Activación de la vía AMPK/PGC-1α en fibroblastos cardíacos como nuevo mecanismo antifibrótico

Abstract

Las enfermedades cardiovasculares son la principal causa de mortalidad en Chile y el mundo, las cuales se caracterizan por alteraciones estructurales y funcionales del corazón fundamentalmente por el desarrollo de fibrosis cardíaca, la cual se genera como consecuencia de la diferenciación de fibroblastos cardíacos (FC) a miofibroblastos cardíacos que secretan mayor cantidad de matriz extracelular (MEC). A pesar de que la fibrosis cardíaca es un factor común en las enfermedades cardiovasculares, aún no se ha aprobado un tratamiento dirigido y eficaz que pueda tratarla o prevenirla. Este trabajo busca demostrar que la activación de la vía AMPK/PGC-1α es capaz de prevenir la reprogramación mitocondrial que afecta a los FC y es responsable de su diferenciación inducida por TGF-β1, y posicionar esta vía como un posible blanco para el tratamiento de la fibrosis cardíaca. Se utilizaron FC aislados de ratas neonatas Sprague-Dawley tratados con TGF-β1 y activadores de AMPK, como AICAR, o con inhibidores de SGLT-2 para medir la expresión proteica de Colágeno1A1, PGC-1α, AMPK y p-AMPK mediante Western blot, y la expresión génica de marcadores de diferenciación y de moduladores mitocondriales mediante RT-qPCR. Los análisis estadísticos se realizaron mediante ANOVA y el T de Student. Los resultados muestran que TGF-β1 aumentó significativamente los niveles de Colágeno1A1 y disminuyó los de PGC-1α a las 24 horas, lo que sugiere una reprogramación mitocondrial y una diferenciación hacia miofibroblastos. Por otra parte, AICAR, un activador de AMPK, disminuyó la expresión de Colágeno1A1 y aumentó la de PGC-1α al mismo tiempo, lo que demuestra una prevención de la diferenciación, así como un aumento de los moduladores mitocondriales, y se observa también una disminución en la expresión génica de marcadores de diferenciación. Se obtuvieron resultados similares al estimular los FC con empagliflozina a 250 nM y 500 nM, un inhibidor de SGLT-2 que también activa AMPK, pero no logró aumentar significativamente la expresión de PGC-1α. Nuestros descubrimientos sugieren que la activación de la vía AMPK/PGC-1α previene la diferenciación de los FC inducida por TGF-β1, lo que convierte a esta vía en un blanco terapéutico prometedor para la prevención de la fibrosis cardíaca.

Cardiovascular diseases are the leading cause of mortality in Chile and around the world. They are characterized by structural and functional alterations of the heart, mainly due to the development of cardiac fibrosis. This occurs as a consequence of the cardiac fibroblasts (CFs) differentiation into cardiac myofibroblasts, which secrete increased amounts of extracellular matrix (ECM). Although cardiac fibrosis is a common factor in cardiovascular diseases, a targeted and effective treatment that can treat or prevent it has not yet been approved. This work aims to demonstrate that activation of the AMPK/PGC-1α pathway can prevent the mitochondrial reprogramming that affects CFs and is responsible for their TGF-β1-induced differentiation, and that this is a potential target for cardiac fibrosis treatment. CFs isolated from neonatal Sprague-Dawley rats were treated with TGF-β1 and AMPK activators such as AICAR and SLGT-2 inhibitors to measure protein expression of Collagen1A1, PGC-1α, AMPK, and p-AMPK by Western blot, and gene expression of differentiation markers and mitochondrial modulators by RT-qPCR. Statistical analyses were performed using ANOVA and the T-test. The results show that TGF-β1 significantly increased Collagen1A1 levels and decreased PGC-1α levels at 24 hours, suggesting mitochondrial reprogramming and CF differentiation. Furthermore, AICAR, an AMPK activator, decreases Collagen1A1 and increases PGC-1α at the same time point, demonstrating a prevention of differentiation that is also observed in the gene expression of differentiation markers and an increase in mitochondrial modulators. Similar results were obtained when CFs were stimulated with 250 nM and 500 nM Empagliflozin, an SGLT-2 inhibitor that also activates AMPK, but failed to significantly increase PGC-1α. Our findings suggest that activation of the AMPK/PGC-1α pathway prevents TGF-β1-induced CF differentiation, making it a promising therapeutic target for the prevention of cardiac fibrosis.