Papel de la quinasa activada por AMP en la injuria por isquemia-reperfusión bajo distintas condiciones metabólicas

Abstract

La cardiopatía isquémica es una patología altamente prevalente a nivel mundial, responsable del deceso de millones de personas cada año. A pesar de los notables avances realizados en las estrategias de prevención de riesgo y de tratamiento, no existe al día de hoy una terapia coadyuvante efectiva para prevenir la injuria por isquemiareperfusión. Por otra parte, la proteína quinasa activada por AMP (AMPK) es una serinatreonina quinasa que desempeña una importante función en numerosos tejidos, actuando como un sensor de los niveles energéticos de la célula, siendo capaz de coordinar los procesos anabólicos y catabólicos, con el propósito de restablecer la homeostasis celular. A causa del alto requerimiento de ATP que presenta el corazón, la función desempeñada por esta enzima ha adquirido especial relevancia en este órgano. El presente trabajo de Tesis fue realizado con el propósito de ahondar en el conocimiento acerca del papel desempeñado por la activación intrínseca de la AMPK, en la isquemia y en la reperfusión del miocardio. Dado que, desde el inicio de los síntomas asociados con el infarto agudo de miocardio, los niveles de ácidos grasos ascienden en plasma, y sabiendo que la disponibilidad de los diferentes sustratos exógenos condiciona el estado metabólico del cardiomiocito, se investigó el papel desempeñado por esta enzima en presencia de glucosa como único sustrato exógeno y en presencia de glucosa y elevadas concentraciones de palmitato como sustratos metabólicos exógenos. Para llevar a cabo los objetivos propuestos, se empleó un modelo de 75 minutos isquemia - 75 minutos reperfusión simuladas, utilizando aurículas izquierdas aisladas de ratas. En estas condiciones se determinó el perfil de activación endógeno la AMPK y los efectos producidos por la inhibición farmacológica de esta enzima sobre la función contráctil, el contenido tisular de ATP, la capacidad mitocondrial de síntesis de ATP, la viabilidad celular, la ultraestructura miocardio auricular y el proceso de autofagia en el miocardio sometido a isquemia-reperfusión. Cuando las aurículas fueron incubadas con glucosa como único sustrato exógeno, la isquemia simulada generó un marcado descenso de los parámetros contráctiles evaluados, desarrollo de contractura y una disminución pronunciada del contenido de tisular de ATP. La reperfusión simulada promovió la recuperación parcial de la función contráctil y la disminución de la reserva contráctil. En estas condiciones, se observó la recuperación parcial del contenido de ATP tisular pre-isquémico, efecto que fue acompañado por una disminución en la velocidad de producción mitocondrial de ATP y por la observación de alteraciones en la estructura mitocondrial. Asimismo, la reperfusión simulada produjo una disminución de la viabilidad celular. Por otra parte, el palmitato en elevadas concentraciones, ejerció un papel deletéreo durante la isquemia, acelerando el desarrollo de contractura. Asimismo, durante la reperfusión disminuyó la recuperación de la función contráctil, la reserva contráctil y la recuperación del contenido tisular de ATP, sin afectar significativamente la ultraestructura miocárdica, la capacidad mitocondrial de producción de ATP, ni la viabilidad celular. Acompañando estos resultados, se observó la activación del proceso de autofagia. Dicho proceso ejercería efectos protectores, ya que la inhibición farmacológica, mediante el empleo de 3-metiladenina, generó efectos deletéreos sobre la recuperación del miocardio, contribuyendo a la disminución de la reserva contráctil y el desarrollo de taquiarritmias de origen mitocondrial. La observación de un mayor deterioro de la estructura y de la función mitocondrial, sin afectar la viabilidad celular cuando la autofagia fue inhibida, sugiere una asociación entre el proceso de autofagia y la preservación estructural y funcional de las mitocondrias, en las células que han sufrido estrés subletal y que fueron capaces de recuperarse. La activación de este proceso no fue afectada por los sustratos metabólicos exógenos. Por otra parte, se demostró que durante la isquemia la AMPK sería activada, persistiendo su activación durante la primera etapa de la reperfusión. Si bien, los sustratos metabólicos exógenos a los cuales el miocardio es expuesto, no ejercerían efectos sobre el perfil de activación de la AMPK, condicionarían el papel desempeñado por dicha enzima durante la isquemia y la reperfusión. Específicamente, la activación intrínseca de la AMPK ejercería efectos protectores en el miocardio sometido a isquemia-reperfusión cuando la glucosa se encuentra disponible como único sustrato exógeno. En estas condiciones, dicha enzima se encontraría implicada en la recuperación parcial del contenido tisular de ATP y de la reserva contráctil. Dichos efectos serían mediados, al menos en parte, por el incremento en la actividad de la PDH, sin afectar ni la viabilidad celular ni la capacidad mitocondrial de producción de ATP. A su vez, la activación parcial del proceso de autofagia por esta enzima, desempeñaría acciones beneficiosas sobre el miocardio reperfundido. Contrariamente, la activación intrínseca de la AMPK cuando las aurículas fueron incubadas en presencia de altas concentraciones de palmitato, como ocurre en los pacientes que sufren infarto agudo de miocardio, ejerció efectos deletéreos. En estas condiciones, la AMPK al promover la oxidación de los ácidos grasos durante la reperfusión, generaría la disminución de la actividad de la PDH y, por lo tanto, el desacople entre la glucólisis y la fosforilación oxidativa. Esta situación, se acompañaría de una disminución en la recuperación del contenido tisular de ATP, hecho que sería responsable, al menos en parte, de la menor reserva contráctil. En conclusión, los hallazgos realizados en este trabajo de Tesis, brindan información novedosa, acerca del papel desempeñado por la activación intrínseca de la AMPK en el miocardio sometido a isquemia-reperfusión, resultando un factor determinante de sus efectos, los sustratos metabólicos exógenos a los cuales los cardiomiocitos son expuestos.