El gen AIP (aryl hydrocarbon receptor-interacting protein) codifica para una proteína que interactúa con el factor de transcripción receptor para aril hidrocarburos (AhR). En 2006 se identificaron las primeras mutaciones en línea germinal de pacientes con predisposición a desarrollar APAF¹, sin embargo solo 30% de los APAF están asociados con mutaciones del gen AIP y se caracterizan por inicio temprano (alrededor de 20 años), presencia de adenomas pituitarios (APs) generalmente productores de hormona de crecimiento y/o prolactina, comportamiento clínico agresivo, poca respuesta a análogos de somatostatina y con múltiples intervenciones quirúrgicas.² En este documento se realiza una descripción del gen AIP, la proteína AIP y el impacto clínico de las mutaciones del gen AIP.

En los estudios realizados en 1990 a una familia con varias personas que padecían acromegalia se identificó un desequilibrio de ligamiento entre los microsatélites D11S956 y D11S257 ubicados en el cromosoma 11q13, región del gen MEN1 ubicado en 11q13 que se había asociado con somatotropinomas esporádicos. Posteriormente en una familia finlandesa con adenoma pituitario aunque no se identificaron mutaciones en el gen MEN1, se logró relacionar con la región 11q13.2, en donde se ubica el locus del gen AIP (OMIM: 605555).^3,4 Estos hallazgos permitieron separar los adenomas familiares del gen MEN1.³

El gen AIP tiene un tamaño de 8.080 pares de bases, contiene 7 exones (3 de ellos con variantes de secuencia denominados como a, b,c para los exones 1, 3 y 5) (figura 1a), da origen a un transcripto primario (ARN) que tiene 5 alternativas de splicing: corte de intrones y empalme de exones (figura 1b) con al menos 2 exones en cada una, sin embargo aunque se han reportado 4 isoformas del péptido, a la fecha tan solo se ha aceptado un único péptido funcional.⁵

Figura 1 Fuente: los autores

Las mutaciones en este gen se asocian con inestabilidad del AhR^3,6, favoreciendo su degradación mediada por el sistema ubiquitina proteosoma⁷ y/o alterando su actividad transcripcional⁸, con disminución de la actividad y señalización de la subunidad Gα_i de receptores asociados con proteínas G triméricas⁹, menor actividad y bajos niveles de fosfodiesterasa PDE4A5.¹⁰

Hasta el momento se han reportado en la literatura 20 variantes patogénicas y 50 probablemente patogénicas del gen AIP (ClinVar diciembre 2018). Todas las mutaciones se describen en líneas germinales.³ La penetrancia se encuentra entre (20 a 66%)³ y la expresividad es variable.

La proteína AIP en humanos tienen un tamaño de 330 aminoácidos, un peso molecular de 37636 Da⁵, es altamente conservada, 100% idéntica a la de los chimpancés y 94% a la de los ratones.¹¹ Es posible que el alto grado de conservación se deba a que el gen se localiza en una región completa muy conservada, en donde se encuentran otros genes fundamentales para la vida, cuyas alteraciones se encuentran asociadas con defectos en el desarrollo cardiaco o el mantenimiento de la eritropoyesis.^3,11 La AIP se expresa en todo el organismo, aunque es mayor en el sistema cardiovascular, cerebro, cerebelo, diafragma, riñón, lengua y testículos.³ En la hipófisis normal hay predominio de la expresión en células somatotropas y lactotropas¹², en especial en las vesículas secretoras de hormona de crecimiento (HC) y prolactina (PRL).¹² Se desconoce hasta el momento su función en la hipófisis. Se ha detectado una alta expresión en adenomas hipofisarios no funcionantes y en corticotropinomas no relacionados con las vesículas de secreción.⁶

En 1996 la proteína AIP se asoció con la proteína X del virus de la hepatitis B (XAP 2), en 1997 se definió como activadora del receptor de aril hidrocarburos 9 (ARA 9) y en 2006 se reconoció como proteína de unión a tacrolimus (FK506) 37 (FKB37).¹¹

