Metabolismo lipídico de fibroblastos senescentes

Abstract

La senescencia celular se caracteriza por el cese de la proliferación, activación de la respuesta al daño al ADN (DDR), aumento de tamaño celular, actividad β-galactosidasa asociada a la senescencia (SA-β-Gal) y secreción de factores proinflamatorios. Aunque se han reportado diversas alteraciones metabólicas asociadas a la senescencia, no existe un consenso sobre los cambios metabólicos que sufre la célula senescente. En este trabajo se realizó un estudio comparativo del metabolismo lipídico de fibroblastos humanos en tres modelos de senescencia inducidos por: exposición al oxidante peróxido de hidrógeno (H2O2), exposición al quimioterápico genotóxico doxorrubicina o expresión del oncogén RAS (H-RASG12V). Se estudió la síntesis y oxidación de ácidos grasos, así como el transporte electrónico y fosforilación oxidativa mitocondrial. También se evaluó la vinculación entre el fenotipo secretor senescente, regulado por NF-B, y la función mitocondrial; y se exploró que ocurría con la acetilación de proteínas y la expresión de sirtuinas reguladoras del metabolismo energético. Los estímulos utilizados indujeron la senescencia en fibroblastos de pulmón humano IMR 90; en los tres modelos se observó la activación de la DDR, el cese de la proliferación celular iv y el aumento en la actividad SA-β-Gal. En los modelos de senescencia inducida por daño al ADN (por H2O2 o doxorrubicina) el fenotipo secretor senescente (SASP) fue muy débil o se encontró ausente y las células presentaron una activación transitoria de la DDR, a diferencia de lo encontrado en la senescencia inducida por el oncogén RAS donde las células presentaron un fuerte fenotipo secretor y una activación permanente de la DDR.Nuestros resultados mostraron que la síntesis lipídica disminuye en la senescencia celular. Sin embargo, los mecanismos que sostienen la inhibición de la síntesis lipídica difieren según el estímulo inductor de la senescencia. En la senescencia inducida por el oncogén RAS fue mediada principalmente por la activación de la quinasa dependiente de AMP (AMPK), que fosforiló e inhibió a la acetil-CoA carboxilasa 1 (ACC1), la enzima que cataliza el primer paso de la vía. Mientras que en los modelos de senescencia por daño al ADN la inhibición de la vía se acompañó del descenso de los niveles de la enzima ACC1 asociados a un descenso en los niveles del ARNm de ACC1. Por otra parte se observaron diferencias en el catabolismo de ácidos grasos en los distintos modelos de senescencia celular. Por un lado, las células senescentes por expresión del oncogén RAS presentaron un aumento en la β-oxidación mientras que en las células senescentes por daño al ADN se vio una disminución en la vía. Para profundizar en el estudio del catabolismo celular se estudió el consumo de oxígeno mitocondrial. Se encontró que las células senescentes por expresión del oncogén RAS presentaban un aumento en la respiración basal, ATP-dependiente, ATP-independiente y máxima; así como en el índice de control respiratorio (RCR), capacidad de reserva y eficiencia de acople, con respecto a células control no senescentes. Por otra parte, en los modelos de senescencia inducida por daño al ADN, no se observó un aumento de los parámetros respiratorios y se notó un descenso en el RCR y en la eficiencia de acople, en relación a las células control. Estos resultados fueron confirmados en fibroblastos de piel (BJERRAS) que expresan H-RASG12V fusionado a un dominio del receptor de estrógeno. En estas células se observó una correlación temporal entre el aumento de los parámetros respiratorios, la actiEn estas células se observó una correlación temporal entre el aumento de los parámetros respiratorios, la activación de la DDR, la activación de AMPK, la presencia de SASP y niveles de p65 (componente NF-kB) al aumentar los niveles de H-RASG12V . Para evaluar la vinculación entre el SASP y el catabolismo celular se utilizó un inhibidor de la quinasa IKK, que inhibe la translocación al núcleo y activación de NF-kB. La exposición de las células senescentes por expresión del oncogén RAS a este inhibidor impactó negativamente en la secreción de factores proteicos y en la velocidad de consumo de oxígeno ATP-dependiente. Este resultado sugiere que parte de la alta tasa de consumo de oxígeno destinada a la síntesis de ATP que presentan las células senescentes podría estar destinada a la síntesis y secreción de factores proinflamatorios. Sin embargo, no se observaron cambios significativos en otros parámetros respiratorios como la respiración basal o máxima. v Por último se evaluaron vías vinculadas a la acetilación de lisinas proteicas. Las células senescentes por expresión del oncogén RAS presentaron alteraciones en el perfil de acetilación. Además, se observó un aumento en los niveles y fosforilación de la enzima ATP citrato-liasa y una inhibición de la aconitasa mitocondrial, que podrían conducir a un aumento del transporte de acetil-CoA de la mitocondria al citosol. Al mismo tiempo se observó un aumento en los niveles y la expresión de la sirtuina 6 (SIRT6) en las células senescentes, que podría estar involucrada en la regulación del metabolismo energético. En suma, nuestros datos muestran que existe heterogeneidad en el metabolismo lipídico y el metabolismo energético de las células senescentes, donde la actividad de las vías depende del estímulo inductor de la senescencia.Además, nuestros resultados sugieren que el aumento en las vías catabólicas observado en la senescencia inducida por H-RASG12V podría derivar de una activación de la AMPK mediada por la activación persistente de la DDR, y encontrarse vinculada a la síntesis y secreción de factores proinflamatorios.