Efectos del uso crónico de un análogo de nifedipino (mp2) en el cambio de composición fenotípica de las fibras musculares esqueléticas y función muscular de ratones adultos

Abstract

Los cambios adaptativos que se reflejan en las variaciones de estructura y función muscular se denomina plasticidad muscular. La respuesta adaptativa es específica y depende de la frecuencia de repeticiones del estímulo, el grado de carga y número de contracciones musculares, traduciéndose en la expresión diferencial de genes en la fibra muscular. En fibras musculares adultas, patrones de estimulación de baja frecuencia, como los que se observan con el ejercicio de larga duración y baja intensidad, se asocian con la salida de ATP hacia el medio extracelular a través del canal Panxina-1 (Panx-1). La despolarización de la membrana muscular es detectada por el canal Cav1.1, el cual, a bajas frecuencias, activa (por un mecanismo aún no descrito) al canal Panx-1 produciéndose la liberación de ATP al medio extracelular. Este ATP extracelular puede ahora activar vías de receptores purinérgicos y cascadas de señalización que conducen a la expresión de genes marcadores de un fenotipo lento. Por esta razón, en este trabajo de investigación estudiamos qué sucede con la expresión de estos genes cuando la salida de ATP está bloqueada de manera crónica. En el laboratorio de Fisiología Celular del Músculo, se ha desarrollado un nuevo fármaco, MP2, que pertenece a la familia de las dihidropiridinas. MP2 interactúa con Cav1.1, de tal forma que éste ya no puede activar al canal Panx-1 luego de un estímulo eléctrico, inhibiendo la liberación de ATP al medio extracelular, así como también los aumentos de los mRNA de genes asociados al fenotipo lento. Se demostró que MP2 produce la normalización de los niveles de ATP extracelular y promueve la recuperación de la función muscular en fibras de ratones envejecidos, en los cuales los niveles de ATP extracelular se encuentran elevados. Además, datos previos a esta tesis indican que MP2 no actúa como un inhibidor de la vasoconstricción en venas intrapulmonares de rata, a diferencia del nifedipino, por ejemplo. Dado el efecto sobre la función muscular en ratones envejecidos, se quiso estudiar el efecto de un uso crónico de MP2 sobre la función y el fenotipo de ratones adultos sanos. Los resultados obtenidos en este trabajo mostraron que el tratamiento crónico vía inyección intraperitoneal con MP2 en ratones adultos sanos, no produce cambios significativos en la función muscular, si bien existe una tendencia al alza en la capacidad de producir fuerza de ratones tratados con MP2. Además, no se observaron cambios en la abundancia relativa de los transcritos de genes contráctiles de las fibras musculares esqueléticas estudiadas (Troponinas inhibitorias lentas y rápidas y las distintas cadenas pesadas de miosina) y, tampoco de una enzima glicolítica (Enolasa). Finalmente, la actividad enzimática oxidativa de SDH de los animales tratados crónicamente con MP2 no se vio significativamente disminuida. Los resultados demuestran que el uso crónico de MP2 en ratones adultos sanos no modula de manera significativa ni la función y ni el fenotipo muscular, mostrando una tendencia hacia un aumento de fuerza y un cambio fenotípico hacia rápido en un músculo predominantemente lento (Sóleo). Dada la variabilidad de los resultados, es necesario realizar este estudio con un mayor número de individuos.

The adaptive changes that are reflected in the variations of muscle structure and function are called muscle plasticity. The adaptive response is specific and depends on the frequency of repetitions of the stimulus, the degree of load and number of muscle contractions, resulting in differential gene expression in the muscle fiber. In adult muscle fibers, low frequency stimulation patterns, such as those observed with long duration and low intensity exercise, are associated with the outflow of ATP into the extracellular medium through the Panxin-1 (Panx-1) channel. Depolarization of the muscle membrane is detected by the Cav1.1 channel, which, at low frequencies, activates (by a mechanism not yet described) the Panx-1 channel resulting in the release of ATP into the extracellular medium. This extracellular ATP can now activate purinergic receptor pathways and signaling cascades leading to the expression of marker genes for a slow phenotype. For this reason, in this research work we studied what happens to the expression of these genes when ATP output is chronically blocked. In the Muscle Cell Physiology laboratory, we have developed a new drug, MP2, which belongs to the dihydropyridine family. MP2 interacts with Cav1.1 in such a way that the latter can no longer activate the Panx-1 channel after an electrical stimulus, inhibiting the release of ATP into the extracellular medium, as well as the increases in mRNA of genes associated with the slow phenotype. MP2 was shown to produce normalization of extracellular ATP levels and promote recovery of muscle function in aged mouse fibers in which extracellular ATP levels are elevated. Furthermore, data prior to this thesis indicate that MP2 does not act as an inhibitor of vasoconstriction in rat intrapulmonary veins, unlike nifedipine, for example. Given the effect on muscle function in aged mice, we wanted to study the effect of chronic use of MP2 on the function and phenotype of healthy adult mice. The results obtained in this work showed that chronic treatment via intraperitoneal injection with MP2 in healthy adult mice does not produce significant changes in muscle function, although there is an upward trend in the ability to produce force in mice treated with MP2. In addition, no changes were observed in the relative abundance of the contractile gene transcripts of the skeletal muscle fibers studied (slow and fast inhibitory troponins and the different myosin heavy chains), nor of a glycolytic enzyme (Enolase). Finally, the oxidative enzymatic activity of SDH in animals chronically treated with MP2 was not significantly decreased. The results demonstrate that chronic use of MP2 in healthy adult mice does not significantly modulate either muscle function or phenotype, showing a trend toward increased strength and a phenotypic shift toward fast in predominantly slow muscle (soleus). Given the variability of the results, it is necessary to perform this study with a larger number of individuals.