Desde el punto de vista estructural la AIP posee en la región N-terminal un dominio semejante a peptidil prolil isomerasa, al igual que las inmunofilinas como la FKBP52, que les permite unirse a medicamentos inmunosupresores (p.ej. ciclosporina).³Sin embargo, la AIP no funciona como las inmunofilinas pues tiene una baja homología con ellas, lo cual le confiere baja afinidad por los inmunosupresores y carece de actividad enzimática.¹¹

El dominio N-terminal de la AIP está comprometido en dar estabilidad al complejo AIP-AhR-Hsp90 y es esencial en la regulación subcelular del receptor de aril hidrocarburos (AhR). El dominio C-terminal de AIP está conformado por tres dominios TPR (repeticiones tetra trico péptidos) que median la interacción proteína-proteína y una hélice α-7 final.⁶Los dominios TPR son secuencias que forman dos α-hélices con una estructura anfipática antiparalela (hidrofílica e hidrofóbica), estos dominios permiten las interacciones homofílicas inter e intra moleculares con proteínas como FKBP51, AIPL1 y proteínas de choque térmico (Hsp70/Hsp90)¹¹, que son fundamentales para su función. El dominio TPR1 comprende los aminoácidos 179-212, TPR2 los aminoácidos 231-264, TPR3 los aminoácidos 265-298 y la hélice α-7 final aminoácidos 300-330. (13) El dominio TPR3 es la región más importante dada su interacción con la proteína hsp90.¹³

El complejo AhR-Hsp90-AIP (figura 2) tiene una relación 1:2:1.¹¹ El AhR es una proteína hélice-asa-hélice (HLH), que pertenece a la familia de reguladores transcripcionales (bHLH)/Per-ARNT-SIM (PAS). El dominio PAS debe su nombre a la letra inicial de tres proteínas en las que se encuentra: Per-proteína del periodo circadiano, ARNT-proteína translocadora del receptor nuclear de aril hidrocarburos (Ah) y SIM-proteína single-minded que regula el desarrollo del sistema nervioso central de la Drosophila. El AhR ubicado en el citoplasma se une a dos moléculas de hsp90 lo cual convierte en competente el dominio de unión a ligandos del AhR, a las proteínas co-chaperonas p23 o proteína tumoral controlada transcripcionalmente que no es esencial para favorecer el trasporte al núcleo celular y AIP.¹¹ La unión de AhR con AIP ocurre entre los aminoácidos 380 a 419 no polares o hidrofóbicos del AhR y la hélice α-7 de AIP; esta región de la AIP también puede interactuar con hsp90. Se requiere integridad de los últimos 5 aminoácidos C-terminales de la AIP para su interacción con el AhR. La hsp90 en sus aminoácidos 629 a 732 se une a la AIP a través de sus dominios TPR y en sus aminoácidos 272 a 617 se une al AhR.^8,11

Figura 2.

Interacción AIP con AHR

Fosfodiesterasas (PDE): inactivan el AMPc y el GMPc, convirtiéndolos en 5´AMP y 5´GMP respectivamente; la PDE4A5 es la principal enzima encargada de degradar el AMPc. La interacción entre AIP y PDE4A5 ha sido demostrada a través de la α-hélice C-terminal de AIP y el dominio UCR2 (región conservada cadena arriba del extremo amino de la proteína) de la PDE4A5.¹⁰Esta interacción genera inhibición reversible del 60% de la actividad catalítica de la PDE4A5, en caso de sobreexpresión de AIP.¹⁰ La actividad de las FDE depende de su fosforilación, pues como la AIP no tiene actividad quinasa o fosfatasa, es probable que actúe como una proteína de andamiaje (scaffold), favoreciendo la acción de enzimas reguladoras sobre la PDE4A5.¹⁰ El aumento del AMPc se ha asociado con hipertrofia e hiperplasia hipofisaria. En un estudio se evidenció aumento del AMPc en células GH3 (células de tumores pituitarios de ratas productores de HC y PRL) con supresión de proteínas AIP, sin embargo, se observó disminución de la secreción de HC, probablemente por co-localización subcelular de los gránulos de AIP y HC.¹⁶ Se ha demostrado que el aumento de AMPc, esta relacionado con la generación de somatotropinomas.⁹

