Efecto de la fructosa en la diferenciación del fibroblasto cardiaco a miofibroblasto y expresión del factor pro-fibrótico TGF-β1 en cultivo

Abstract

Introducción: La obesidad de la población ha incrementado el consumo de alimentos edulcorados con sustancias ajenas al azúcar tradicional, como la fructosa. Su alto consumo se relaciona con enfermedades cardiovasculares; sin embargo, se conoce poco acerca del efecto directo de la fructosa sobre las células cardiacas. La fructosa se absorbe por medio de proteínas transportadoras acopladas a la membrana plasmática denominadas GLUT, especialmente GLUT5, por el cual tiene alta especificidad, pudiendo estar implicado en la entrada de la fructosa a nivel cardiaco. La producción de la matriz extracelular por los fibroblastos, así como la fibrosis reparativa ante un daño del miocardio, es primordial en el proceso de reparación cardiaca. En ella, ocurre migración y diferenciación de fibroblastos a miofibroblastos, estimulados principalmente por el factor de crecimiento transformante β1 (TGF-β1). Se desconoce si altas concentraciones de fructosa pueden repercutir directamente en la función de los fibroblastos cardiacos. Hipótesis: La fructosa promueve la diferenciación del fibroblasto cardiaco a miofibroblasto e induce la producción de TGF-β1. Materiales y métodos: Los fibroblastos se obtuvieron de corazones de ratas neonatas Sprague-Dawley (1-3 días de edad). Se utilizaron altas concentraciones de fructosa (25 y 50 mM) durante 48 horas, utilizando manitol y DMEM/F12 como controles. Se midieron los niveles proteicos de α-SMA y niveles de ARNm de α-SMA, TGF-β1 y colágeno 1. Resultados: Los fibroblastos estimulados con fructosa (48 horas) presentan un aumento de los niveles proteicos de a-SMA, pero no de sus niveles de ARNm. No se observaron cambios en los niveles de colágeno 1 y TGF-β1 por qRT-PCR. Tampoco se evidenciaron cambios del área celular de los fibroblastos con 25 mM de fructosa. Por otro lado, se evidenció la presencia del GLUT 5, cuyo nivel proteico se vio disminuido en presencia de fructosa. Conclusión: En nuestro modelo, altas concentraciones de fructosa no inducen la diferenciación del fibroblasto a miofibroblasto cardiaco en cultivo. El GLUT5 se expresa en los fibroblastos, disminuyendo sus niveles proteicos en presencia de altas concentraciones de fructosa.

Background: The obesity has increased the consumption of foods sweetened with substances other than traditional sugar, such as fructose. Fructose high consumption is related to cardiovascular diseases; however, little is known about the direct effect of fructose on cardiac cells. Fructose is a simple carbohydrate which is absorbed through plasma membrane-coupled transporter proteins called GLUT, specifically GLUT5 at intestinal level. Moreover GLUT5 may be involved in fructose transport and utilization in the heart. As a consequence of myocardial injury, synthesis of extracellular matrix by fibroblasts and reparative fibrosis, are essential in cardiac repair process. In this scenario migration and differentiation of fibroblasts to myofibroblasts occurs, which is driven mainly by transforming growth factor β1 (TGF-β1). However, it is unknown whether high concentrations of fructose can directly affects the function of cardiac fibroblasts. Hypothesis: Fructose promotes cultured cardiac fibroblast to myofibroblast differentiation and induces TGF-β1 synthesis. Materials and methods: Fibroblasts were obtained from hearts of neonatal Sprague-Dawley rats (1-3 days old). High concentrations of fructose (25 and 50 mM) were used for 48 hours, using mannitol and DMEM/F12 as controls. Protein levels of α-SMA and levels of α-SMA mRNA, TGF-β1 and collagen 1 were measured. Results: At 48 hours, high concentrations of fructose increase the protein levels of α-SMA by western blot, with no changes in α-SMA mRNA levels. No variations were observed in collagen 1 and TGF-β1 mRNA levels by qRT-PCR after fructose treatment. Immunocytochemistry experiments indicated that the fibroblast cell area was not increased with 25 mM fructose. Finally, the presence of GLUT5 was detected in fibroblast and the protein levels were downregulated after high fructose concentrations treatment. Conclusion: High fructose concentrations do not induce cardiac fibroblast to myofibroblast differentiation in our model. GLUT5 is expressed in cardiac fibroblasts and the protein levels are down-regulated in the presence of high fructose concentrations.