Regulación de la migración celular en la retina por ceramida-1-fosfato
Las enfermedades neurodegenerativas de la retina son la principal causa de disfunción visual en el mundo desarrollado. En ellas se produce la degeneración y muerte de las neuronas fotorreceptoras, originando una disminución o pérdida total de la visión, en los casos más severos. Las células glial...
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2019
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Las enfermedades neurodegenerativas de la retina son la principal causa de
disfunción visual en el mundo desarrollado. En ellas se produce la degeneración y
muerte de las neuronas fotorreceptoras, originando una disminución o pérdida total de la
visión, en los casos más severos. Las células gliales de Müller (CGM), el principal tipo
de células gliales en la retina, y las células del epitelio pigmentario de la retina (EPR)
desempeñan un papel clave tanto en la prevención como en el progreso de estas
enfermedades. En condiciones fisiológicas las CGM y las células del EPR son las
encargadas del mantenimiento estructural, fisiológico y funcional de la retina. Ante
alteraciones fisiológicas o frente a daños de diferentes tipos, las CGM y las células del
EPR modifican levemente sus funciones a fin de restablecer las condiciones normales o
reparar los daños existentes. La proliferación y la migración se activan como parte de
una respuesta inespecífica, pero cuando el daño persiste por mecanismos aún
desconocidos estos procesos se descontrolan y exacerban, tornándose
contraproducentes. A su vez, la localización de estas células en lugares inadecuados
distorsiona severamente la estructura y función de la retina, contribuyendo al desarrollo
de la disfunción visual, particularmente en las patologías retinoproliferativas. Dilucidar
los mecanismos de regulación de la proliferación y la migración, como así también las
moléculas que intervienen, es clave para lograr un tratamiento integral de estas
enfermedades.
Los esfingolípidos bioactivos son moléculas señal que regulan una gran
cantidad de procesos biológicos como la supervivencia, proliferación, migración e
inflamación. Entre éstos, la ceramida-1-fosfato (C1P) es un esfingolípido que regula
numerosas funciones biológicas en diferentes tipos de células. La C1P es generada por
la acción de la ceramida quinasa (CerK), enzima encargada de sintetizar C1P a través de
la fosforilación de la ceramida (Cer). La actividad de CerK es clave para la señalización
celular mediada por C1P y está regulada por niveles bajos de Ca+2, fosforilación y
diversos estímulos. La C1P promueve la proliferación través de la activación de
diferentes vías de señalización intracelular y la inflamación mediante la unión y
activación de la fosfolipasa A2 citosólica (cPLA2), que interviene en la síntesis de
prostaglandinas. Para promover la migración, se ha propuesto que la C1P activa un
receptor extracelular específico (parcialmente identificado). Trabajos previos de nuestro
laboratorio demuestran que la esfingosina-1-fosfato (S1P), un esfingolípido bioactivo
muy relacionado a la C1P, promueve la migración de las CGM (Simón et al. 2015).
Dada la estrecha interacción metabólica y funcional entre los esfingolípidos, es de gran
interés establecer si la C1P, cuyas funciones son semejantes a las de S1P, interviene en
la regulación de los procesos que contribuyen a las patologías retinoproliferativas.
El objetivo de esta Tesis es investigar si la C1P y la CerK participan en la
migración y en la proliferación de las CGM y las células del EPR.
Mediante el ensayo de la herida y utilizando cultivos gliales puros de retina de
rata y la línea celular humana de EPR, ARPE-19 investigamos los posibles efectos de
C1P/CerK en la migración de estos dos tipos celulares. En estos ensayos de motilidad
celular, consideramos la reducción del ancho de la herida como un indicador de la
migración.
