Policistina-1 regula la hipertrofia del cardiomiocito dependiente de IGF-1

Abstract

La hipertrofia cardiaca corresponde a una etapa temprana en el desarrollo de la enfermedad cardiovascular. Ante un incremento de la demanda de trabajo, el corazón responde aumentando su tamaño (hipertrofia). A nivel celular, esta respuesta se caracteriza por aumento en el tamaño de los cardiomiocitos, sintesis de proteínas, reorganización del citoesqueleto de actina y reexpresión del programa génico fetal. El factor de crecimiento análogo a insulina tipo 1 (IGF-1) es un péptido con efectos mitogénicos y citoprotectores. La estimulación con IGF-1 produce hipertrofia cardiaca tanto in vivo como in vitro. Posterior a la unión del IGF-1 con su receptor, se activan las proteínas quinasas Akt y ERK, las que en el cardiomiocito se asocian con sus efectos hipertroficos y antiapoptóticos. Policistina 1 es una proteína que se expresa en distintos tipos celulares, entre ellos los cardiomiocitos. Mutaciones en las policistinas, especialmente en policistina-1, dan cuenta de la enfermedad poliquística renal autosómica dominante. En algunos de estos pacientes se ha observado el desarrollo de hipertrofia cardiaca antes que se altere la función renal. Sin embargo, no está claro cuál es el papel de la policistina-1 en los cardiomiocitos. El objetivo de este trabajo fue estudiar el papel de policistina-1 en la hipertrofia inducida tanto por IGF-1como por estrés mecánico. El modelo utilizado fueron cultivos primarios de cardiomiocitos de rata estimulados con estrés mecánico por hiposmolaridad o con IGF-1. Para determinar la participación de policistina-1 se silenció esta proteína con un siRNA específico y se determinaron distintos marcadores de hipertrofia cardiaca como la activación de las vías transduccionales del receptor IGF-1. Los resultados mostraron que policistina-1 era necesaria para el desarrollo de hipertrofia del cardiomiocito por ambos estímulos. En el caso de IGF-1, policistina-1 se requirió para la fosforilación del receptor de IGF-1 en respuesta a estimulación con IGF-1 y posterior activación de las proteínas quinasas ERK y Akt, sin observarse modificaciones en el calcio intracelular. El mecanismo por el que ocurre esta regulación involucra a la proteína tirosina fosfatasa 1B. Los efectos del silenciamiento de policistina-1 en la hipertrofia inducida por IGF-1 y en la activación tanto del receptor de IGF-1 como de las quinasas ERK y Akt se previnieron al inhibir esta fosfatasa. A partir de estos hallazgos se concluye que policistina- 1 es un regulador de la hipertrofia tanto por estrés mecánico como por IGF-1 en el cardiomiocito, regulación que depende de la PTP1B y ocurre por regulación de la fosforilación del receptor IGF-1.

Cardiac hypertrophy is an early stage in the development of cardiovascular disease. Afterwork overload, the heart responds by increasing its size (hypertrophy). At the cellular level, this response is characterized by increases in the size of cardiomyocytes and synthesis of proteins as well as actin cytoskeleton rearrangement and re-expression of fetal gene program. Insulin-like growth factor-1 (IGF-1) is a peptide with mitogenic and cytoprotective effects. Stimulation with IGF-1 induces cardiac hypertrophy both in vivo and in vitro. IGF-1 binding with its receptor activates Akt and ERKsignaling pathways which are associated with pro-hypertrophic and anti-apoptotic effectson the cardiomyocyte. Polycystin 1 is a protein expressed in different cell types, including cardiomyocytes. Mutations in polycystin-1 gene cause autosomic dominant polycystic kidney disease. In some patients, cardiac hypertrophy is described before renal function abnormalities are reported. However it is still unclear whatis the role of polycystin-1 on cardiomyocyte. The aim of this work was to study the role of polycystin-1 on cardiomyocyte hypertrophy induced by IGF-1 and mechanical stress. The experimenta model used was primary culturedneonatalrat cardiomyocytes stimulated by mechanical stress (using hyposmolarity) or IGF-1. To determine the involvement of polycystin-1 a specific siRNA was used. Both cardiomyocyte hypertrophy markers and cell signaling pathways of IGF 1 receptor were determined. The results showed that polycystin-1 was necessary for cardiomyocyte hypertrophy induced by mechanical stress or IGF-1. In the case of IGF-1, polycystin-1 was required for the IGF-1R phosphorylation in response to stimulation with IGF-1 and subsequent activation of ERK and Akt kinases. However changes in intracellular calcium not were observed. The mechanism by which this process takes place involving the regulation of protein tyrosine phosphatase 1B (PTP1B). The inhibition of PTP1B prevents the effects of silencing polycystin-1 on cardiomyocyte hypertrophy induced by IGF-1 and also prevents activation of IGF-1R, Akt and ERK. We conclude that policystin- 1 is a regulator of cardiomyocyte hypertrophy triggered by mechanical stress or IGF-1. This regulation requires the activity of PTP1B and regulation of IGF-1 receptor phosphorylation.