17b-estradiol and testosterone protect mitochondria against oxidative stress in skeletal muscle cells

Abstract

En trabajos previos demostramos que la testosterona (T) y el 17β-estradiol (E2) protegen a las células musculares C2C12 de la apoptosis inducida por peróxido de hidrógeno (H2O2). Conjuntamente evidenciamos la existencia de receptores de estrógenos y andrógenos en las mitocondrias. El presente trabajo se ha centrado en caracterizar los efectos de ambos esteroides en esta organela, que conducen a la supervivencia celular. Específicamente, se evaluaron las acciones de T y E2 sobre el potencial de membrana mitocondrial con el colorante JC-1 y sobre el poro de permeabilidad transitoria mitocondrial (MPTP) mediante el método de calcein-acetoxymethylester/cobalt, utilizando microscopía de fluorescencia y citometría de flujo. Demostramos que T y E2 previenen la apertura del MPTP y la pérdida de potencial de membrana mitocondrial inducidas por H2O2. Además, observamos que el H2O2 aumenta los niveles de expresión proteica del canal aniónico dependiente de voltaje (VDAC) e induce la translocación de Bax a mitocondria. Sin embargo, en presencia de las hormonas la translocación de Bax fue inhibida lo cual sugiere que los miembros de la familia Bcl -2 pueden ser regulados por E2 y T. Los eventos moleculares desencadenados por E2 y T a nivel mitocondrial se reflejaron en la morfología de las organelas. El análisis microscópico de las células C2C12 y cultivos primarios de músculo esquelético de ratón, mediante tinciones con verde de Jano y Mitotracker reveló un efecto protector de los esteroides contra el daño por estrés oxidativo inhibiendo la redistribución y picnosis mitocondrial.We have previously shown that testosterone (T) and 17β-estradiol (E2) protect C2C12 muscle cells against apoptosis induced by hydrogen peroxide (H2O2). Since we also showed the presence of estrogen and androgen Receptors in mitochondria, this work was focused on the effects of both steroids on this organelle, which result in cellular survival. Specifically, we evaluated the actions of T and E2 on the mitochondrial membrane potential with JC-1 dye and on the mitochondrial permeability transition pore (MPTP) by the calceinacetoxymethylester (AM)/cobalt method, using fluorescence microscopy and flow cytometry. We demonstrated that T and E2 prevent MPTP opening and the loss of mitochondrial membrane potential induced by H2O2. In addition, it was observed that H2O2 increase voltage-dependent anion channel (VDAC) protein expression levels and induce translocation of Bax to mitochondria. However, in the presence of the steroids Bax translocation was abrogated suggesting that members of the Bcl-2 family may be regulated by E2 and T. The observed effects triggered by E2 and T were reflected on mitochondrial morphology. Microscopic analysis of C2C12 cells and primary cultures of mouse skeletal muscle, with Janus Green and Mitotracker staining revealed a protective effect of the steroids against oxidative stress damage which included mitochondrial redistribution and pyknosis of the organelle.