Alteración por envejecimiento de las señales que regulan la expresión de proteínas mitocondriales en musculo esquelético. Modificación de la dinámica mitocondrial.

del Campo Andrea

Abstract

El envejecimiento de la población a nivel mundial es un fenómeno que va en constante alza, estudios de las Naciones Unidas mencionan que la población mayor de 60 años se triplicará al 2050. El envejecimiento se manifiesta como un conjunto de modificaciones fisiológicas que aparecen en razón del paso del tiempo. Uno de los cambios más pronunciados en el adulto mayor es la pérdida de movilidad y de capacidad física, desmejorando la calidad de vida. En este contexto, la mantención del músculo esquelético en un estado fisiológico requiere armonizar procesos tanto de homeostasis metabólica como de contracción muscular dada por los patrones de descarga desde la motoneurona, por lo cual es de gran importancia la actividad física y el mantenimiento del músculo activo para preservar la fisiología muscular. La activación eléctrica de las células musculares esqueléticas promueve una respuesta contráctil asociada al acoplamiento excitación-contracción. Este es un proceso complejo que permite la interacción entre la depolarización de la membrana y la liberación intracelular de Ca2+. Adicionalmente, se han descrito otros procesos dependientes de Ca2+ liberado, como la activación de algunas vías metabólicas, la diferenciación y la expresión génica. Otro factor primordial en la respuesta del músculo esquelético al estímulo eléctrico son las mitocondrias. Si bien se ha podido describir de manera eficiente el papel protagónico del metabolismo mitocondrial en la función muscular y en el desarrollo de un gran número de patologías, aun no se ha podido otorgar con certeza un papel a la morfología de la red mitocondrial y a la comunicación interorganelar en estas mismas; diversos estudios han propuesto que la capacidad de la red mitocondrial para llevar a cabo eficazmente sus funciones está probablemente determinada por su comportamiento dinámico y que este equilibrio funcional está regulado por la dinámica de fisión, fusión y la motilidad de estos organelos. En músculo esquelético se ha descrito que la morfología mitocondrial se encuentra alterada en algunas condiciones patológicas como la diabetes, y la obesidad. Otros estudios han descrito una disminución en las proteínas vinculadas a la dinámica mitocondrial conforme aumenta la edad, relacionando de esta forma, la morfología mitocondrial con el envejecimiento. De aquí que nuestra hipótesis es que estímulos eléctricos de baja frecuencia promueven movimientos de calcio mitocondrial y variaciones en la dinámica de estos organelos, mecanismo que se ve alterado en el envejecimiento. Objetivos específicos. Objetivo 1. Establecer la relación entre la señalización promovida por estímulos eléctricos-ATP y morfología mitocondrial, junto a la comunicación interorganelar a través de Ca2+ en ratones jóvenes. Objetivo 2. Estudiar la comunicación retículo-mitocondria por traspaso de Ca2+ y las modificaciones en la dinámica mitocondrial en fibras musculares en una curva temporal con ratones desde 3 a 24 meses. Objetivo 3. Estudiar la expresión de genes relacionados con la morfología y el metabolismo mitocondrial en una curva temporal en ratones desde 6 a 24 meses. Objetivo 4. Estudiar el efecto de la modificación de la red mitocondrial en el diámetro de las fibras musculares, tensión muscular y la señalización por estímulos eléctricos de baja frecuencia. Objetivo 5. Estudiar cómo la modificación de la señal de Ca2+ generada por el estímulo eléctrico afecta la dinámica mitocondrial. Metodología. Para las curvas temporales, ratones C57BL se mantendrán en el Bioterio Central de la Facultad de Medicina por periodos entre 3 a 24 meses. Se trabajará con fibras musculares aisladas del músculo flexor corto de los dedos. La Estimulación eléctrica se aplicará con un par de electrodos de platino,. Las fibras se estimularán con diferentes patrones de estimulación eléctrica (20 Hz y 90 Hz). Para la morfología mitocondrial se utilizará microscopía confocal. La expresión de genes se medirá usando PCR en tiempo real. La medición de Ca2+ mitocondrial se hará previa preincubación de las fibras aisladas con la sonda Rhod-FF. Posteriormente, se montarán en un microscopio confocal invertido. Todas las técnicas necesarias para ejecutar este proyecto se encuentran montadas en el laboratorio y han sido utilizadas en publicaciones anteriores. Como resultados se espera que se produzca una modificación de morfología y Ca2+ mitocondrial frente a estímulos eléctricos, y que estos se vean modificados en razón del envejecimiento. Es decir los estímulos eléctricos aumenten la comunicación de la red mitocondrial y su funcionamiento, mientras que el envejecimiento deteriore esta inducción.

Más información

Año de Inicio/Término: 2013-2017
Financiamiento/Sponsor: CONICYT
DOI/URL:

FONDECYT 3140443

Identificador: FONDECYT 3140443
Notas: Investigador principal proyecto Fondecyt posdoctorado.