Regulación de NOS-3 durante la muerte hepatocelular inducida por ácidos biliares

Abstract

1. Introducción o motivación de la tesis. La enfermedad hepática colestásica se caracteriza por una alteración en la formación de la bilis, que viene acompañada o es causada por un defecto en la excreción de la misma hacia el canalículo biliar. Como resultado, se produce una alteración en la circulación enterohepática de los ácidos biliares, aumentando su concentración a nivel sérico y hepático. Las consecuencias de la colestasis no tratadas son severas y se asocian con el desarrollo de fibrosis, cirrosis, hipertensión portal, fallo hepático y la aparición de carcinoma hepatocelular y colangiocelular. En la actualidad, las opciones de tratamiento farmacológico para el manejo de las enfermedades colestásicas son muy limitadas. Así, la terapia con el ácido ursodesoxicólico UDCA) resulta útil en el tratamiento de la colangitis biliar primaria, la colangitis esclerosante primaria o la colestasis intrahepática del ambarazo, aunque su eficacia puede ser limitada en algunas circunstancias (Bessho and Bezerra, 2011; Maillette de Buy Wenniger and Beuers, 2010; Zein and Lindor, 2010). De ahí la importancia de disponer de un mayor conocimiento de los mecanismos a través de los cuales los ácidos biliares ejercen su efecto citotóxico, para poder así diseñar nuevas estrategias terapéuticas eficaces y seguras u optimizar las ya existentes. El ácido glicoquenodesoxicólico (GCDCA) es una de las sales biliares más representativas en el suero de pacientes colestásicos (Woolbright et al., 2015) y su acumulación en el hígado durante la colestasis ha sido directamente asociada con el daño hepatocelular (Spivey et al., 1993). Por tanto, GCDCA es considerado un excelente candidato para valorar los mecanismos de toxicidad por acumulación de sales biliares en modelos experimentales in vitro e in vivo. Numerosas pruebas experimentales han demostrado que el desarrollo de la enfermedad hepática colestásica se relaciona con diversos mecanismos celulares íntimamente relacionados, incluyendo la disfunción mitocondrial, el estrés oxidativo y la muerte celular (Rodrigues et al., 1998a; Rodrigues et al., 1998b). En este sentido, el uso terapéutico de los antioxidantes ha suscitado interés para el tratamiento de las enfermedades colestásicas (Galicia-Moreno et al., 2012; Gane et al., 2010; Spirli et al., 2003). El óxido nítrico (ON) se sintetiza a partir del aminoácido L-arginina mediante la participación de la óxido nítrico sintasa (NOS), cuya activación depende de la concentración intracelular de cálcio ([Ca2+]i. En el hígado, el ON desempeña un papel citoprotector o citotóxico en función de factores tales como su concentración, la fuente que lo genera y la presencia de especies reactivas de oxígeno (EROs) (Coskun et al., 2001; Fiorucci et al., 2001; Iwakiri and Kim, 2015; Moussa et al., 2000). Diversos estudios han demostrado que la desregulación de la expresión de la óxido nítrico sintasa endotelial (NOS-3) actúa como un factor clave durante la progresión del daño hepático (Palmer et al., 1987). Sin embargo, el papel de la NOS-3 no ha sido claramente establecido durante la enfermedad hepática colestásica. El presente trabajo parte de la hipótesis de que la acumulación de sales biliares que ocurre durante la colestasis provoca una respuesta hepatocelular prooxidante y proapoptótica, que podría estar regulada por la biodisponibilidad de ON sintetizado por la NOS-3. Por ello, el objetivo general de esta tesis doctoral fue clarificar los mecanismos moleculares que subyacen a la citotoxicidad hepatocelular durante la enfermedad hepática colestásica y la participación de NOS-3 en este proceso. 2. Contenido de la investigación. Los resultados obtenidos indican que la respuesta citotóxica a GCDCA se caracterizó por la alteración del sistema redox celular, la disminución de la actividad combinada de los complejos respiratorios II+III, la acumulación de especies reactivas de oxígeno (EROs), una mayor expresión y activación de los factores de transcripción (FTs) Sp1, cJun y cFos, así como una mayor capacidad de unión de los mismos a la región promotora de NOS-3 (pNOS-3), en la posiciones -1386, -632 y -104 para Sp1, y -666 para cJun y cFos. Esto se asoció con una disminución de la actividad del pNOS-3 y, en consecuencia, con una menor expresión/actividad de NOS-3. La disminución de la expresión de NOS-3 durante la toxicidad inducida por GCDCA coincidió con el descenso de la concetración de cácio citosólico ([Ca2+]i). El tratamiento antioxidante causó una menor activación de Sp1, cJun y cFos, previno la reducción de la [Ca2+]i, recuperó la actividad del pNOS-3 y la expresión/actividad de NOS-3 y redujo la muerte celular provocada por la acumulación de la sal biliar. De manera similar, la inhibición específica de Sp1 y AP-1 recuperó la expresión de NOS-3 y suprimió los efectos citotóxicos ejercidos por GCDCA. De manera complementaria, el bloqueo farmacológico de AP-1 con SR11302 redujo la expresión de ciclina D1, inducida por GCDCA y relacionada con su efecto deletéreo. La inhibición específica de la actividad NOS por L-NAME inhibió el efecto protector de SR11302. Cabe destacar que, en este modelo de colestasis, no fueron detectadas las isoformas neuronal e inducible de la NOS. La ligadura del conducto biliar en ratas confirmó los resultados del modelo in vitro relativos a la activación de los FTs, la reducción de la expresión de NOS-3 y el daño hepatocelular inducido por la obstrucción biliar. 3. Conclusión. • El daño hepatocelular provocado por GCDCA se asocia con una menor expresión de NOS-3 y una menor acumulación de los productos finales del ON. • La desregulación de la expresión de NOS-3 durante la citotoxicidad por GCDCA coincide con la disminución de la [Ca2+] en el citosol, asociada a su acumulación en el RE. Este efecto es dependiente de la acumulación de estrés oxidativo celular. • Sp1 y AP-1 actúan como represores transcripcionales de la expresión de NOS-3 y favorecen la muerte celular durante la colestasis experimental. • NOS-3 ejerce un papel crítico en la regulación de la expresión de ciclina D1 durante el daño celular inducido por GCDCA. • Se requieren investigaciones adicionales para determinar el valor terapéutico de los inhibidores de Sp1 y de AP-1 para el tratamiento de las enfermedades hepáticas colestásicas.