Caracterización del inflamasoma nlrp3 en el músculo esquelético de ratones obesos insulino resistentes

Abstract

El aumento global en la prevalencia de obesidad, insulino-resistencia (IR) y diabetes mellitus tipo 2 (DM2) se ha relacionado con cambios en patrones de estilo de vida y alimentación. Los mecanismos que median estas alteraciones interfieren con la señalización de insulina en diversos tejidos, entre ellos el músculo esquelético. La evidencia disponible sugiere una relación entre alteraciones del metabolismo de la glucosa y estados de inflamación crónica de bajo grado en el músculo esquelético. Esta relación es debida a la presencia de citoquinas proinflamatorias liberadas desde el tejido adiposo y músculo esquelético, capaces de interferir en la acción de insulina. Dentro de las vías fisiopatológicas se ha descrito un complejo multiproteico citosólico denominado Inflamosoma NLRP3 capaz de mediar la liberación de interleuquinas en tejido sensibles a insulina favoreciendo el desarrollo de IR y DM2. El objetivo de este trabajo fue caracterizar la expresión de los niveles de las proteínas que conforman el complejo inflamasoma NLRP3 -criopirina, ASC y Caspasa-1- y de su producto IL-1����� en músculo esquelético. Para llevar a cabo este proyecto se utilizó el modelo experimental de ratones C57BL/6 alimentados con dieta alta en grasas por 8 semanas, un modelo de IR ampliamente descrito por nuestro grupo y otros investigadores. Como resultado, detectamos aumento en el peso corporal, glicemia e insulina en ayuno además del HOMA-IR en animales alimentados con la dieta experimental alta en grasas (HFD) en comparación con aquellos alimentados con dieta control (NCD). Para evaluar la expresión y los niveles de proteína de los componentes del inflamasoma NLRP3, disecamos los músculos Flexor digitorum brevis (FDB) y sóleo. En comparación con los animales controles, los homogeneizados de músculos FDB y sóleo, aislados desde animales HFD, presentan aumento en los niveles proteicos de los componentes del complejo inflamasoma NLRP3 -NLRP3 (criopirina), ASC, caspasa-1 e IL-1�����-. Además, también detectamos un aumento en la actividad de caspasa-1 en homogeneizado de gastrocnemio de animales HFD comparado con aquellos NCD. De la misma forma, identificamos aumentos en Gasdermina D, proteína que promueve la liberación de IL-1����� al medio extracelular. A través de inmunofluorescencia en cultivos de fibras musculares identificamos los componentes del complejo inflamasoma NLRP3 en fibras musculares esqueléticas aisladas. Basado en estos resultados concluimos que la fibra muscular presenta los componentes de la vía NLRP3- IL-1����� y que ésta se encuentra aumentada en ratones insulino resistentes comparado con aquellos controles. La evidencia presentada en este trabajo, podrá ayudarnos a definir si los cambios en la expresión/función del complejo NLRP3 y la subsecuente liberación de IL-1����� contribuye como una vía fisiopatológica para el desarrollo de la IR y la modulación de la sensibilidad a la insulina en el músculo esquelético.

The global increase in the prevalence of obesity, insulin resistance (IR) and type 2 diabetes mellitus (DM2) has been related to changes in lifestyle and diet. The mechanisms that mediate these alterations interfere with insulin signaling in numerous tissues, including skeletal muscle. Available evidence suggests a relationship between impaired glucose metabolism and states of low-grade chronic inflammation in skeletal muscle. This relationship is due to the presence of proinflammatory cytokines released from adipose tissue and skeletal muscle itself, both capable of interfering with insulin action. Among the pathophysiological pathways, a cytosolic multiprotein complex called Inflammasome NLRP3 has been described as capable of mediate the release of interleukins in insulin-sensitive tissues, favoring the development of IR and DM2. The aim of this investigation was to characterize the level of protein expression of the proteins that form the NLRP3-cryopyrin, ASC and Caspase-1-inflammasome complex and its product, IL-1�����, in skeletal muscle. To achieve this goal, a group of C57BL/6 mice were fed with a high-fat diet (HFD) and another group (control) were fed with standard diet (NCD) for 8 weeks as the experimental model of obesity an IR. Total body weight, fasted insulin and glycemia and HOMA-IR was measured. To assess the protein levels of the NLRP3 inflammasome components, the Flexor digitorum brevis (FDB) muscle was dissected. Additionally, adult muscle fiber cultures were used to determine the location of the components of NLRP3 inflammasome complex through immunofluorescence. Circulating levels of IL-1����� were determined by ELISA and mRNA expression levels were establish by RT-qPCR. Results, we detected increases in body weight, fasted glycemia, insulin and HOMA-IR in the high-fat diet group compared with NCD group. In comparison with the NCD group we found an increase in the levels of the proteins that form the NLRP3 inflammasome complex - NLRP3 (cryopyrin), ASC, caspase-1 and IL-1����� - and we also found an increment of Gasdermin D in the HFD group. In cultures of adult muscle fibers the HFD group showed increments of IL-1����� mRNA expression compared with the NCD group. We also found the components of the NLRP3 inflammasome complex inside the isolated skeletal muscle fibers. The circulating levels of IL-1����� were higher in the group fed with HFD compared with the NCD group. Based on these results, we conclude that the NLRP3 inflammasome complex is present in skeletal muscle of C57BL/6 mice after they have been fed with a high-fat diet for 8 weeks. These results pose the NLRP3 inflammasome as a pathophysiological pathway that disturb the insulin response of the skeletal muscle in obesity.