Relación de Dinamina-2 y BIN1 en la atrofia y disfunción cardíaca

Abstract

El corazón responde fisiológicamente a los cambios agudos de la carga hemodinámica. Sin embargo, cuando estos son crónicos pueden desencadenar un remodelado cardiovascular patológico. La atrofia cardíaca es un tipo de remodelado asociado a la diminución crónica de la carga hemodinámica ventricular, lo que conduce a la disfunción cardíaca. Los túbulos-T son cruciales para la contracción sincrónica y eficiente del corazón y la pérdida de su ultra-estructura genera la disfunción contráctil de los cardiomiocitos. Entre las proteínas que mantienen la dinámica de los túbulos-T, la proteína BIN1 es crucial para la formación y mantención de los mismos. Por otra parte, DNM2 es una proteína GTPasa cuya función es el corte de las membranas y que es capaz de interactuar con BIN1 en el músculo esquelético. Sin embargo, su papel en cuanto a los túbulos-T cardíacos y la atrofia no ha sido estudiado. En este contexto, nuestra hipótesis planteó que la atrofia cardíaca induce el remodelado del túbulo-T, el cual se asocia con la disfunción cardíaca y la disminución en la expresión y co-localización de Dinamina-2 y BIN1. Se utilizó un modelo experimental de disminución de la carga hemodinámica cardíaca mediante la suspensión de las extremidades traseras (HSU) en ratones. Los análisis funcionales, estructurales y moleculares se evaluaron mediante ecocardiografía, microscopía electrónica, Western blots y RT-qPCR. Los resultados mostraron una disminución significativa en los marcadores de la función sistólica, fracción de eyección (FE %) y fracción de acortamiento (FA %). Además, se observó una reducción del peso relativo del corazón y el área transversal de los cardiomiocitos de los corazones provenientes de ratones HSU. Por otro lado, en el tejido cardíaco de estos animales, se evidenció una pérdida de la ultra-estructura de los túbulos-T cardíacos, asociada a una disminución proteica total de BIN1 y DNM2. A través de inmunocitoquímica se mostró un aumento en la interacción espacial de DNM2 sobre BIN1, mientras que la fracción enriquecida en membrana evidenció un aumento de DNM2, sin cambios de BIN1 en los ratones HSU. En conclusión, la disfunción cardíaca observada en un modelo de atrofia inducida por disminución de la carga hemodinámica se asocia al remodelado de los túbulos-T, y a los cambios de la relación BIN1-DNM2. Estos resultados abren nuevas posibilidades para el desarrollo de intervenciones terapéuticas y destacan la importancia de seguir investigando los mecanismos moleculares involucrados en la dinámica de los túbulos-T, tanto en la fisiología como en la fisiopatología cardíaca.

The heart physiologically responds to acute changes in hemodynamic load. However, when these changes are chronic, they can trigger pathological cardiovascular remodeling. Cardiac atrophy is a type of remodeling associated with chronic reduction in ventricular hemodynamic load, leading to cardiac dysfunction. T-tubules are crucial for synchronized and efficient heart contraction, and any loss in their ultrastructure causes contractile dysfunction of cardiomyocytes. Among the proteins that maintain T-tubule dynamics, the protein BIN1 is essential for their formation and maintenance. On the other hand, DNM2 is a GTPase whose function is membrane scission and can interact with BIN1 in skeletal muscle. However, its role in cardiac T-tubules and atrophy has not been studied. In this context, our hypothesis proposes that cardiac atrophy induces T-tubule remodeling, which is associated with cardiac dysfunction and decreased expression and co-localization of Dynamin-2 and BIN1. In mice, an experimental model of decreased cardiac hemodynamic load was used through hindlimb suspension unloading (HSU). Functional, structural, and molecular analyses were performed using echocardiography, electron microscopy, Western blots, and RT-qPCR. The results showed a significant decrease in systolic function markers, ejection fraction (EF %), fractional shortening (FS %), and a reduction in relative heart weight and the cross-sectional area of cardiomyocytes from HSU mice hearts. Moreover, in the cardiac tissue of these animals, a loss of the T-tubule ultrastructure was evident, associated with a decrease in the total protein levels of BIN1 and DNM2. Immunocytochemistry revealed an increase in the spatial interaction of DNM2 with BIN1, while the membrane-enriched fraction showed an increase in DNM2, with no changes in BIN1 in the HSU mice. In conclusion, the cardiac dysfunction observed in a model of atrophy induced by decreased hemodynamic load is associated with T-tubule remodeling and changes in the BIN1-DNM2 ratio. These results open new possibilities for developing therapeutic interventions and highlight the importance of further investigating the molecular mechanisms involved in T-tubule dynamics in cardiac physiology and pathophysiology.