Mecanismos moleculares implicados en el envejecimiento y en la respuesta auditiva al dañoIGF-1, C-RAF y autofagia

Resumen

El factor de crecimiento similar a la insulina de tipo 1 (IGF-1) pertenece a la familia de polipéptidos de la insulina, que desempeñan un papel fundamental en el desarrollo embrionario y la homeostasis del sistema nervioso adulto, así como, en procesos celulares como proliferación, supervivencia, migración celular y diferenciación. El IGF-1 es fundamental en la regulación del crecimiento y la diferenciación coclear, y sus mutaciones están asociadas con pérdida auditiva en el ratón y en el hombre. Las acciones del IGF-1 están mediadas por rutas de señalización intracelular entre las que se encuentra la vía RAF-MEK-ERK. La familia de las RAF quinasas transmite información extracelular al núcleo y su activación es crucial para la regulación celular a varios niveles, que van desde el desarrollo embrionario hasta la carcinogénesis. Se ha descrito que B-RAF y C-RAF modulan la neurogénesis y la neuritogénesis durante el desarrollo del oído interno de pollo. Además, el déficit de C-RAF está asociado a sordera neurosensorial en los síndromes de Noonan y Leopard. Varios estudios han relacionado al IGF-1 con la autofagia en distintos contextos celulares. La autofagia es un proceso catabólico altamente conservado esencial para el desarrollo embrionario y la homeostasis del adulto. El mecanismo de autofagia provee energía reciclando componentes intracelulares y facilita la eliminación de células apoptóticas. Se ha descrito que, en el oído interno, la autofagia desempeña un papel importante durante el desarrollo temprano del embrión de pollo y en respuesta a lesiones óticas en el ratón adulto. Sin embargo, no existen estudios sobre la expresión de la maquinaria autofágica en el oído interno postnatal y adulto. En este trabajo se han estudiado los mecanismos moleculares por los que el IGF-1 regula el desarrollo y la maduración coclear, mediante el análisis de los componentes del sistema IGF y de los principales elementos de su señalización intracelular. Se ha demostrado que el déficit de Igf1 se compensa al nivel de su receptor Igf1R y al nivel del factor de crecimiento similar a la insulina de tipo 2 (Igf2) en edades adultas. Además, el déficit de Igf1 está asociado con un aumento en la expresión de A-RAF y C-RAF en edades postnatales y modifica los niveles de expresión de las quinasas AKT y p38. Asimismo, se ha estudiado si la autofagia podría ser uno de los procesos involucrados en el desarrollo coclear y su maduración funcional. Se ha demostrado que los genes relacionados con la autofagia (ATG) Becn1, Atg4b y Atg5 se expresan en la cóclea, vestíbulo y los núcleos cocleares de ratón, desde las últimas etapas del desarrollo hasta la edad adulta y, posteriormente, disminuye su expresión al año de edad. También se ha confirmado la presencia de flujo autofágico puesto que se observan niveles reducidos de la proteína de unión a ubiquitina secuestrosoma 1 (SQSTM1p62) y un aumento en los niveles relativos de la proteína asociada a microtúbulos de cadena ligera 3-II (LC3-II). El flujo autofágico en etapas perinatales es inferior al del ratón adulto. A los dos meses de edad, se llega a una meseta de expresión, coincidiendo con el momento en el que se alcanza la actividad funcional completa de la cóclea. Además, se ha demostrado que la autofagia se asocia sobre todo a las neuronas del ganglio espiral. En paralelo, se han realizado análisis de la expresión génica de la maquinaria autofágica en animales nulos para Igf1 y no se han encontrado diferencias significativas respecto a los silvestres. Por último, se ha estudiado el papel que juega en la fisiopatología de la sordera C-RAF, uno de los componentes centrales de la vía RAF-MEK-ERK activada por el IGF-1. Para ello, se han utilizado animales silvestres, heterocigotos y nulos para C-Raf. Se ha demostrado que las RAF quinasas se expresan en el oído interno en desarrollo y en la cóclea adulta de ratón. La delección en homocigosis de C-Raf produce sordera neurosensorial profunda. Sin embargo, no se han observado alteraciones celulares evidentes excepto una reducción notable en la expresión del canal de potasio Kir4.1, circunstancia suficiente cómo causa de sordera. También se ha estudiado la función de C-Raf en la protección y reparación celular exponiendo ratones heterocigotos para C-Raf a ruido. Se ha observado que niveles reducidos de C-RAF afectan negativamente a la preservación de la audición en respuesta a ruido a través de mecanismos que implican la activación de JNK y una respuesta apoptótica exacerbada. Los resultados obtenidos en este trabajo apuntan a que el IGF-1 y C-RAF tienen un papel clave en el correcto desarrollo y funcionamiento de la cóclea de ratones, así como, un papel fundamental en la protección auditiva. Además, la maquinaria autofágica está activa en el oído interno, se regula con la edad, y no se ve comprometida por la ausencia crónica del IGF-1.