Insulina regula los niveles intracelulares de calcio en el cardiomiocito

Abstract

Insulina y su receptor (RI) regulan el metabolismo de ácidos grasos y carbohidratos en el corazón. La activación de este receptor por su ligando endógeno desencadena una serie de eventos reguladores de la homeostasis energética del cardiomiocito. Se desconoce el efecto de insulina sobre los niveles de [Ca2+]i, un importante regulador de la contracción y de la transducción de señales en el cardiomiocito. Nuestro objetivo consistió en investigar el mecanismo mediante el cual insulina regula los niveles de [Ca2+]i en cultivos primarios de cardiomiocitos neonatos. Los resultados de inmunofluorescencia y microscopía confocal mostraron que el RI esta presente en la membrana plasmática, citoplasma y región perinuclear en cultivos primarios de cardiomiocitos de ratas neonatas, mientras que en cardiomiocitos adultos sólo se localizó en la membrana plasmática y sus inmediaciones. Los análisis Western blot revelaron que el RI está presente en extractos totales de cardiomiocitos y que al estimularlos con insulina 1 nM se activó la proteína kinasa ERK, un blanco río abajo conocido para el RI. Usando fluo-3AM y microscopía confocal se estableció que insulina aumentó en forma rápida (tiempo máximo: 1s) y transitoria (28 ± 6 seg) los niveles [Ca2+]i, alcanzando una respuesta máxima de 214 ± 31% [(ΔF/F)*100] (n=10) y dependiente de la concentración (0.1-1000 nM). Esta señal fue completamente bloqueada por genisteina (inhibidor inespecífico de tirosinas kinasas). Nifedipino (inhibidor del canal Ca2+ VLtype) bloqueó la señal rápida de Ca2+, dejando en evidencia una segunda señal mas lenta y de menor intensidad. Por otro lado, rianodina (inhibidor del canal de Ca2+ RyR) produjo un efecto similar al de nifedipino, sugiriendo una entrada de Ca2+ desde el espacio extracelular. La inhibición de PI3-K (LY294002), de PLC (U-73122) y la expresión adenoviral de un péptido secuestrador de subunidades βγ de proteína G heterotrimérica (Ad-βARKct), modificaron la cinética de la señal producida por insulina 1nM, registrándose señales rápidas de 1 seg de duración para cualquiera de estas condiciones. La inhibición de la proteína Gi/o con toxina pertussis solo modificó parcialmente el perfil cinético de la señal. De esta forma, nuestros resultados sugieren que aumenta los niveles de [Ca2+]i, a través de un mecanismo que involucra, en una primera etapa a la vía de transducción: IR-Ca2+ VLtype-RyR-Ca2+, y luego a la vía: IR-Gβγ-PI3K-PLC-IP3-Ca2+

Insulin and its receptor (IR) regulate lipid and carbohydrate metabolism in the cardiac tissue. IR activation triggers a series of regulatory signaling events for cardiomyocyte energy homeostasis. Whether insulin changes intracellular calcium levels, an important second messeger for myocardial contraction remains unknown. Our aim was to investigate the mechanism by which insulin could regulate intracellular calcium levels in cultured neonatal rat cardiomyocytes. Inmunofluorescence and confocal microscopy studies showed that the IR was detected in cytoplasmic membrane, cytoplasm and perinuclear region in primary cultured neonatal cardiomyocytes while in cultured adult rat cardiomyocytes was only located on or nearby the cytoplasmic membrane. Western blots analisis also revealed the presence of IR and the activation of ERK, a target in IR signaling molecule downstream of the IR, in total extract obtained from cardiomyocyte treated with insulin. Using Fluo3-AM and confocal microscopy, we detected that insulin increases fast (maximum after 1 sec) and transient (28 ± 6 sec) intracellular Ca2+ levels, reaching a maximum of 214 ± 1% [(ΔF/F)*100] (n=10). This effect was also concentration-dependent (0.1–1000 nM). This signal was completely blocked by genistein (a general tyrosine kinase inhibitor). Nifedipine (a Ca2+ V L-type channel inhibitor) blocked the first and fast signal of [Ca2+]i, revealing a more slower and smaller second component of the signal. Ryanodine (RyR channel Ca2+ blocker) produced an similar effect than nifedipine, suggesting a Ca2+ entry from the extracellular space. The inhibition of PI3K by LY- 294002, phosphoplipase C by U-73122 and the G protein βγ subunits by adenoviral expresion of a sequestering peptide (Adβarkct), modified the time-course of the insulin-induced signal, detecting fast increases in calcium levels for any of the studied experimental conditions. The inhibition of the αi/o subunit of G protein with pertussis toxin only modified partially the calcium kinetic pattern. Our results collectivelly suggest that insulin increases the [Ca2+]i levels by two signaling pathway, a first one involving the IR-Ca2+ VLtype-RyR-Ca2+ and a second conformed by IR-Gβγ-PI3K-PLC-IP3-Ca2+