Vitamina D y su impacto sobre la regulación del crecimiento en músculo esquelético.

BUITRAGO C

Workshop; XI REUNION FASEN; 2016

Blanca, Argentina. Las miopatías están caracterizadas por atrofia o pérdida del tejido muscular con implicancias en el tejido óseo. Estas patologías pueden ser causadas por bajos niveles de 1α,25(OH)2 vitamina D3 [1,25D], en casos de deficiencia de vitamina D (osteomalacia, raquitismo), como las que suelen observarse en niños de las ciudades más australes de la Patagonia argentina; alteraciones en la síntesis de esta hormona esteroide (casos de insuficiencia renal crónica, hepatopatías) o por la disminución fisiológica del 1,25D durante el envejecimiento y la postmenopausia (sarcopenia). El esclarecimiento de los eventos moleculares que desencadena esta hormona en células de músculo esquelético es un factor fundamental para el desarrollo de nuevos diseños farmacológicos de potencial aplicación terapéutica en las alteraciones mencionadas. La regulación de la proliferación y posterior diferenciación de mioblastos satélites, reservorio de células pluripotentes existentes sobre las miofibrillas maduras, es de vital importancia en casos de injuria o atrofia donde interviene la regeneración del tejido muscular. En nuestro laboratorio, una de las líneas de investigación se encarga del estudio de las acciones del 1,25D en células de músculo esquelético normales en diferentes estadíos. De forma análoga a otras hormonas esteroides, el 1,25D, ejerce sus acciones a través de un mecanismo clásico que involucra la unión a su receptor (VDR) y la modulación de la expresión génica. Además, esta hormona posee acciones rápidas no genómicas que involucran el control de canales iónicos y la modulación de vías de señalización intracelulares. Estas últimas, activan quinasas claves que en el núcleo celular activan factores de transcripción, regulando de este modo la expresión de genes. En mi laboratorio reportamos que el VDR participa en eventos no-transcripcionales desencadenados por el 1,25D tanto en células de ave como de mamíferos. Además, en diferentes estudios, demostramos que la hormona promueve la proliferación y la diferenciación celular y que el VDR y la p38 MAPK ejercen un rol en el mecanismo por el cual el 1,25D estimula la miogénesis. Para investigar la participación de este receptor en la regulación del ciclo celular por la hormona, se redujo significativamente la expresión del VDR por infección de los mioblastos murinos de la línea C2C12 con partículas lentivirales conteniendo el plásmido pLKO.1 con la capacidad de expresar un ARN corto de silenciamiento contra el VDR murino. En estas células [C2C12 (-VDR)] el receptor de la vitamina D fue silenciado en un 80% aproximadamente. Los estudios de la progresión del ciclo celular, llevados a cabo por citometría de flujo usando el colorante ioduro de propidio, evidenciaron que el tratamiento con la hormona provocó un pico máximo de la fase S seguido de un arresto celular en la fase G0/G1, resultando ambos eventos dependientes de la expresión del VDR. Las investigaciones de los cambios en los niveles de expresión de las proteínas reguladoras del ciclo celular, realizadas por inmunobloting, mostraron que el 1,25D aumenta los niveles proteicos de la ciclina D3 y no modifica los de la ciclina D1 durante el arresto de las células en la fase G0/G1. La sobreexpresión de la ciclina D3 por el 1,25D fue suprimida en las células C2C12 (-VDR) y en presencia de un inhibidor específico de p38 MAPK. En paralelo, detectamos un significativo aumento de los niveles de expresión de la miogenina inducido por la hormona, indicando que el arresto en la fase G0/G1 es un evento pro-diferenciativo. En concordancia con estas observaciones, determinamos que el 1,25D aumenta los niveles proteicos de los inhibidores de ciclinas p21Waf1/Cip1 y p27Kip1 en las células C2C12 wild type y en forma dependiente de p38 MAPK. Nuestros resultados indican que el VDR y la p38 MAPK están involucrado en el control del ciclo celular impartido por el 1,25D en células de músculo esquelético, fundamentando la existencia de un mecanismo, dependiente del VDR y las MAPKs, por el cual la hormona modula la miogénesis.