Efecto de la testosterona en la captación de glucosa dependiente del transportador GLUT4 a través del eje de señalización CaMKII/AMPK en cardiomiocitos

Abstract

La testosterona es la principal hormona sexual masculina, responsable de múltiples efectos en el organismo. Dentro de estos, se ha descrito que es capaz de producir hipertrofia cardiaca tanto in vitro como in vivo. Una de las etapas claves en el desarrollo de la hipertrofia del cardiomiocito consiste en el aumento del consumo de glucosa, como estrategia para aumentar la producción de energía asociada al crecimiento hipertrófico. Si bien la testosterona es capaz de producir hipertrofia cardiaca, no se ha descrito que además aumente la captación de glucosa en cardiomiocitos. Como hipótesis a este problema, se planteó que la testosterona aumenta la captación de glucosa en cardiomiocitos a través del transportador de glucosa GLUT4. Para evaluar esta hipótesis, se realizó cultivo primario de cardiomiocitos de ratas neonatas y se evaluó la captación de glucosa por medio de la glucosa fluorescente 2-NBDG (2-(N-(7-nitrobenzo-2- oxa-1,3-diazol-4-il) amino)-2-deoxiglucosa) y 2-deoxi-[3H] glucosa en cardiomiocitos estimulados con testosterona. Adicionalmente, se evaluó la participación del transportador de glucosa GLUT4, la proteína Akt, la proteína dependiente del complejo Ca2+/calmodulina (CaMKII) y la proteína quinasa activada por AMP (AMPK) en el proceso. Los resultados obtenidos a través de microscopía de epifluorescencia y centelleo líquido, indican que la testosterona aumentó la captación de la glucosa 2-NBDG y 2-deoxi- [3H] glucosa, respectivamente, alcanzando un valor máximo luego de 2 h de estímulo. La inhibición selectiva del transporte de glucosa a través de GLUT4 con indinavir, bloqueó el aumento en la captación de glucosa por testosterona, sugiriendo la participación de GLUT4 en el proceso. Adicionalmente, cardiomiocitos transfectados con el plasmidio GLUT4myceGFP revelaron que la testosterona aumentó la translocación de GLUT4 a la membrana plasmática. Mediante ensayos de Western blot se determinó que la testosterona aumentó la fosforilación de las proteínas CaMKII y AMPK (alcanzando un máximo en su fosforilación luego de 15 y 60 min de estímulo, respectivamente), las que resultaron ser claves tanto en la translocación de GLUT4 a la membrana plasmática, como en la captación de glucosa por testosterona. Finalmente, es posible concluir que la testosterona aumenta la captación de glucosa a través de GLUT4 por medio de la activación de la vía de señalización CaMKII/AMPK. Lo anterior revela el papel de la testosterona en la captación de glucosa en cardiomiocitos, lo cual puede constituir un mecanismo de captación de glucosa destinada a la producción de energía celular, síntesis de componentes necesarios para el crecimiento hipertrófico y otros procesos anabólicos importantes para estas células.

Testosterone is the principal male sexual hormone, and plays a key role in the development of male reproductive tissues. It has been reported that testosterone induces cardiac hypertrophy, both in vivo and in vitro. One critical step during cardiac hypertrophy development is the induction of glucose uptake to improve energy production during cardiac growth. Although it is known that testosterone induces cardiac hypertrophy, its effect on glucose uptake in cardiomyocytes remains unknown. The hypothesis of this work is that testosterone increases GLUT4-dependent glucose uptake by the activation of the CaMKII/AMPK signaling pathway. Experiments were performed in primary cell culture of neonatal cardiomyocytes. To evaluate testosterone-induced glucose uptake in cardiomyocytes, the fluorescent analog of glucose 2-NBDG (2-(N-(7-nitrobenz-2-oxa-1,3-diazol-4-yl)amino)-2-deoxyglucose) and 2-deoxy- [H3] glucose were used. Moreover, participation of the glucose transporter GLUT4, as well as the protein Akt, Ca2+/calmodulin complex dependent protein kinase (CaMKII) and AMP-activated protein kinase (AMPK) were assessed. Testosterone increased both 2-NBDG and 2-deoxy-[H3] glucose uptake (by epifluorescence microscopy and liquid scintillation counting, respectively), reaching a peak after 2 h of testosterone stimulation. Indinavir, a specific GLUT4 blocker, inhibited testosterone-induced glucose uptake in cardiomyocytes. In addition, western blot assays showed that testosterone increased phosphorylation levels of both CaMKII and AMPK, after 15 and 60 min of stimulation, respectively. Moreover, both proteins were crucial for GLUT4 translocation to the plasma membrane and glucose uptake induced by testosterone in cardiomyocytes. Taken together, data showed that testosterone increases GLUT4-dependent glucose uptake through CaMKII/AMPK signaling pathway activation. These findings suggest that testosterone increases glucose uptake in cardiomyocytes, which could be necessary for energy production required for cellular homeostasis, cardiomyocyte growth and other important anabolic process in cardiac cells.