La PDE2A tiene la capacidad de hidrolizar AMPc y GMPc, con actividad preferencial sobre este último. Se ha detectado interacción en el dominio GAF-B de la PDE2A (dominio encontrado en fosfodiesterasas de cGMP, adenil ciclasas de anabaena y el activador transcripcional de la enzima formiato hidrogeno liasa) con el dominio TPR de la AIP, pero en este caso la actividad enzimática no está alterada.¹¹ Esta interacción inhibe la translocación nuclear de AhR inducida por dioxina y AMPc y reduce la expresión de genes regulados por AhR.¹⁶

Se ha descrito la asociación de la AIP con varios receptores nucleares. A continuación, se presentan las más importantes:

Receptor de estrógenos α (ERα): la proteína AIP disminuye los niveles del receptor nuclear coactivador 2 (TIF-2), también conocido como NCoA-2. Es una proteína que en los seres humanos está codificada por el gen NCOA2, también denominada como proteína 1, que interactúa con los receptores de glucocorticoides (GRIP1), coactivador 2 de receptores de esteroides (SRC-2) o mediadores transcripcionales/factor 2 intermediario (TIF2) y coactivador del ERα. Esto podría disminuir el crecimiento tumoral mediado por estrógenos.¹¹

Receptor de glucocorticoides (GR): esta interacción ocurre a través de la hsp90. La proteína AIP tiene un efecto inhibitorio en la señalización del GR, disminuyendo su efecto transcripcional.¹⁵

Receptor activador de la proliferación del peroxisoma α (PPARα): la proteína AIP forma complejos con el PPARα y la hsp90. Esto genera inhibición débil de la actividad transcripcional del PPARα.^3,15Receptores de hormonas tiroideas β1: el receptor TRβ1 se encarga de inhibir la transcripción de TRH dependiente de T3 y estimular la transcripción de TRH independiente de T3. La AIP se relaciona con TRβ1 independiente de T3 y es importante para estimular la transcripción de TRH.¹¹ Sin embargo, no se han descrito alteraciones específicas del eje tiroideo en pacientes con mutaciones del gen AIP.¹⁵

Receptor (RET) reorganizado durante la transfección: el gen RET codifica para un receptor transmembrana con actividad tirosina quinasa, importante para el desarrollo y supervivencia celular, en especial de células epiteliales, neuronales y neuroendocrinas. La región 707-999 del RET (pro-apoptótica) tiene interacción con AIP^3,11, esto afecta la unión de AIP con survivina, que se encarga de inhibir la apoptosis a través de inactivación de las caspasas e interviene en el control de la división celular.¹²La interacción AIP-survivina-Hsp90 estabiliza la survivina evitando su degradación proteosómica¹¹, no es claro si este es uno de los efectos oncosupresores del AIP, dado que en algunas mutaciones de este gen la unión RET-AIP se encuentra conservada.¹⁵

Receptor para el factor crecimiento epidérmico (EGFR): Se ha podido establecer la relación existente entre EGFR y AIP.¹¹El AhR podría regular la expresión del factor de crecimiento transformante α (TGFα), ligando del EGFR.³ Se ha descrito activación del receptor EGF (factor de crecimiento epidérmico), estimulando la señalización mediada por ERK1/2³. Todos estos mecanismos estan asociados con proliferación, superviviencia, adhesión, migración y diferenciación celular. Los ratones heterocigotos (AIP^+/-) en los cuales se generó una proteina AIP truncada, desarrollaron APs, en especial somatotropinomas (88%), con una penetrancia completa.¹⁷Los estudios realizados en APs humanos y de ratones, no han identificado que la tumorogénesis esté mediada por alteraciones en las vias de señalización relacionadas con ERα o HIF1α.³

