Papel del sensor metabólico pas quinasa en el estrés oxidativo y el envejecimiento

  1. Dongil Sánchez, Pilar
Dirigida por:
  1. Elvira Alvarez García Directora
  2. Veronica Hurtado Carneiro Directora
  3. María del Carmen Sanz Miguel Directora

Universidad de defensa: Universidad Complutense de Madrid

Fecha de defensa: 18 de mayo de 2018

Tribunal:
  1. Fernando Escrivá Pons Presidente
  2. Juan Miguel Ruiz Albusac Secretario/a
  3. Covadonga Pañeda Vázquez-Prada Vocal
  4. Yolanda Loarce Tejada Vocal
  5. Santiago Lamas Peláez Vocal
Departamento:
  1. Biología Celular

Tipo: Tesis

Resumen

La PASK es una proteína quinasa con dominios PAS que detecta cambios de parámetros ambientales como el oxígeno, la luz, la glucosa, el ATP y el estado redox. Así, PASK es un sensor de nutrientes considerado como un regulador del metabolismo de la glucosa y de la energía celular, pues se ha demostrado que ratones deficientes en PASK muestran una mejora en la tolerancia a la glucosa y están protegidos frente al desarrollo de obesidad, esteatosis hepática y resistencia a la acción de la insulina; tras ser alimentados con dietas ricas en grasa. Por otro lado, el GLP-1 es un péptido implicado en la secreción postprandial de insulina y en la regulación de la ingesta, y además en el control del estado redox celular. Por ello, PASK podría ser una buena diana terapéutica para el tratamiento de la diabetes y la obesidad, sin embargo, su implicación en el metabolismo oxidativo hepático, el envejecimiento y su posible mediación en las acciones del GLP-1 o su análogo, exendina-4 (más estable in vivo) sobre la función mitocondrial eran todavía desconocidos. Por ello, en esta Tesis Doctoral nos propusimos: a) analizar el efecto de la deficiencia de PASK en la producción hepática de ATP, ROS y en los niveles de expresión de enzimas antioxidantes, factores de transcripción y proteínas claves en el control del estado redox celular, en respuesta a estados de alimentación/ayuno, b) estudiar el efecto de la exendina-4 sobre la expresión hepática de PASK y en el metabolismo oxidativo y c) analizar el efecto de PASK en las alteraciones metabólicas producidas en el envejecimiento, relacionadas con la homeostasis de la glucosa, el estrés oxidativo y la función mitocondrial. Los resultados presentados en esta Tesis Doctoral demuestran que el contenido hepático de ATP y ROS es menor en los ratones deficientes en PASK (Pask-/-), que correlaciona con un bajo número de mitocondrias en estos hepatocitos. Sin embargo, ante situaciones de ayuno prolongado (48 horas) los ratones Pask-/- mantienen activa la producción de ATP y ROS y elevan la expresión hepática de los genes Pgc-1¿, Sirt-1, Nrf2, Ppar-¿, Ppar-¿ y Cox-IV, implicados en la biogénesis y la función mitocondrial. Además, la deficiencia de PASK estimula mecanismos hepáticos de supervivencia y protección celular frente al estrés oxidativo, incrementando la expresión de enzimas antioxidantes y factores de transcripción como NRF2 y FoxO3a; analizada mediante la técnica de qRT-PCR, y sobreactivando las vías Akt y ERK1/2; analizadas mediante Western blot. Sin embargo, la expresión hepática del gen Pask disminuye durante el envejecimiento. Además, los ratones Pask-/- envejecidos no desarrollan hiperglucemia e hiperinsulinemia; propias de la resistencia a la insulina generada durante el envejecimiento, mantienen bajos los niveles hepáticos de ROS, disminuyen menos la respuesta antioxidante y conservan funcionales los mecanismos hepáticos de supervivencia y reparación celular. Por otra parte, el tratamiento con exendina-4 impide la expresión hepática del gen Pask, disminuye la producción de ROS, induce la expresión hepática de enzimas antioxidantes y de varios genes implicados en la biogénesis y función mitocondrial, siendo todos estos efectos dependientes de PASK, aunque, estas acciones reguladoras se ven alteradas durante el envejecimiento. Por tanto, los resultados demuestran que un control riguroso de los niveles de PASK es primordial para la regulación del estado redox en hígado. Además, PASK participa en el desarrollo de las diversas alteraciones moleculares producidas durante el envejecimiento y es clave en la acción reguladora de la exendina-4, en relación con la respuesta antioxidante y la función mitocondrial, al menos en hígado.