Caracterización de nuevos marcadores reguladores del funcionamiento del tejido adiposo

Abstract

El tejido adiposo blanco constituye un depósito de energía altamente dinámico, que almacena el exceso de energía en períodos de balance energético positivo y los moviliza en períodos de demanda energética (Ducharme y Bickel, 2008). Concretamente, el tejido adiposo almacena los ácidos grasos procedentes de la dieta en forma de triglicéridos (TAGs) (i.e., lipogénesis) en las gotas lipídicas (GLs) que ocupan la mayor parte del citosol de los adipocitos (Walther y Farese, 2012; Rodríguez et al., 2015). Los TAGs son posteriormente hidrolizados (lipólisis) en ácidos grasos y glicerol, que son transportados hasta otros tejidos en donde son utilizados como fuente de energía (Guilherme et al., 2008). Los procesos de almacenamiento y movilización de energía en los adipocitos están controlados por un complejo sistema multifactorial, en el que juegan un papel fundamental la insulina y las catecolaminas, respectivamente (Czech et al., 2013; Malagón et al., 2013). Además de su papel en la homeostasis lipídica, el tejido adiposo constituye un lugar esencial de utilización de la glucosa (revisado en Malagón et al., 2013). Finalmente, el tejido adiposo es un importante órgano endocrino, productor de una gran variedad de moléculas señalizadoras, las adipoquinas que regulan desde el metabolismo y la homeostasis energética, a la respuesta inmune o la inflamación, (Galic et al., 2010; Ouchi et al., 2011; Rodríguez et al., 2015). De esta manera, la alteración del metabolismo glucídico y lipídico y de la producción de adipoquinas asociada al exceso de tejido adiposo que ocurre en la obesidad están asociados a resistencia a insulina, lo que constituye un factor de riesgo principal en el desarrollo de diabetes tipo II, hipertensión, enfermedad cardiovascular o cáncer (Bluher, 2013; Kwon y Pessin, 2013; Rodriguez et al., 2015). En el mantenimiento de la homeostasis lipídica de los adipocitos juegan un importante papel tanto los factores y procesos que median los efectos de los reguladores de la incorporación, síntesis, almacenamiento y movilización de lípidos, la insulina en particular, como de los componentes intracelulares que regulan el funcionamiento de las GLs. En el primer aspecto, cabe destacar la función de las caveolas y, en el segundo, las proteínas que se asocian a la cubierta de las GLs. Las caveolas son invaginaciones (50-100 nm) de la membrana plasmática enriquecidas en esfingolípidos y colesterol, que son especialmente abundantes en adipocitos (Hansen et al., 2013; Parton y del Pozo, 2013). Las caveolas se caracterizan por contener dos familias de proteínas: caveolinas y cavinas (Hansen y Nichols, 2010). El principal tipo de caveolina en los adipocitos, caveolina 1 (CAV1), es responsable de la formación, junto con cavina 1 y 2, de las caveolas, así como de su mantenimiento, definiendo ambos tipos de proteínas en gran medida las funciones de estos dominios de la membrana plasmática (Parton y del Pozo, 2013; Kovtun et al., 2015; Nassar y Parrat, 2015). Entre otros procesos, las caveolas participan en procesos de transducción de señal, endocitosis, tráfico de lípidos, homeostasis del colesterol y mecanotransducción (Parton y del Pozo, 2013; Méndez-Giménez et al., 2014; Echarri y del Pozo, 2015). En particular, las caveolas constituyen plataformas de señalización de hormonas de factores de crecimiento, como la insulina, cuyo receptor (receptor de insulina, IR) y sus mediadores, como el sustrato del IR (IRS), y efectores intracelulares, como el transportador GLUT4, se asocian a caveolas (Kanzaki, 2006; Frühbeck et al., 2007; Lamaze y Torrino, 2015). Por su parte, las gotas lipídicas constituyen el centro integrador del metabolismo lipídico en los adipocitos. Están constituidas por un núcleo hidrofóbico de lípidos neutros, principalmente TAGs en adipocitos, que está rodeado por una monocapa de fosfolípidos a la que se asocian una gran variedad de proteínas (Fujimoto y Parton, 2011; Walther y Farese, 2012; Thiam et al., 2013; Rabanal-Ruiz, 2014). Entre éstas, hay lipasas y enzimas que participan en la síntesis de TAGs y fosfolípidos así como diversos miembros de las familias de perilipinas (PLIN) y Cide, que regulan la formación, crecimiento y mantenimiento de la función de las GLs (Walther y Farese, 2012; Kimmel y Sztalryd, 2016; Kory et al., 2016). Además, las GLs están decoradas por proteínas que intervienen en procesos de transporte y en la interacción de las GLs con otros orgánulos relacionados con el metabolismo lipídico (retículo endoplásmico –RE-, mitocondrias, peroxisomas, etc), incluyendo componentes del citoesqueleto, GTPasas (Rab, Arf), y proteínas SNARE (Walther y Farese, 2012; Kimmel y Sztalryd, 2016; Kory et al., 2016). Recientemente, en nuestro grupo de investigación hemos identificado dos proteínas: una proteína de largos dominios de tipo coiled-coil, NECC2, localizada en caveolas en células neuroendocrinas, donde regula la señalización del factor de crecimiento NGF mediada por el receptor Tyr quinasa, TrkA (Díaz-Ruiz et al., 2013), mientras que la otra, la GTPasa de bajo peso molecular Rab34, forma parte del proteoma asociado a las GLs de adipocitos 3T3-L1 (Rabanal, 2014). En este contexto, el presente trabajo ha estado centrado, por una parte, en la caracterización de NECC2 en cuanto a su posible localización en caveolas en adipocitos, así como su interacción con otros componentes de estos dominios (i.e., receptor de insulina y actina cortical) y su función en relación a la señalización de insulina asociada a caveolas. Por otra, hemos investigado la distribución de Rab34 a lo largo del proceso de adipogénesis y en adipocitos maduros e identificado sus interactores y las funciones de esta proteína en la citofisiología de los adipocitos. Como objetivo adicional, se ha investigado la regulación de ambas proteínas en condiciones patológicas (obesidad y resistencia a insulina).