Al evaluar el efecto de C1P sobre la migración de las CGM, determinamos
que la C1P aumentó la migración a través de la reorganización del citoesqueleto de
actina y la formación de filopodios y lamelipodios. Mediante ensayos de incorporación
del nucleótido Bromo-deoxiuridina (BrdU) establecimos que la migración no
contribuyó al cierre de la herida. Luego investigamos las vías de señalización
involucradas en el efecto de C1P. La inhibición de las vías PI3K/Akt y JNK con
LY294002 y SP600125, respectivamente, disminuyó la migración glial, tanto en los
controles como en los cultivos tratados con C1P. Mediante ensayos de Western blot
comprobamos que el agregado de C1P aumentó los niveles de p-Akt, forma activa de la
Akt, respecto a los controles, confirmando la activación de la vía de la PI3K. Al inhibir
la vía de ERK / MAPK con el inhibidor U0126 disminuyó la migración promovida por
la C1P, pero no se alteró la migración en los controles. A continuación, evaluamos el
papel de la cPLA2, mediador de C1P en la inflamación, que es activada por su unión a
C1P. El tratamiento con ATK, un inhibidor de cPLA2, redujo notablemente la migración
glial en cultivos tratados con C1P, mientras que en los cultivos controles la migración
no fue alterada. Demostramos así que la C1P promueve la migración de las CGM
mediante la activación de cPLA2 y JNK, PI3K y ERK / MAPK. Además, el agregado
conjunto de C1P y S1P, evidenció que estos esfingolípidos tuvieron juntos el mismo
efecto promotor de la migración glial que cuando fueron suplementados por separado,
evidenciando una interrelación entre ellos en la regulación de los mecanismos que
activan río abajo.
Como la realización de la herida activó la migración celular, decidimos
evaluar si la síntesis endógena de C1P estaba involucrada en dicha migración. Para ello,
establecimos en primer término, mediante RT-PCR que las CGM expresaban CerK.
Incubando los cultivos gliales con NVP231, un inhibidor de la CerK, demostramos que
la síntesis endógena de C1P fue necesaria para la migración glial en los controles y para
la estimulación de la migración por C1P. Para descartar que la inhibición de la
motilidad reflejara una pérdida de viabilidad celular, evaluamos dicha viabilidad por
ensayo de MTT. Determinamos que el tratamiento de los cultivos gliales con NVP231
no alteró la viabilidad celular.
En las células del EPR el tratamiento con C1P aumentó la migración,
mediante la reorganización del citoesqueleto de actina y el desarrollo de extensos
lamelipodios. Al evaluar el rol de la síntesis endógena en la migración del EPR,
comprobamos que el tratamiento de los cultivos con NVP231 inhibió la formación de
lamelipodios y bloqueó la migración de las células epiteliales. Determinamos, mediante
el ensayo de MTT, que el tratamiento con NVP231 no alteró la viabilidad de las células
del EPR. La C1P y la S1P promovieron la migración de las células del EPR, pero
cuando los cultivos fueron tratados con NVP231 antes del agregado de estos
esfingolípidos, el aumento de la migración que promovían fue bloqueado. Estos
resultados demuestran que la síntesis endógena de C1P fue necesaria para la migración
promovida por C1P y S1P, evidenciando que la síntesis de C1P es clave en la
estimulación de la migración por estos dos esfingolípidos.
A continuación evaluamos el rol de C1P en la proliferación. Ensayos de incorporación
del nucleótido BrdU en cultivos no confluentes demostraron que el agregado de C1P no
alteró la proliferación ni en los cultivos gliales ni en los epiteliales. La inhibición de la
síntesis de C1P redujo la proliferación en las CGM, mientras que no alteró la tasa de
proliferación de los cultivos epiteliales, lo que sugiere que la C1P sería un mediador
necesario para la proliferación glial en el período activo de mitogénesis de estas células.
En conclusión, en este trabajo evidenciamos por primera vez que la C1P agregada
exógenamente como así también aquella sintetizada por CerK en el interior celular,
potenciaron la migración de las CGM y de las células del EPR. Demostramos también
que la síntesis de C1P fue necesaria para la proliferación glial. Considerando la
importancia del proceso de migración y proliferación en los dos tipos celulares de la
retina decisivos en la mayoría de las enfermedades retinianas, proponemos a C1P/CerK
como clave en el desarrollo y avance de las retinopatías proliferativas. |