Dado en papel de los nucleótidos cíclicos en vías de transducción de señal, no sorprende que el metabolismo, así como la síntesis, de estos segundos mensajeros esté altamente regulado. Tal metabolismo es conseguido por medio de un gran número de enzimas, las fosfodiesterasas (PDEs), que catalizan la conversión de AMPc y GMPc en 5´-AMP y 5´-GMP vía la hidrólisis de los enlaces 3´-fosfoester.

Tipos de fosfodiesterasas en el cerebro

Se han descrito las cinco principales familias de PDE, sobre la base de dos criterios: (1) los mecanismos para la regulación de la actividad enzimática, y (2) las propiedades kinéticas de los enzimas para hidrolizar los nucleótidos cíclicos.

La familia I de PDE es estimulada por Ca²⁺/calmodulina. Estudios inmunocitoquímicos han revelado que altos niveles de estas enzimas están localizados en densidades sinápticas, en los campos dendríticos de células cerebelares de Purkinje y en células cerebrales corticales piramidales.

La actividad de los isozimas I de PDE puede estar regulados bajo condiciones fisiológicas por medio de señales extracelulares que influyen en los niveles de Ca²⁺ intracelulares.

Dos familias de PDE están regulada por GMPc, una que es estimulada (PDE II) y otra que inhibida (PDE III). La PDE II puede ser activada de 10 a 50 veces más por concentraciones de GMPc que se encuentran en las células. Sin embargo, la estimulación es transitoria ya que el GMPc es también un sustrato para la enzima y entonces es rápidamente metabolizado. Los resultados de estudios inmunohistoquímicos demuestran que PDE II es encontrado por todo el cerebro. Por el contrario, actualmente no hay evidencia para la presencia de PDE III inhibida por GMPc en el cerebro.

PDE IV, que es también conocida como la PDE de bajo K_m específica del AMPc, se encuentra en muchos tejidos y es producida abundantemente en el sistema nervioso central.

La familia PDE V es también referida como PDEs específicos del GMPc. También muestran una selectividad 50 veces mayor para GMPc en relación con el AMPc. La activación del fotoreceptor PDE en segmentos externos de conos y bastones es mediado por la transducina, una proteína G específica para la retina.

Algunos inhibidores de PDE con posible utilidad clínica son inhibidores de PDE III o IV. Basado en la localización de PDE III en el cerebro y tejido vascular y el efecto del AMPc en la contracción del músculo y la relajación de estos tejidos, se ha desarrollado un gran número de inhibidores de PDE III para la posible aplicación clínica del tratamiento de enfermedades cardiovasculares.