Proteínas G: en ratones “knockout” para la AIP, se ha encontrado disminución de la señalización Gα_i en especial Gα_i2 y Gα_i3, elevando la concentración de AMPc ⁹. La proteína AIP se une a Gαi3 y Gαq, así la señalización medida por Gαi3 es importante para regular la concentración de AMPc, además Gαi3 induce la ubiquitilación de ARNT independiente de ligando y genera cambios estructurales que impiden su unión al AhR.3. Gαq también ejerce un efecto inhibitorio del AhR.¹¹

Proteínas virales: la proteína X del virus de hepatitis B activa la transcripción de varios genes una vez interactúa con factores nucleares, se ha demostrado que la sobreexpresión de AIP inhibe la actividad de la proteína X.¹⁵ La AIP interacciona con el antígeno nuclear-3 del Epstein Barr, esta vía puede estar relacionada con transformación celular inducida por el virus.³

AIP-Hsc70: la AIP se une con alta afinidad con la proteína Hsc70, miembro de la familia hsp70. La Hsc70 es una co-chaperona, relacionada con el plegamiento, maduración y ensamblaje de proteínas, por su acción ATPasa, el desmontaje de las vesículas de clatrina durante el transporte de componentes de la membrana a través de la célula y la progresión del ciclo celular.¹⁸ La importación de proteínas mitocondriales como es el caso de la traslocasa de la membrana externa mitocondrial 20 (TOMM20) que es una subunidad del complejo traslocador encargada de esta función.³ La interacción con la AIP permite su adecuado funcionamiento.¹¹

AIP auto-asociación: la proteína AIP puede existir en complejos de al menos dos moléculas a través de los dominios TPR, sin la presencia del AhR o hsp90. Se considera que estos complejos multiméricos funcionan como reservorios de la AIP y así regulan la cantidad disponible de monómeros de AIP que podrían ser incluidos a diferentes complejos.¹¹

Características de las mutaciones: Es probable que la presentación de la enfermedad en los humanos esté condicionada por la presencia de mutaciones en el gen AIP asociadas con variables modificadoras, ya sea endógenas (otras mutaciones moduladoras o represoras) y/o externas (tóxicos medioambientales), no determinadas que favorecen su desarrollo y manifestación.

Se han identificado diferentes tipos de mutaciones que afectan la región C-terminal de la proteína: sin sentido (nonsense), con cambio de sentido (missense) y en el sitio de empalme de pequeñas delecciones e inserciones (in-frame o frameshift).¹⁹ El 50% de las mutaciones son nonsense y¹⁹ frameshif²⁰ y 70% generan una proteína truncada, en estos casos los APs generalmente se presentan a edades más tempranas. También se han descrito mutaciones del promotor y delecciones extensas.^6,19 Las mutaciones más frecuentes son p.R304X, p.Q14X, pR271W y p.R304Q (tabla 1).⁶ En los otros casos es probable que la proteína tenga un plegamiento inadecuado y sea degradada.⁶ Se debe considerar como parte del estudio del gen completo AIP, analizar regiones exóticas y uniones exón-intrón, incluir el área del promotor y la detección de grandes delecciones.¹⁹

Tabla 1 Fuente: el autor.

