Memoria para optar el título de Bioquímico / La testosterona, a través de aumentos del Ca2+ intracelular mediado por el receptor para
inositol 1,4,5 trifosfato (IP3R), produce hipertrofia del cardiomiocito. La hipertrofia conlleva un
cambio metabólico que se asocia a modificaciones del sustrato energético usado para la generación
de ATP. Sin embargo, los efectos metabólicos de la testosterona en la célula cardiaca no han sido
estudiados. Los PPARs (peroxisome proliferator activated-receptors) son una familia de factores de
transcripción que controlan el metabolismo celular y que, activados en forma diferencial, permiten
la selección de los sustratos energéticos. En este trabajo se estudiaron los efectos de la
testosterona sobre la actividad de PPARs específicos a través de procesos mediados por el
IP3R y su efecto sobre enzimas metabólicas.
En este estudio se utilizaron cultivos primarios de cardiomiocitos. Para determinar la
actividad transcripcional de los PPARs, los cardiomiocitos se co-transfectaron con el plasmidio
PPREx3-tk-Luc y con un plasmidio control de transfección (CMV-Renilla). Primero, la efectividad
de este plasmidio se evaluó utilizando activadores farmacológicos para el PPARα (Wy 14643, 100
μM) y para el PPARβ (L-165041, 10 μM). El efecto de la testosterona (100 nM) sobre PPARs
específicos se determinó estimulando cardiomiocitos transfectados con PPREx-tk-Luc en presencia
de inhibidores de PPARα (GW6471, 10 μM) o del PPARβ (GSK 0660, 1 μM). Los cambios en la
expresión de las proteínas de los PPARs fueron evaluados por inmunodetección. Para determinar el
efecto sobre enzimas metabólicas se realizaron RT-PCR para la hexoquinasa II (HKII), la
fosfofructoquinasa (PFK) y la carnitina palmitoil transferasa-1b muscular (mCPT-1b). Para
investigar la participación de los procesos mediados por el IP3R se utilizó el 2-
aminoetildifenilborato (2-APB). La estimulación con 100 nM de testosterona por 3 horas aumentó la actividad luciferasa
de cardiomiocitos transfectados con el plasmidio PPREx3-tk-Luc. Este efecto fue parcialmente
inhibido por el tratamiento previo de las células con el inhibidor del PPARβ, GSK 0660, mientras
que el inhibidor del PPARα, GW6471, tuvo un efecto menor. Este resultado sugiere que la
testosterona podría activar preferencialmente el PPARβ. Consecuente con este resultado la
testosterona incrementa la expresión del PPARβ, pero no la del PPARα. Por otra parte, 2-APB
aumentó la actividad de los PPARs a las 3 horas de tratamiento. Por el contrario, este inhibidor
farmacológico parcialmente previno el incremento de la expresión del PPARβ inducido por
testosterona. Estos resultados sugieren una activación diferencial del PPARβ por esta hormona. En
diversos modelos celulares se ha demostrado que la activación diferencial de PPARs específicos
regula el metabolismo celular, modificando el sustrato energético usado por la célula. Por ello se
estudió los niveles del MRNA de la HKII y la PFK, como marcadores de la vía glicolítica, y del
mCPT-1b como marcador de la β-oxidación. La testosterona aumentó los niveles del MRNA de la
HKII y la PFK, mientras que los niveles del mCPT-1b no fueron modificados. Siendo la PFK un
sensor clave de la vía glicolítica, se seleccionó este gen para determinar tanto el efecto de la
inhibición de PPARβ como de procesos dependientes del IP3R. De este modo se demostró que la
inhibición del PPARβ anuló el aumento de los niveles del MRNA de la PFK inducidos por la
testosterona. Mientras que el 2-APB aumentó los niveles del MRNA de esta enzima. Estos datos
muestran una regulación de los niveles del MRNA de la PFK inducida por la testosterona.
