Papel del factor de transcripción Nrf2 en el preacondicionamiento hepático inducido por hierro y hormona tiroídea, frente a isquemiareperfusión en ratas

Abstract

El metabolismo celular aeróbico está asociado a la generación de especies pro oxidantes que pueden dañar biomoléculas contribuyendo a la generación de enfermedades y al envejecimiento celular. El estrés oxidativo (EOx) es un desequilibrio del balance pro oxidante/antioxidante en favor de especies pro-oxidantes. La isquemia de un órgano seguido de reperfusión (IR), se asocia a la inducción de EOx drástico, con generación masiva de especies reactivas pro-oxidantes que conllevan a inflamación y muerte. La administración de L-3,3’,5- triyodotironina (T3) como también la de hierro (Fe) gatillan preacondicionamiento hepático frente a la IR. Ambas estrategias preacondicionantes involucran la estimulación de mecanismos hepatoprotectores a través de la inducción de un EOx moderado. En esta tesis se evaluó el efecto preacondicionante, frente a la IR hepática, otorgado por la administración conjunta de dosis reducidas no preacondicionantes de Fe y T3. Esto gatilla la activación del factor de transcripción redox sensible Nrf2 (relación Nrf2 nuclear/Nrf2 citosólico) y aumento de la expresión de la enzima antioxidante glutamato-cisteína-ligasa C (GCLc) regulada por Nrf2. Ratas Sprague Dawley macho fueron sometidas a un esquema de preacondicionamiento que contempló la administración de 2 dosis de Fe (50mg/kg) o volumen equivalente de solución salina (días 0 y 2), seguido de una dosis única de T3 (0,05mg/kg) o volumen equivalente de NaOH 0,1N (día 5). La IR (1 hr de isquemia y 20 hrs de reperfusión) o cirugía sham, se realizaron el día 7. Los grupos experimentales fueron: [a] salino-NaOH-sham; [b] salino-NaOH-IR; [c] Fe-NaOH-sham; [d] Fe-NaOH-IR; [e] salino-T3- sham; [f] salino-T3-IR; [g] Fe-T3-sham; [h] Fe-T3-IR. El tratamiento conjunto (Fe/T3) otorgó hepatoprotección significativa con normalización de transaminasas AST y ALT séricas e histologías hepáticas. Además se asoció a una reducción significativa del EOx hepático drástico, inducido por la IR. En concomitancia a la hepatoprotección conferida por el protocolo preacondicionante Fe/T3, la relación Nrf2 nuclear/Nrf2 citosólico aumentó significativamente, en relación a animales salino/NaOH y controles sham. En relación a la expresión génica (contenido de mRNA) de la GCLc en animales preacondicionados con Fe/T3, la IR gatilló un incremento significativo de esta enzima antioxidante, sin cambios significativos frente al tratamiento con Fe o T3 por separado. Se concluye que la administración conjunta de Fe y T3 preacondiciona al hígado de la rata frente a la IR. Este efecto estaría asociado a mayor ingreso de Nrf2 al núcleo, seguido de un aumento en la expresión de la GCLc, enzima antioxidante que otorga hepatoprotección frente a la IR.

Cellular aerobic metabolism is associated with generation of pro-oxidant species that can harm biomolecules contributing to the generation of diseases and cell ageing. Oxidative stress (OS) is an imbalance between pro-oxidant species versus anti-oxidant species in favor of the former. Ischemia reperfusion (IR) injury is associated with massive generation of OS, with considerable production of pro-oxidant species that may produce inflammation and death. L-3, 3’,5-triiodothyronine (T3) or iron (Fe) administration develops hepatic preconditioning against IR. Both preconditioning strategies involve stimulation of hepato protective mechanisms inducing moderate OS. Therefore, this thesis evaluated the preconditioning effect of combined and reduced non-preconditioning doses of T3 and Fe in relation to the activation of transcription factor redox sensitive Nrf2 (nuclear Nrf2/cytosolic Nrf2 ratio) and the increase in expression of antioxidant protein glutamate cysteine ligase-C (GCLc) regulated by Nrf2. Male Sprague Dawley rats received a preconditioning protocol consisting in the administration of Fe (50 mg/kg, 2 doses) or the equivalent volume of saline solution (day 0 and 2), followed by a unique dose of T3 (0,05mg/kg) or the equivalent volume of NaOH 0,1N (day 5). IR (1 hour ischemia and 20 hours of reperfusion) or sham surgery was realized on day 7. Experimental groups were: [a] saline-NaOH-sham; [b] saline-NaOH-IR; [c] Fe-NaOH sham; [d] Fe-NaOH-IR; [e] saline-T3-sham; [f] saline-T3-IR; [g] Fe-T3-sham; [h] Fe-T3-IR. Combined treatment (Fe/T3) resulted in significant hepatoprotection, with normalization of transaminases (AST and ALT) and hepatic histology. This was associated with a significant reduction in drastic hepatic OS, which was previously induced by IR. Concomitantly with the hepatoprotection provoked by the preconditioning protocol Fe/T3, nuclear Nrf2/cytosolic Nrf2 ratio significantly increased as compared to saline/NaOH and sham control animals. IR triggered a significant increase in gene expression (mRNA content) of GCLc in Fe/T3 preconditioned animals, without significant changes with Fe or T3 treatment administered independently. In conclusion, the combined administration of Fe and T3 in rats produces hepatic preconditioning against IR, an effect that is associated with higher translocation of Nrf2 to the nucleus, with the concomitant increase in GCLc expression.