Las mutaciones que afectan los dominios TPR alteran su unión con el AhR, hsp90, PDE4A5 y RET. Si bien no hay una interacción directa entre la AIP y el ARNT, se ha identificado una menor expresión de ARNT en mutaciones del gen AIP, afectando la función transcripcional del AhR.¹⁵Un estudio reciente indicó que mutaciones en la región N-terminal del AIP pueden afectar la función de la AIP, generando incremento del AMPc en células GH3 y producción de hormona de crecimiento.²¹

Características de la presentación clínica: las mutaciones del gen AIP se han descrito principalmente en APAF: dos o más casos de APs en una misma familia sin síntomas sugestivos de enfermedades sindromáticas como neoplasia endocrina múltiple tipo 1 o 4, complejo de Carney, síndrome McCune-Albright o asociación APs más paraganglioma/feocromocitoma.²² Se consideran APAF homogéneos cuando se produce solo una hormona hipofisaria o heterogéneos cuando se produce más de una. En la mayoría de los casos de APAF la causa genética es desconocida. Las mutaciones del gen AIP se identifican en 15 a 20% de los APAF homogéneos (50% de los APAF homogéneos somatotropos) y 16.7% de los APAF heterogéneos.^6,13

Las manifestaciones clínicas se presentan por lo general en edades tempranas. La mayoría (78%) de los pacientes se diagnostican antes de los 30 años y solo 11.5% entre 30 y 40.³

Los APs se caracterizan por la producción de HC (66%), PR (14.5%), HC y PRL (9,5%), no son funcionantes (6.5%) con adrenocorticotropina (2%) y menos frecuente tirotropina y gonadotropinas (5%).³ En los pocos casos descritos de APs no funcionantes la inmunohistoquímica por lo regular es positiva para hormona de crecimiento y/o prolactina.⁶ El 40 a 50% se presentan como adenomas somatotropos durante la infancia cursando con gigantismo (36%), cifra superior a los pacientes con APs esporádicos que solo lo presentan en 4% de los casos.²³ La misma mutación en una familia puede caracterizarse por acromegalia e hiperprolactinemia y en otra solo acromegalia.¹³ Hasta el momento, de acuerdo con los datos disponibles, no existe una correlación genotipo-fenotipo en cuanto al tipo de adenoma pituitario o el nivel de penetrancia.¹⁵

Es poco frecuente encontrar mutaciones de este gen en casos esporádicos de APs en población adulta (4%).⁶ En Japón se realizó un estudio para identificar mutAIP en 40 pacientes con acromegalia esporádica, solo se encontró una mutación (V49M).²⁴ En otro estudio multicéntrico de 107 pacientes con APs, no se encontró ningún caso de mutación para este gen.²⁰ Sin embargo, estudios en menores de 30 años con APs esporádicos han encontrado mutAIP en el 17% de los pacientes.²⁵ y hasta en 33% en los menores de 18 años.^6,25

Las mutaciones en el gen AIP son más frecuentes en macroadenomas (88.5%)²⁶ con un riesgo alto de apoplejía pituitaria en niños (8%).²⁷ En casos de somatotropinomas se ha detectado mayor producción de HC comparada con APs no asociadas con mutAIP.²

Los MutAIP se han asociado con mayor invasividad. En un estudio se evaluó Ki-67, p53 y expresión de AIP en bloques de parafina de 38 pacientes con somatotropinomas y 29 con APs no funcionantes. Los tumores fueron clasificados como invasivos de acuerdo con los criterios radiológicos modificados de Hardy y los de Knops-Steiner, y a los hallazgos intraoperatorios de invasión. En somatotropinomas el marcador tumoral Ki-67 >3% tuvo una sensibilidad de 26%, especificidad 100%, valor predictivo positivo 100% y valor predictivo negativo de 47%. No se observaron diferencias en la expresión de p53 entre APs invasivos y no invasivos. La expresión baja de AIP tuvo una sensibilidad de 78%, especificidad 80%, valor predictivo positivo 86% y valor predictivo negativo de 71%. La baja expresión de AIP fue asociada con invasividad en somatotropinomas y esta diferencia fue estadísticamente significativa comparada con los otros marcadores.²⁸

