Alteración de la expresión de il-6 en respuesta al ejercicio en la insuficiencia renal crónica experimental

Abstract

La insuficiencia renal crónica (IRC) induce una serie de alteraciones metabólicas en el músculo esquelético, debilidad muscular y disminución de la resistencia al ejercicio. Interleuquina-6 (IL-6) es una citoquina que se produce en el músculo esquelético y que es inducida por el ejercicio a través de dos vías: vía activada por la despolarización muscular y una vía de retroalimentación positiva por IL-6. Se ha postulado que IL-6 es un sensor de energía, con efectos autocrinos en el metabolismo muscular. Varios estudios han demostrado que la expresión basal de IL-6 se encuentra alterada en la IRC. Sin embargo, se desconoce si la IRC afecta la respuesta de IL-6 al ejercicio. La serie de alteraciones musculares descritas en la IRC permitió plantear la siguiente hipótesis: “la regulación de la expresión de IL-6 muscular frente al ejercicio se encuentra alterada en la IRC experimental”. Ratas Srague-Dawley macho fueron sometidas a nefrectomía 5/6 (NPX) y pareadas por peso y comida a controles (operación ficticia, sham). La respuesta al ejercicio se evaluó en el músculo extensor digitorum longus (EDL) y el soleo mediante dos protocolos: una estimulación eléctrica in situ a través del nervio ciático o después de nadar. Al final de los protocolos, EDL y soleo fueron disecados para la evaluación del mRNA y proteína. Las mayores diferencias se observaron en el EDL. Terminada la estimulación in situ el mRNA de IL-6 aumentó 85,4 ± 8,0 veces en la ratas sham y sólo 22,7 ± 5,5 en las NPX. En la natación, el mRNA de IL-6 de las ratas sham incrementó 85,7 ± 50,3 veces y 7,6 ± 2,7 veces en las ratas NPX. Sin embargo, no se encontraron diferencias significativas en la abundancia basal del mRNA de IL-6. Las mayores alteraciones en la regulación de la expresión de IL-6 se observaron en la vía IL-6/receptor de IL-6 (IL-6R)-gp130/JAK2. En las ratas NPX no se observaron alteraciones en los mRNA de los receptores de IL-6; no obstante, la expresión total de la proteína JAK2 decreció en un 37,1% con respecto a los controles. Esta alteración se asoció a una baja activación río abajo de JAK2, con una disminución de p-STAT3 y una reducción de la expresión del mRNA de SOCS3. Parte de los efectos metabólicos de IL-6 son mediados por la kinasa activada por AMP (AMPK). Los niveles basales de p-AMPK se encontraron reducidos en un 45,5% del control, diferencia que se mantuvo en un 39% después de la natación Estos resultados muestran, por primera vez, una alteración en la inducción en respuesta al ejercicio del mRNA de IL-6, producto de una resistencia del músculo esquelético a esta citoquina, la cual podría ser responsable del disminuido desempeño en el ejercicio en la IRC

Chronic renal failure (CRF) induces a series of metabolic alterations in the skeletal muscle, muscular weakness and decreased exercise endurance. Interleukin-6 (IL-6) is a cytokine that is produced in the skeletal muscle and it is induced by exercise through two pathways: one activated by muscle depolarization and the other, via IL-6 positive feedback. It has been postulated that IL-6 is an energy sensor, with autocrine effects in muscle metabolism. Several studies have shown that basal expression of IL-6 is impaired in CRF, but whether CRF affects the response to exercise, is still unknown. The number of muscle disorders described in CRF allowed proposing the following hypothesis: "the regulation of IL-6 expression in response to exercise is altered in experimental CRF”. Male Sprague-Dawley rats were given 5/6 nephrectomy (NPX) and paired by weight and food to controls (placebo surgery, sham). The response to exercise was evaluated in the extensor digitorum longus (EDL) and soleus by two protocols: in situ electrical stimulation through the sciatic nerve or after swimming. At the end of the protocols, EDL and soleus muscles were dissected for mRNA and protein evaluation. The largest differences were observed in the EDL. After in situ stimulation, IL-6 mRNA increased 85.4 ± 8.0 fold in the sham rats and only 22.7 ± 5.5 in NPX rats. Upon swimming, the IL-6 mRNA of sham was increased 85.7 ± 50.3 fold and 7.6 ± 2.7 fold in the NPX rats. However, there were no significant differences in basal mRNA abundance of IL-6. The major alterations in the regulation of IL-6 expression were observed in the IL-6/IL-6R-gp130/JAK2 pathway. NPX rats showed no alterations in the IL-6 receptors mRNA, however, the total expression of JAK2 was decreased by 37.08% compared to controls. This alteration was associated with low activation downstream of JAK2, decreased p-STAT3 and reduced expression of SOCS3 mRNA. Part of the metabolic effects of IL-6 is mediated by AMP-activated protein kinase (AMPK). Basal levels of p-AMPK were reduced by 45.48% of control; this difference also present (by 39.01%) after swimming. These results show, for the first time, an impaired induction of IL-6 mRNA in response to exercise, caused by skeletal muscle resistance to this cytokine, which may be responsible of the reduced exercise performance in the CRF