Memoria para optar al título de Bioquímico / El metabolismo y la función fisiológica cardíaca se mantienen gracias a la
actividad mitocondrial. Estas últimas son estructuras fundamentales en la fisiología
de las células eucariontes dado que participan en una amplia gama de procesos,
entre los que se incluyen la generación de energía, tamponamiento del ion Ca+2 y la
regulación de la apoptosis. La mitocondria sufre procesos regulados de fusión y
fisión, siendo cada uno de estos eventos mediados por complejos de proteínas
GTPasas como Fis-1 y la proteína de la familia de las dinaminas Drp-1. Fis-1 se
encuentra difusamente asociada a la membrana mitocondrial externa (MME) y
recluta a Drp-1 dfesde el citosol a focos específicos de la membrana mitocondrial
durante el proceso de fisión.
La pérdida del balance entre los procesos de fisión y fusión se asocia a
alteraciones en la función mitocondrial y ciertas condiciones patológicas. A nivel
celular, la fisión mitocondrial se ha relacionado con la muerte celular por apoptosis,
la cual depende a su vez del estímulo utilizado. La pérdida de la integridad de la
membrana mitocondrial y fragmentación de estos organelos ocurren durante la
apoptosis, eventos que tienen lugar en forma concomitante con la activación de
proteínas pro-apoptóticas de la familia Bcl-2 y caspasas. Sin embargo, existen
algunos modelos donde la fisión de la red mitocondrial no se presenta durante el
proceso de muerte.
La maquinaria de la fisión mitocondrial no ha sido estudiada en cardiomiocitos
bajo condiciones de integridad de la red mitocondrial. El objetivo de este trabajo
consistió en evaluar los cambios inducidos en las proteínas Fis-1 y Drp-1 al
desencadenar la fragmentación de la red mitocondrial por ceramidas en cultivos
primarios de cardiomiocitos de ratas neonatas. Nuestros principales resultados
mostraron que Drp-1 y Fis-1 están presentes en cardiomiocitos con características
similares a otros modelos celulares. C2-ceramida desencadenó un descenso rápido
en el potencial mitocondrial de membrana, fragmentación de la red de estos
organelos en forma dependiente del tiempo y concentración de C2-ceramida y
modificación del patrón de distribución y expresión de las proteínas Drp-1 y Fis-1 alcanzando un 20% de colocalización entre ambas. La exposición de los
cardiomiocitos durante 6 h a C2-ceramida 40 μM gatilló la salida del citocromo C
desde la mitocondria al citosol y produjo un 35% de muerte. La disminución de los
niveles de mitofusina-2 mediante la sobrexpresión de un adenovirus antisentido
contra la proteína de la fusión mitocondrial Mfn-2 (AsMfn-2) cambió por si sola la
morfología mitocondrial, el patrón de distribución de Drp-1 y Fis-1 y alteró las
cinéticas de la caída del potencial de membrana mitocondrial, pero no la salida del
citocromo C desencadenada por C2-ceramida.
En conclusión, los resultados indican que los componentes de la maquinaria de
la fisión mitocondrial se encuentran presentes en cardiomiocitos y que C2-ceramida
gatilla su muerte por medio un proceso apoptótico que involucra la disrupción y
fisión de la red mitocondrial / Cardiac metabolism and physiological function are supported by mitochondria
activity. They are main players in the physiology of eukaryotes; they provide a
myriad of services to the cell, including energy production, Ca+2 buffering and
regulation of apoptosis. Mitochondria undergo regulated fusion and fission and each
of these events are mediated by GTPase protein complexes such as Fis-1 and the
dynamin-related protein Drp-1. Fis-1 is diffusely located throughout the outer
mitochondrial membrane (OMM) and recruit Drp-1 from the cytoplasm to punctuate
foci on the OMM during the fission process.
The loss of balance between fusion and fission events has been associated with
mitochondria loss of function and pathological conditions. At cellular level,
mitochondria fission has been associated with apoptotic cell death in a stimulus
dependent manner. Loss of mitochondria integrity and activation of fission proteins
occurred concomitant with proapoptotic Bcl-2 and caspase cascade activation, even
when there are some models where mitochondria fission is not present in the
apoptotic process.
Mitochondria fission machinery has not been studied in cardiomyocytes under
loss of mitochondria network integrity conditions. We evaluated here Fis-1 and Drp-
1 changes when we induce mitochondrial network fragmentation by ceramides
treatment in cultures neonatal cardiomyocytes. The main findings of this work was
that Drp-1 and Fis-1 are present in cardiomyocytes with similar distribution pattern
that other cell types. C2-ceramides promoted a rapid decrease in mitochondrial
membrane potential, mitochondria network fragmentation in a dose and time
dependent manner with both Drp-1 and Fis1 modification of expression and
distribution pattern reaching a 20% of colocalization between both proteins. We also
found that the exposure of cardiac myoctes for 6 h to C2-ceramide 40 μM induced
the release of cytocrome C from mitochondria to cytosol and triggered 35% death.
The overexpression of AsMfn-2 (mitofusin-2 antisense, a mitochondrial fusion
inhibitor) changed mitochondrial cardiomyocyte morphology, the distribution pattern of Drp-1 and Fis-1 and altered the kinetic of the decrease in mitochondrial
membrane potential, but not the release of citochrome C promoted by C2-ceramide.
In conclusion, the results indicate that the components of fission mitochondrial
machinery are in cardiomyocytes and C2-ceramide triggers their death by an
apoptotic process that involves the disruption and fission of the mitochondrial
network
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UCHILE/oai:repositorio.uchile.cl:2250/105531 |
| Date | January 2006 |
| Creators | Parra Ortíz, María Valentina |
| Contributors | Lavandero González, Sergio, Eisner Sagüés, Verónica Raquel, Facultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas, Departamento de Bioquímica y Biología Molecular |
| Publisher | Universidad de Chile, Programa Cybertesis |
| Source Sets | Universidad de Chile |
| Language | Spanish |
| Detected Language | Spanish |
| Type | Tesis |
| Rights | Parra Ortiz, Valentina María |
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