Estudio de la inactivación funcional del receptor de glucocorticoides en el desarrollo epidérmico mediante ratones modificados genéticamente

Resumen

La epidermis es un epitelio estratificado que actúa como barrera protectora ante numerosos insultos externos, evitando la deshidratación y manteniendo la termorregulación de los organismos. La adquisición de la barrera epidérmica ocurre durante el desarrollo embrionario, y requiere un correcto balance entre los procesos de proliferación, diferenciación y apoptosis. Los glucocorticoides (GCs) son hormonas esteroideas que se sintetizan en la corteza adrenal y ejercen efectos pleiotrópicos en el organismo, realizando su función mediante la unión y activación de su receptor, el receptor de glucocorticoides (GR). Desde hace más de sesenta años, los GCs son el fármaco de elección para tratar numerosas patologías inflamatorias agudas y crónicas, debido a su enorme potencial antiinflamatorio y antiproliferativo. Así, análogos de los GCs se utilizan comúnmente para tratar numerosas enfermedades cutáneas como la psoriasis, eczemas o dermatitis. A pesar de su uso extendido, todavía no se tiene mucha información sobre el papel que juegan estas hormonas durante el desarrollo epidérmico. Para investigar la contribución de GR en el desarrollo cutáneo, se ha analizado la inactivación funcional de GR mediante el uso de dos modelos transgénicos de ratón: el modelo knock-out GRnull/null y el mutante defectivo en de dimerización GRdim/dim, incapaz de mediar la transcripción dependiente de la unión de GR al DNA. Dado que los ratones GRnull/null mueren perinatalmente, se ha analizado la arquitectura de la epidermis de embriones tardíos mediante técnicas histológicas, inmunohistoquímicas y de microscopía electrónica. La falta de función de GR da lugar a una estratificación epidérmica incompleta con alteraciones dramáticas en la diferenciación terminal de la piel de los ratones GRnull/null, lo que se demostró por la reducción de la expresión de los marcadores loricrina, filagrina e involucrina. Además, las pieles de los ratones knock-out exhibían un mayor número de células con características apoptóticas y un menor número de desmosomas. La falta de diferenciación terminal correlacionó con una alteración en los niveles de activación de la caspasa-14, que es requerida para el procesamiento de la profilagrina en filagrina madura durante los estadios terminales del desarrollo epidérmico. De acuerdo con estas alteraciones, la función de barrera epidérmica de los embriones GRnull/null estaba severamente comprometida, como se derivó del estudio de permeabilidad de la barrera al colorante azul de Toluidina. Así, la piel de los ratones GRnull/null, a diferencia de la de los ratones GR+/+, no fue impermeable al colorante. El cultivo de queratinocitos primarios extraídos de piel de embriones GRnull/null formó colonias con tamaños y morfologías heterogéneas, donde los queratinocitos exhibían mayor tasa de proliferación y apoptosis que los queratinocitos GR+/+. Esto indicaba que dichos procesos ocurrían en el queratinocito de una manera autónomo-celular. Los queratinocitos del ratón knock-out, sin embargo, fueron capaces de diferenciar in vitro, a diferencia de lo observado in vivo. En los ratones GRnull/null, la actividad de ERK1/2 estaba aumentada constitutivamente tanto en la piel como en los queratinocitos primarios en cultivo, lo que sugiere que GR modula la homeostasis de la piel, al menos en parte, antagonizando la función de ERK. El estudio de la epidermis de los ratones GRdim/dim no mostró alteraciones fenotípicas, lo que sugiere que las acciones de GR independientes de unión a DNA son suficientes para mediar el desarrollo epidérmico durante la embriogénesis. Estudios previos en modelos de sobreexpresión de GR específica de epidermis demostraron la importancia del receptor, no solo en la epidermis, sino también en otros derivados ectodérmicos, como el epitelio ocular. Estos datos, junto con el hecho de que un alto porcentaje de embriones GRnull/null presentaba el denominado fenotipo de ojo abierto al nacer (EOB, de eye open at birth) nos llevó a estudiar estos defectos en mayor profundidad. Los ratones knock-out exhibieron alteraciones en la expresión de marcadores de proliferación, diferenciación y migración, como se deriva del análisis de la expresión de las queratinas Krt5, Krt10, Loricrina y Krt6. Así, la inactivación funcional de GR causaba un retraso en la fusión del párpado y un cierre anómalo del mismo. Para poder identificar genes regulados por GR que pudieran estar participando en las alteraciones anteriormente descritas, se llevó a cabo un estudio del perfil de expresión génica de piel dorsal de ratones GR+/+ y GRnull/null. A partir del análisis de expresión diferencial de los datos obtenidos en el microarray, se seleccionó, bajo un criterio estadístico de FDR<0.05, un set de 482 genes. Estos genes estaban involucrados principalmente en la regulación de la transcripción génica, modificaciones post-traduccionales de proteínas y muerte celular programada. Además, la vía de señalización que agrupó mayor número de genes fue la vía de las MAPK, lo que apoya el antagonismo de GR con dicha vía en queratinocitos. El estudio en profundidad de la regulación ejercida por GR sobre estos genes, podrá arrojar mayor información acerca del papel que ejerce el receptor en la regulación del desarrollo de la epidermis y de otros epitelios estratificados durante la morfogénesis.