Cuando se han encontrado mutaciones en el gen AIP, la respuesta al manejo con análogos de somatostatina (ASST) ha sido menor. Daly y col.² reportaron en pacientes diagnosticados con acromegalia (38 con mutAIP vs 164 sin mutAIP) disminución del 40% en los niveles de HC en los pacientes con mutAIP comparado con disminución del 75% de aquellos sin mutAIP, disminución del 47.4% de los niveles de IGF-1 con mutAIP comparado con 56% sin mutAIP y mayor reducción del tamaño tumoral en los que no tenían mutAIP. En un estudio de 50 pacientes con somatotropinomas resistentes a ASST, se identificaron 4 casos (8%) con variantes (2 patogénicas y 2 de significado incierto).²⁹ Esta baja respuesta posiblemente esté asociada con una menor expresión de SSTR2, SSTR3³⁰y de ZAC1 regulador de la expresión de múltiples genes¹⁵, así como niveles bajos de proteína G inhibitoria.⁶ Los ASST activan la enzima glicógeno sintasa quinasa 3b (GSK3β), encargada de regular la expresión de genes relacionados con el ciclo celular. Uno de los objetivos de la GSK3β es el factor de transcripción ZAC1, que se encuentra altamente expresado en la hipófisis y es importante para los efectos antiproliferativos de los ASST.³¹ También se ha demostrado menor respuesta a agonistas de la dopamina³ y requerimiento más frecuente de reintervención quirúrgica (22% vs 6% controles).²

Los pacientes con prolactinomas asociados con mutAIP tienen mayor resistencia al tratamiento. La respuesta favorable a la administración de agonistas de dopamina solo se observó en 5 de 12 pacientes con prolactinomas, los 7 restantes requirieron intervención quirúrgica.² No se realizaron estudios para definir si estos resultados están asociados con disminución de la expresión de receptores de dopamina.

Existe poca información acerca de la asociación de mutAIP con tumores no hipofisarios. No se identificaron mutAIP en 44 muestras de cáncer de próstata, 88 de mama y 373 de cáncer colorrectal.^32,33Un estudio realizado en 79 tumores de origen endocrino (tiroides, adrenal, paratiroides, paragangliomas, tumores neuroendocrinos) no detectó mutAIP³⁴ y en 93 casos de cáncer de tiroides no familiar tampoco hallaron mutAIP.³⁵ Se han reportado casos de carcinoma adrenocortical en pacientes con acromegalia y mutAIP.³² Los hibernomas (tumores benignos de la grasa parda) se han asociado con variantes simultáneas MEN1 y AIP, ambos genes localizados en el cromosoma 11q13.³⁶ En un estudio de 132 adenomas paratiroideos esporádicos se encontró una mutAIP en el exón 6 (c.911G>A) en 2 muestras, esta variante (R304Q) fue identificada en DNA periférico (germinal) y ha sido descrita en APAF, ninguno de estos pacientes presentó APs.³⁷ Hasta el momento no hay una clara asociación de mutAIP con tumores no hipofisarios y son necesarios más estudios con un mayor tiempo de seguimiento.

La mayoría de los autores recomiendan secuenciación del gen AIP en los siguientes casos²³: criterios de APAF, adenoma pituitario diagnosticado antes de los 18 años y macroadenoma diagnosticado en menores de 30.

Cuando se identifica una mutAIP se recomienda estudiar la mutación identificada en todos los miembros de la familia.^6,23 Aquellas con la mutación que no tengan manifestaciones, deben tener un plan de seguimiento clínico con medición anual de la talla, peso, velocidad de crecimiento y de la función hipofisaria (principalmente IGF-1 y PRL), iniciando desde los 4 años.²³Se recomienda realizar resonancia nuclear magnética de silla turca comenzando a la edad de 10 años y repetir cada 5 años hasta los 30 si la función hipofisaria y seguimiento clínico permanecen normales.^6,13 Después de los 30 años el control clínico y paraclínico se puede efectuar cada 2 años. ^6,13 Estas intervenciones permiten un diagnóstico temprano, iniciando en forma oportuna el tratamiento, y limitando las múltiples complicaciones propias de la enfermedad.

Se declara que los autores no declaran conflicto de intereses.

Siglas utilizadas

AhR: receptor de aril hidrocarburos