Participación de los hemicanales formados por conexinas en la atrofia de los músculos esqueléticos rápidos adultos producida por denervación /
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2016
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Abstract
La inervación de los músculos esqueléticos ejerce una influencia crucial en la mantención del tono muscular y el funcionamiento normal de los músculos. En consecuencia, los músculos denervados manifiestan atrofia, que consiste en la disminución del tamaño muscular y la posterior pérdida de fuerza. La atrofia muscular es precedida por una temprana disminución del potencial de membrana en reposo (PMR) y un aumento de la cantidad total del Ca+2 y Na+, lo cual implica un ingreso de estos iones desde el medio extracelular mediante un mecanismo que se desconoce. Las conexinas (Cxs) son proteínas de la membrana celular que forman hemicanales (HCs Cxs), los cuales comunican el citoplasma y el medio extracelular para coordinar diversos procesos mediante la transferencia de iones y pequeñas moléculas. En condiciones normales, las miofibras esqueléticas adultas no expresan Cxs, pero sí lo hacen transitoriamente durante el desarrollo. Información reciente indica que las miofibras denervadas también expresan Cxs en forman de HCs Cxs. Sin embargo, se desconocen las consecuencias fenotípicas de su expresión. La evidente influencia represora de la motoneurona sobre la expresión de Cxs en las miofibras esqueléticas hace suponer que algún componente liberado desde el terminal nervioso bloquea su expresión. En esta tesis se evaluaron dos aspectos relacionados con la expresión de HCs Cxs en miofibras. 1) Se estudió el papel de los HCs Cxs sobre el fenotipo de las miofibras denervadas. 2) Se estudiaron factores liberados por el terminal nervioso como posibles represores de la expresión de los HCs Cxs en las miofibras.Se propuso la siguiente hipótesis y objetivos: “Un factor liberado por el terminal nervioso previene la expresión de HCs Cxs en miofibras esqueléticas diferenciadas, y su expresión post-denervación juega un papel relevante en la disminución del potencial de membrana, el aumento de la concentración de Ca+2 y Na+ libre intracelular y el balance proteico negativo, que conducen a atrofia muscular”. Objetivos generales: 1. Determinar si la expresión de los HCs Cxs en el músculo esquelético denervado, participa en los cambios fenotípicos, que caracterizan la atrofia muscular. 2. Determinar si un(os) factor(es) liberado(s) por el terminal nervioso reprime la expresión de los HCs Cxs en la fibra muscular esquelética normales. Utilizando ratones que no expresan las Cx43 y Cx45 específicamente en los músculos esqueléticos, ratones knock out de panexina 1 o receptor P2X7 y bloqueadores específicos de los HCs Cxs (D4), se estableció que los músculos denervados presentan actividad de HCs Cx39, HCs Cx43 y HCs Cx45 en el sarcolema ya desde los 3 días postdenervación. Posteriormente (5 días post-denervación), aumentan las señales intracelulares de Ca2+ y Na+, disminuye el PMR y se manifiesta un desbalance proteico, con predominio de la degradación, lo cual culmina en la diminución del tamaño de las miofibras a los 7 días post-denervación. Además, se demostró en ratones denervados, que la administración diaria por vía oral de D4, previene la atrofia muscular al mismo nivel que la ausencia de expresión de las Cx43 y Cx45.En cultivos primarios ocurrieron las mismas alteraciones observadas en las miofibras denervadas in vivo. Al evaluar el efecto de diferentes moléculas liberadas por el terminal nervioso (acetilcolina, ATP y las neurotrofinas NGF y BDNF), se determinó que la activación del receptor nicotínico de acetilcolina (nAChR), a través de un mecanismo aparentemente post-transcripcional, previene completamente las alteraciones inducidas por la denervación. De igual modo, la falta de expresión de Cx43 y Cx45 así como el bloqueo selectivo de HCs formados por dichas Cxs, previnieron los cambios inducidos por la denervación. Además, en ratones denervados la administración diaria por vía subcutánea de piridostigmina, un inhibidor de la enzima acetilcolinesterasa, previno significativamente la atrofia muscular. Por todo lo anterior, se propone que los nAChR y los HCs Cx43 y HCs Cx45 podrían ser blancos terapéuticos para tratar una variedad de condiciones que involucran atrofia muscular inducida por falla total o parcial de la transmisión sináptica.
Description
Tesis (Doctor en Ciencias Biológicas, mención en Ciencias Fisiológicas)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2016