Tesis doctoral de Alfredo Caro Maldonado
La apoptosis es una forma de muerte controlada por unas proteasas llamadas caspasas. La activación de las caspasas lleva a la desintegración controlada de la célula y a su fagocitación por parte de macrófagos. De esta manera, se evita la salida de material citoplasmático al medio extracelular, lo que evita la inflamación. Sin embargo, la necrosis es una forma de muerte que no depende de caspasas, pero que sí que puede tener un control y ser homeostático. La necrosis sí que genera una extravasación del material intracelular al exterior. buena parte de los tumores presentan la característica de tener un metabolismo glicolítico superior al de la mayoría de los tejidos. Además, esta gran dependencia en la glucosa hace a las células bastante sensibles tanto a su ausencia como a la inhibición del metabolismo glicolítico. Esta característica es usada tanto en diagnóstico como en tratamientos en pruebas: la 2-deoxiglucosa se está utilizando en ensayos clínicos. Sin embargo se sabe poco de cómo la inhibición del metabolismo de la glucosa mata a las células. otra característica de las células tumorales es la de ser resistentes a muchos inductores de muerte, tanto de apoptosis como de necrosis. Estas células han tenido que escapar de los mecanismos fisiológicos de control anti-neoplásico del organismo: tanto los controles intracelulares (inducción de apoptosis), como sistémicos (sistema inmunológico). Además, muchos tumores sólidos pueden sufrir ambientes con escasez de nutrientes. Se da la coincidencia de que muchos oncogenes están a su vez relacionados con el metabolismo. en células sanas, en general, los ambientes con escasez de nutrientes llevan a la inducción de proteínas bh3 y a la bajada de los niveles de proteínas antiapoptóticas de la familia bcl-2 que desencadenan apoptosis por la vía mitocondrial o intrínseca. Sin embargo, muchos tumores tienen bloqueada esta vía de activación de apoptosis, lo que, como decía más arriba, les hace ser resistentes a diversos ambientes estresantes. todos estos datos hacen interesante el estudio del efecto de la privación de glucosa sobre varios tipos celulares. Por un lado, caracterizar los efectos de la privación de glucosa en células que tienen bloqueada la vía mitocondrial de la apoptosis al ser deficientes en las proteínas bax y bak (dko). Por otro, estudiar los efectos de la privación de glucosa en células tumorales humanas. dentro de esta caracterización, es importante averiguar si se mueren por apoptosis o necrosis. Qué elementos reguladores están implicados, protectores o sensibilizadores. Si es apoptosis, y la muerte depende de caspasas, averiguar qué caspasas son las iniciadoras y cómo se están activando. Y cuál es el papel del metabolismo en general y de la autofagia en particular en esta muerte. en esta tesis se muestra cómo la privación de glucosa induce actividad caspasa en células deficientes en bax y bak. Y que esta actividad caspasa es dependiente de la caspasa iniciadora 8. La caspasa-8 es la caspasa responsable de la activación de la ruta extrínseca de la apoptosis. aquí enseñamos que la apoptosis inducida por la privación de glucosa en células dko induce actividad caspasa, degradación del adn, condensación atípica de la cromatina, externalización de la fosfatidilserina y demás rasgos típicos de apoptosis como el corte de sustratos específicos de caspasas. Todo esto, excepto la condensación de la cromatina es inhibido por inhibidores de caspasas. nosotros hemos demostrado que la privación de glucosa no induce apoptosis al sensibilizar a la célula a los ligandos de muerte, sino que es independiente de la interacción de ligandos y receptores de muerte. asímismo hemos demostrado que la activación de caspasa-8 no se inhibe por flip, y probablemente fadd no es la molécula adaptadora o reclutadora de caspasa-8. Aunque esto último necesita de confirmación. hemos intentado ver si otros mecanismos de activación de la caspasa-8 que han sido publicados en los últimos años podrían ser la causa. Ni p62, ni flip están implicados en la muerte inducida por privación de glucosa. Un posible reclutamiento de la caspasa-8 al complejo formado por ripk1 no es el responsable, ni tampoco la actividad kinasa de ripk1 ya que la necrostatina no protege de la muerte. el estudio del papel de la autofagia da resultados contradictorios. Por un lado, la autofagia sería un proceso que sensibilizaría a las células a la privación de glucosa, ya que la 3-metil-adenina protege, y las células deficientes en atg7 están también protegidas. Pero por otro lado, la autofagia no tendría un papel importante, porque la presencia de cloroquina no afecta a la privación de glucosa. Aunque no hemos podido clarificar ni siquiera si se está induciendo autofagia, o si esta al menos se resuelve completamente. A pesar de que vemos acúmulos de gfp-lc3 por microscopía confocal, no vemos vesículas con doble membrana al microscopio electrónico ni desaparición de p62. Más bien al contrario, la privación de glucosa induce una acumulación de p62, que como se decía más arriba no parece ser la causa de la activación de la caspasa-8 por los resultados del silenciamiento de p62. por último indicar que la caspasa-8 también está implicada en la muerte por privación de glucosa en las células hela, que mueren de forma dependiente de caspasas. Pero que otras líneas celulares, por ejemplo las células de rabdomiosarcoma (rh30) o las de tumor de mama (mcf7) sufren necrosis tras la privación de glucosa.
Datos académicos de la tesis doctoral «Mecanismos moleculares de la muerte celular inducida por privación de glucosa.«
- Título de la tesis: Mecanismos moleculares de la muerte celular inducida por privación de glucosa.
- Autor: Alfredo Caro Maldonado
- Universidad: Barcelona
- Fecha de lectura de la tesis: 23/09/2010
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Cristina Muñoz Pinedo
- Tribunal
- Presidente del tribunal: abelardo López rivas
- Ana Colell riera (vocal)
- (vocal)
- (vocal)