Estudio de la función de prohibitina-1 en la regulación de la proliferación y muerte celular. Mecanismos e implicaciones en procesos de daño hepático

Resumen

Prohibitina 1 (Phb1) es una proteína pleiotrópica que juega un papel esencial en la homeostasis celular, participando en procesos clave como la transcripción, la proliferación y la muerte por apoptosis. La diversidad de funciones de Phb1 son mediadas por interacciones con proteínas diana, de modo que dependen ampliamente de factores como la localización subcelular que adopte Phb1, el sistema celular y su microambiente o las modificaciones post-traduccionales que sufra la proteína. Estudios recientes han demostrado la implicación de Phb1 en la patogenia de enfermedades de diferente índole llegando a sugerir a Phb1 como una diana para el tratamiento de la enfermedad de Bowel, la diabetes tipo 2, la obesidad y el cáncer. Investigaciones desarrolladas por nuestro grupo han demostrado una correlación entre la disminución de los niveles de Phb1 y la progresión de enfermedades hepáticas como la esteatosis. Aunque Phb1 se ha propuesto como un factor supresor de tumores, el incremento de sus niveles en células de cáncer sugiere un papel dual en la regulación de la homeostasis celular como ya ocurre con otros oncogenes, factores de crecimiento y proteínas reguladoras del ciclo celular. La importancia de Phb1 en la biología tumoral puede ser consecuencia, entre otros factores, de su papel en la regulación de los procesos de proliferación y muerte celular. En este contexto, uno de los objetivos de este trabajo consistió en investigar la respuesta de células de hepatocarcinoma humano a una deficiencia de Phb1. Los resultados obtenidos in vitro muestran que la disminución de la expresión de Phb1 provoca un descenso en la proliferación de las células de hepatocarcinoma humano PLC/PRF/5 que ocurre, al menos en parte, como consecuencia de una alteración de la vía de las MAPK y una disminución en la síntesis de ADN. En las células siPHB, deficientes en Phb1, se observa un incremento de la muerte celular por anoikis y apoptosis, que podría estar causada por estrés en el retículo endoplasmático como evidencia el descenso en los niveles de Erlina-2. Paralelamente al estrés en el RE, se observó la acumulación de proteínas poli-ubiquitinadas, sugiriendo una disfunción en el sistema de degradación del proteasoma que se corrobora por el descenso de Estatmina y de la subunidad 2 del complejo activador del proteasoma. Además, el proceso de apoptosis se explica por la disminución de IGFBP1, el aumento de los niveles de CHOP, el procesamiento de PARP y la activación de las Caspasas 7 y 12. Para el estudio del fenotipo asociado a una deficiencia de Phb1 in vivo, se utilizó un modelo de ratón heterocigoto PHB+/- que expresa un 50% de Phb1. A pesar de no desarrollar ninguna patología hepática de manera espontánea al menos hasta los 14 meses de edad, los ratones PHB+/- son más sensibles a una agresión hepática, como la dieta deficiente en colina y metionina. El análisis proteómico del hígado de los ratones a las 72 horas de tratamiento con DDCM mostró alteraciones en proteínas implicadas la función mitocondrial y en el metabolismo de azúcares y lípidos. Estos cambios, junto con el descenso de los niveles de AMPK, enzima reguladora de la beta-oxidación de ácidos grasos, explican la mayor sensibilidad de los ratones PHB+/- al daño hepático. El análisis transcriptómico del hígado de los ratones PHB+/- mostró alteraciones en la expresión de genes relacionados con procesos inflamatorios y la producción de citoquinas, como IL-1A, IL-1B, TLR o TNF. En el suero de los ratones heterocigotos detectó también un aumento en los niveles de citoquinas como VCAM-1, MIPs, IL-12, IL-1A o TPO. La mayor mortalidad de los ratones PHB+/- ante una inflamación sistémica aguda mediante tratamiento con LPS, así como la mayor respuesta proliferativa de los esplenocitos heterocigotos estimulados con anti-CD3 in vitro, corroboraron los datos moleculares, confirmando la alteración del sistema inmune como consecuencia de la deficiencia en Phb1.