y colaboradores (Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism, 2005) fueron de los primeros en mostrar que la kisspeptina-54 elevaba las gonadotropinas en varones sanos. Jayasena y colaboradores (JCEM, 2011) reportaron diferencias entre sexos y entre fases del ciclo en la respuesta a la kisspeptina-10. El mismo grupo comparó en 2015, en Human Reproduction, la kisspeptina-10, la kisspeptina-54 y la GnRH en infusión intravenosa en varones sanos.

En reproducción asistida, Jayasena y colaboradores (Journal of Clinical Investigation, 2014) estudiaron la kisspeptina-54 como desencadenante de la maduración final de ovocitos, línea que continúa en estudios posteriores por su posible relación con el síndrome de hiperestimulación ovárica. Todos estos trabajos son investigaciones clínicas controladas; ninguno establece un uso fuera de esos protocolos.

Consideraciones analíticas para la kisspeptina-10

• Identidad. La masa monoisotópica teórica de C63H83N17O14 ronda 1301.6 Da. En ESI positivo predominan los iones con una y dos cargas. La forma con ácido libre, una impureza posible si la resina o la escisión no fueron las adecuadas, pesa aproximadamente 1 Da más y es prácticamente inactiva.
• Desamidación. Las dos asparaginas, sobre todo la de la secuencia Asn-Ser, pueden formar succinimida y luego aspartato o isoaspartato. Las especies resultantes tienen casi la misma masa (+0.98 Da) y requieren buena resolución cromatográfica.
• Oxidación del triptófano. Aparece como +16 Da y aumenta con la luz y con disolventes envejecidos.
• Deleciones de síntesis. La pérdida de un residuo de asparagina o de glicina es una impureza típica de acoplamientos difíciles.
• Adsorción. A concentraciones bajas, el péptido se adhiere a vidrio y a ciertos plásticos; la adición de albúmina o el uso de tubos de baja unión mejoran la recuperación en ensayos de receptor.

Preguntas abiertas

• ¿Cómo se integra la señal de kisspeptina con las de neurocinina B y dinorfina para producir pulsos con frecuencia estable?
• ¿Qué peso tiene la kisspeptina periférica, producida en placenta, gónadas o hígado, frente a la hipotalámica?
• ¿Pueden los agonistas de KISS1R con mayor estabilidad separar los efectos estimulantes de la desensibilización?
• ¿Cuál es el papel de la vía kisspeptina-KISS1R en la progresión tumoral, el campo donde comenzó todo?

Referencias

1. Kotani M, et al. The metastasis suppressor gene KiSS-1 encodes kisspeptins, the natural ligands of the orphan G protein-coupled receptor GPR54. Journal of Biological Chemistry, 2001. PubMed 11457843 · DOI
2. Ohtaki T, et al. Metastasis suppressor gene KiSS-1 encodes peptide ligand of a G-protein-coupled receptor. Nature, 2001. PubMed 11385580 · DOI
3. Seminara SB, et al. The GPR54 gene as a regulator of puberty. New England Journal of Medicine, 2003. PubMed 14573733
4. de Roux N, et al. Hypogonadotropic hypogonadism due to loss of function of the KiSS1-derived peptide receptor GPR54. PNAS, 2003. PubMed 12944565
5. Dhillo WS, et al. Kisspeptin-54 stimulates the hypothalamic-pituitary gonadal axis in human males. Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism, 2005. PubMed 16174713
6. Jayasena CN, et al. The effects of kisspeptin-10 on reproductive hormone release show sexual dimorphism in humans. Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism, 2011. PubMed 21976724
7. Jayasena CN, et al. Direct comparison of the effects of intravenous kisspeptin-10, kisspeptin-54 and GnRH on gonadotrophin secretion in healthy men. Human Reproduction, 2015. PubMed 26089302
8. Jayasena CN, et al. Kisspeptin-54 triggers egg maturation in women undergoing in vitro fertilization. Journal of Clinical Investigation, 2014. PubMed 25036713 · DOI

Los datos técnicos de la presentación de 10 mg están en la ficha de kisspeptina. Para revisar el certificado de un lote, use el verificador.