Estos resultados sugieren que la testosterona activa al PPARβ. La participación de los
procesos mediados por el IP3R son poco concluyentes, sin embargo es claro la relación entre
crecimiento y metabolismo por lo que se requieren estudios más acabados de la vía IP3 para
determinar su real participación. Además, esta hormona aumenta el MRNA de las enzimas
glicolíticas como la HKII y la PFK, evento dependiente en parte de la activación de la vía del PPARβ. Estos resultados exploratorios sugieren que la actividad del PPARβ estimulada por la
testosterona podría aumentar el metabolismo glicolítico, lo que podría ser relevante en el proceso
hipertrófico del cardiomiocito inducido por esta hormona. Los resultados muestran la primera
evidencia de la acción de la testosterona sobre PPARs y su posible rol metabólico sobre las células
cardiacas / Testosterone-induced cardiomyocyte hypertrophy involve intracellular Ca2+ increases
mediated by the inositol 1,4,5 trisphosphate receptor (IP3R). Cardiac hypertrophy leads to
metabolic changes, which are associated with modifications of energy substrate used for ATP
generation. However, metabolic effects of testosterone on cardiomyocytes have not been studied.
The PPARs (peroxisome proliferator-activated receptors) are a family of transcription factors that
control cell metabolism and, when they are differentially activated, allow the selection of energy
substrates used by the cells. In this work, we study the impact of testosterone on the activation of
specific PPARs through process mediated by the IP3R and its effect on metabolic enzymes.
For this propose we used primary cultures of neonatal cardiomyocytes. To determine the
transcriptional activity of PPARs, cardiomyocytes were co-transfected with the plasmid PPREx3-
tk-Luc and CMV-Renilla, which was used as control. First, we evaluated the effectiveness of this
plasmid using pharmacological activators for either PPARα (Wy 14643, 100 μM) or PPARβ (L-
165041, 10 μM). The effects of testosterone (100 nM) on specific PPARs were determined
stimulating PPREx-tk-Luc-transfected cardiomyocytes in the presence or absence of inhibitors
for either PPARα (GW6471, 10 μM) or PPARβ (GSK 0660, 1 μM). Second, changes in protein
expression of PPARs were assessed by immunoblotting. Third, by RT-PCR we determine the
effect of testosterone stimulation on metabolic enzymes including: Hexokinase II (HKII),
Phosphofructokinase (PFK) and muscular Carnitine Palmitoyl Transferase-1b (mCPT-1b).
Finally, to assess the role of process mediated by IP3R, 2-aminoetildiphenilborate (2-APB, 20
μM) was used. Testosterone (100 nM) stimulation of cardiomyocytes transfected with the plasmid
PPREx3-tk-Luc by 3 hours increased the luciferase activity. This effect was partially inhibited by
pre-treatment of cells with GSK 0660, while GW 6471 had minor effect. These results suggest
that testosterone activates preferentially PPARβ. According to these findings, testosterone also
increased the expression of PPARβ protein, but not PPARα. Moreover, 2-APB increased the
transcriptional activation of PPARs, and partially inhibited the protein expression of PPARβ. In
different cell models have been shown that differential activation of specific PPARs regulate cell
metabolism, which can modify the energy substrate used by the cell. Therefore we studied the
mRNA levels of HKII and PFK, as markers of glycolysis, and mCPT-1b as β-oxidation marker.
Testosterone increased HKII and PFK mRNA levels, whereas mCPT-1b mRNA levels were not
modified. Since, PFK is a key sensor for glycolysis, this enzime was selected to determine the
effects of both PPARβ and process mediated by IP3R on mRNA PFK levels. Thus, inhibition of
PPARβ blocked, while 2-APB increased the PFK mRNA induced by testosterone. Accordingly to
this, testosterone regulates the mRNA of PFK by PPARβ.
Taken together, these results suggest that testosterone activates PPARβ. Participation of
process mediates by IP3R is poor clear; however it is clear the relationship between growth and
metabolism so that further studies of the IP3 pathway are required to determine its participation.
Furthermore, testosterone increased the mRNA levels of the glycolytic enzymes HKII and PFK.
In addition, increased levels of PFK mRNA require the activation of the PPARβ pathway. These
primary findings may suggest that PPARβ activity increase glycolysis, which could be relevant in
the process of cardiomyocyte hypertrophy induced by testosterone. These results are the first
evidence for the action of testosterone on PPARs and show a possible metabolic role for this
hormone on cardiac cells
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UCHILE/oai:repositorio.uchile.cl:2250/105370 |
| Date | January 2011 |
| Creators | Silva Andrades, Patricio Abel |
| Contributors | Lavandero González, Sergio, Estrada Hormazábal, Manuel, Facultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas, Departamento de Bioquímica y Biología Molecular |
| Publisher | Universidad de Chile, CyberDocs |
| Source Sets | Universidad de Chile |
| Language | Spanish |
| Detected Language | Spanish |
| Type | Tesis |
| Rights | Silva Andrades, Patricio Abel |
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