Mecanismos celulares implicados en el desarrollo de hipertrofia del músculo esquelético inducida por testosterona

Abstract

El músculo esquelético es un tejido blanco para la acción de los esteroidesanabólicos, siendo la testosterona la principal hormona fisiológica. Esta hormona actúa diferencialmente durante el desarrollo de un individuo cumpliendo roles diversos en el período embrionario, en la pubertad y en la vida adulta. Se hademostrado que la testosterona es capaz de inducir un incremento en la masamuscular de individuos adultos tratados con dosis supra-fisiológicas, sin embargo los mecanismos celulares responsables de esta respuesta hipertrófica no han sidocompletamente establecidos y se encuentran en un activo período de estudio.Clásicamente se ha considerado que la testosterona ejerce su efecto a través de la unión y posterior activación del receptor intracelular para andrógenos, el que una vez unido a su ligando migra al núcleo actuando como un factor transcripcional, alterandocon esto la expresión de determinados genes blanco. Además de este efecto,denominado "efecto genómico", se ha descrito recientemente para la testosterona un mecanismo de acción "no genómico" que involucra la activación de vías de transducción de señales a tiempos breves. La hipótesis explorada en esta tesis doctoral propone que los efectos hipertróficos de la testosterona en el músculo esquelético se producen por la activación directa de cascadas de segundosmensajeros intracelulares en paralelo a la activación del receptor intracelular paraandrógenos.La hipótesis se abordó través de tres objetivos específicos. El primer objetivoconsistió en establecer marcadores de hipertrofia en nuestro modelo de estudio(cultivo celular primario de músculo esquelético de rata neonata), ya que en laliteratura no existe un solo marcador reconocido para medir hipertrofia. Observamos el establecimiento de un fenotipo hipertrófico tras 12 horas de estímulo hormonal evaluando cambios en la expresión de proteínas de la maquinaria contráctil (a-actina) y cambios en el diámetro máximo y en el área de sección transversal de los miotubos. En el segundo objetivo se investigó el efecto de la testosterona sobre la activación de cascadas de señales hipertróficas en células de músculo esquelético.Observamos incrementos en la fosforilación de ERK1/2 y Akt, ambas proteínasrelacionadas a vías de señalización celular que participan en la hipertrofia. Logramos demostrar además la activación de la vía mTOR-S6K1 (mammalian target ofrapamycin - p70S6 kinase 1), y su activación río arriba por Akt. Estudiamos en el objetivo tres la integración del modelo hipertrófico propuesto: Se evaluó la dependencia entre las cascadas de señales activadas a tiempos breves y laactivación del receptor para andrógenos con la respuesta hipertrófica. Observamos la inhibición de la respuesta hipertrófica al bloquear la vía Akt-mTOR-S6K1 mientrasque la inhibición farmacológica del receptor de andrógenos mostró uncomportamiento dual: no inhibió el incremento en la síntesis de a-actina y sin embargo bloqueó la hipertrofia.Podemos concluir en este trabajo que la testosterona induce un fenotipo hipertrófico en cultivo celular primario de músculo esquelético. La activación de la vía de transducción de señales Akt-mTOR-S6K1 (no genómica) da cuenta en parte de esta respuesta hipertrófica inducida por testosterona conducida tanto por incrementos en una proteína sarcomérica (a-actina) como por aumentos en el tamaño celular.Mientras, la inhibición farmacológica del receptor de andrógenos no afectó larespuesta de síntesis de a-actina y sin embargo sí inhibió el crecimiento celular. Esto sugiere que el receptor intracelular de andrógenos actuaría mediante una víaindependiente de aquella ligada a la activación de PI3K-Akt-mTOR-S6K1 y que laactividad de ambas vías sería complementaria en función del desarrollo de la respuesta hipertrófica del miotubo.Esta investigación aporta nueva información acerca de los mecanismos que dan cuenta de los efectos de la testosterona en el músculo esquelético. El conocimiento de sus efectos celulares permite entender su mecanismo de acción y su potencial uso como herramienta terapéutica para tratar patologías que, directa o indirectamente, afectan al músculo esquelético.