Tesis doctoral de Esperanza Agulló Pascual
Las mitocondrias y la comunicación intercelular mediada por uniones gap son dos elementos imprescindibles en la evolución de los animales vertebrados. En el caso concreto del corazón, las mitocondrias proporcionan la energía necesaria para desarrollar su actividad contráctil, mientras que las uniones intercelulares gap garantizan el acoplamiento eléctrico y químico de las células cardiacas. Las uniones gap del miocardio ventricular están constituidas fundamentalmente por conexina 43 (cx43), que determina sus propiedades de permeabilidad y conductancia eléctrica. Sin embargo, estudios previos realizados en nuestro laboratorio han demostrado que la cx43 también se localiza en la membrana interna mitocondrial. Aunque hay datos que indican que los animales deficientes en cx43 presentan una reducción de la formación de radicales libres de oxígeno en respuesta al precondicionamiento farmacológico con diazóxido y una pérdida de su efecto cardioprotector, la función de la cx43 en la mitocondria sigue siendo desconocida. En la presente tesis se ha caracterizado la cx43 mitocondrial investigando, por una parte, su estructura y orientación molecular y, por otra parte, su papel en la función respiratoria mitocondrial y la posible contribución de ésta a la fisiopatología cardiaca. La permeabilización de las membranas mitocondriales y el inmunomarcaje con anticuerpos específicos para cx43 permitieron determinar que la cx43 se localiza en la membrana mitocondrial interna, orientando su región reguladora, el extremo c-terminal, hacia el espacio intermembrana. El estudio sobre el papel de la cx43 en la función mitocondrial se realizó utilizando tres modelos experimentales distintos: ratones cx43ki32 en los que la cx43 ha sido sustituida por cx32, ratones cx43k258stop que expresan una forma truncada de cx43 que carece del extremo c-terminal y células hl-1 que sobreexpresan cx43. Mediante la técnica de cross-linking in situ se demostró que la cx43 mitocondrial puede polimerizarse formando oligómeros, incluidos hexámeros, con unas propiedades de permeabilidad a fluorocromos similares a las de los hemicanales de membrana plasmática. Además los hemicanales de cx43 participan en la permeabilidad mitocondrial al potasio, tal como se determinó mediante microscopía confocal en cardiomiocitos aislados de ratones cx43ki32. La ausencia de cx43 en los miocitos mutantes se asoció a un flujo menor de potasio hacia la mitocondria y a una ausencia de respuesta a la inhibición farmacológica de los hemicanales. Además, los hemicanales de cx43 también participan en la regulación del volumen mitocondrial tal como demuestra el análisis del edema mitocondrial (cambios en la absorbancia) inducido por una solución hiposmótica (150mosm) en mitocondrias aisladas de ratones cx43ki32. En estos experimentos, la ausencia de cx43 se asoció a una respuesta al estrés osmótico significativamente atenuada. Estas observaciones se confirmaron en mitocondrias aisladas de células hl-1 que sobreexpresaban cx43. Se utilizaron mitocondrias aisladas de corazón de los dos modelos transgénicos (cx43ki32 y cx43k258stop) y células transfectadas hl-1 para investigar el papel de la cx43 en la respiración mitocondrial mediante la monitorización del consumo de oxígeno. Estos experimentos mostraron una reducción en las tasas de consumo de oxígeno y control respiratorio asociadas a la reducción o ausencia de cx43 mitocondrial. El déficit de cx43 se asoció a empeoramiento en la función contráctil y dilatación del ventrículo izquierdo que se puso de manifiesto durante el envejecimiento, tal como mostró el estudio ecocardiográfico en ratones cx43ki32 y cx43k258stop. Conclusión: los resultados de este estudio confirman la presencia de la cx43 en la membrana mitocondrial interna y están de acuerdo con la hipótesis de que la cx43 mitocondrial puede formar hemicanales funcionales capaces de modular la permeabilidad al potasio, regular el volumen mitocondrial y modificar la respiración, desempeñando un papel esencial en la fisiopatología del daño miocárdico por isquemia-reperfusión.
Datos académicos de la tesis doctoral «Papel de la conexina 43 en la función mitocondrial y en la tolerancia miocárdica a la isquemia«
- Título de la tesis: Papel de la conexina 43 en la función mitocondrial y en la tolerancia miocárdica a la isquemia
- Autor: Esperanza Agulló Pascual
- Universidad: Barcelona
- Fecha de lectura de la tesis: 19/05/2011
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- dorado García García
- Tribunal
- Presidente del tribunal: lluís Mont girbau
- estefanía Núñez sánchez (vocal)
- (vocal)
- (vocal)