Tesis presentada a la Universidad de Chile para optar al grado de
Doctor en Farmacología / El músculo esquelético es un tejido esencial en la mantención de la
homeostasis de la glucosa en el organismo. Alteraciones en la respuesta a la
hormona insulina en este tejido se relacionan directamente con el desarrollo de
resistencia a insulina y diabetes tipo 2. Los mecanismos moleculares
involucrados en el desarrollo de resistencia a insulina en el músculo esquelético
no se conocen con claridad. En este sentido, trabajos previos de nuestro
laboratorio muestran que las alteraciones en la homeostasis del calcio (Ca2+)
intracelular disminuyen la respuesta a insulina en el músculo esquelético y
cardíaco.
HERPUD1 es una proteína ubicada en la membrana del retículo
endoplasmático (RE), involucrada en la mantención de la homeostasis del Ca2+
intracelular en condiciones de estrés celular. Se ha descrito que el ratón knockout
general para la proteína Herpud1 es intolerante a la glucosa, sin mostrar
alteraciones en la secreción de insulina. Dado que el músculo esquelético es
principal encargado de la incorporación de glucosa dependiente de insulina en
condiciones postprandiales, en esta tesis proponemos que la proteína Herpud1
es necesaria para la adecuada respuesta a insulina en el músculo esquelético.
Proponemos además que Herpud1 regula la respuesta a insulina a través de la
mantención de la homeostasis del Ca2+ intracelular y su efecto sobre la actividad
de la serina-treonina fosfatasa activada por Ca2+ calcineurina. Previamente se ha
descrito que esta fosfatasa interactúa con Akt, disminuyendo la señalización de
insulina en cardiomiocitos.
Los resultados obtenidos en este trabajo muestran que el silenciamiento
de la proteína Herpud1 disminuye la captación de glucosa, la translocación del
transportador de glucosa GLUT4 hacia la membrana plasmática y la señalización
inducida por insulina en la línea celular de músculo esquelético de rata L6
(miotubos). También observamos una disminución en la fosforilación de Akt (Ser-
473) inducida por insulina en el músculo sóleo del ratón knockout general para la
proteína Herpud1. El silenciamiento de Herpud1 también se asocia a un aumento
en la respuesta de Ca2+ citosólico y a una disminución en la respuesta de Ca2+
mitocondrial dependientes del IP3R en los miotubos L6. Este desbalance en la
respuesta de Ca2+ intracelular fue acompañado de un aumento en la actividad de
calcineurina. Demostramos además que calcineurina regula la respuesta a
insulina en los miotubos L6, y que la inhibición de calcineurina restablece la
respuesta a insulina en las células L6 knockdown para Herpud1. Basado en estos
resultados, concluimos que la proteína Herpud1 es necesaria para la respuesta
a insulina en los miotubos L6 a través de la regulación del eje Ca2+-calcineurina / Skeletal muscle is an essential tissue in the maintenance of glucose
homeostasis in the body. Alterations in the response to insulin in skeletal muscle
are directly related to the development of insulin resistance and type 2 diabetes.
The molecular mechanisms involved in the development of insulin resistance in
this tissue are incompletely understood. In this sense, previous works from our
laboratory show that alterations in intracellular calcium (Ca2+) homeostasis
decreases the insulin response in skeletal and cardiac muscle.
Herpud1 is a protein located in the membrane of endoplasmic reticulum
(ER), involved in the maintenance of intracellular Ca2+ homeostasis under stress
conditions. It has been reported that the general Herpud1 knockout mice display
intolerance to a glucose load without showing altered insulin secretion. Given that
skeletal muscle is primarily responsible for insulin-dependent glucose
incorporation in postprandial conditions, in this thesis we propose that Herpud1 is
necessary for the adequate insulin response in this tissue. We also propose that
Herpud1 regulates the insulin response through maintenance of intracellular Ca2+
homeostasis and its effect on the activity of the serine-threonine phosphatase
activated by Ca2+ calcineurin. Previously it has been described that calcineurin
interacts with Akt, decreasing insulin signaling in cardiomyocytes
The results obtained in this work show that the silencing of Herpud1
decreases glucose uptake, GLUT4 translocation to plasma membrane and
insulin-dependent intracellular signaling in rat derived skeletal muscle cell line L6
(myotubes). We also observed a decrease in insulin-induced Akt (Ser-473)
phosphorylation in soleus muscle from general Herpud1-knockout mice. The
silencing of Herpud1 is also associated with an increase in the cytosolic Ca2+
response and a decrease in the mitochondrial Ca2+ response induced by IP3R
agonist histamine in L6 myotubes. This imbalance in the intracellular Ca2+
response was accompanied by an increase in calcineurin activity. We also show
that calcineurin regulates insulin response in L6 myotubes, and that the inhibition
of calcineurin restores the insulin response in Herpud1-depleted L6 myotubes.
Based on these findings, we conclude that Herpud1 is necessary for the insulin
response in L6 myotubes through its role in the regulation of Ca2+-calcineurin axis
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UCHILE/oai:repositorio.uchile.cl:2250/172704 |
| Date | January 2018 |
| Creators | Navarro Marquez, Mario Filidor |
| Contributors | Lavandero González, Sergio, Jaimovich Pérez, Enrique |
| Publisher | Universidad de Chile |
| Source Sets | Universidad de Chile |
| Language | Spanish |
| Detected Language | Spanish |
| Type | Tesis |
| Rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Chile, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/cl/ |
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