Disfunción endotelial renal y estrés oxidativo en la obesidad: papel de la proteína quinasa activada por AMP (AMPK)

• Autores: Claudia Rodríguez Prados
• Directores de la Tesis: Dolores Prieto Ocejo (dir. tes.), Cristina Contreras Jiménez (dir. tes.), Luis Rivera de los Arcos (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Complutense de Madrid ( España ) en 2021
• Idioma: español
• Número de páginas: 260
• Títulos paralelos:
  • Renal endothelial dysfunction and oxidative stress in obesity: role of AMP-related kinase (AMPK)
• Tribunal Calificador de la Tesis: María Soledad Fernández Alfonso (presid.), Ana Alejandra Sanchez Pina (secret.), Marta Gil Ortega (voc.), Miguel Antonio López Pérez (voc.), Ramaroson Andriantsitohaina (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Farmacia por la Universidad Complutense de Madrid y la Universidad de Alcalá
• Materias:
  • Ciencias de la vida
    • Fisiología humana
      • Fisiología cardiovascular
      • Metabolismo humano
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Docta Complutense
• Resumen
  • español

    La proteína quinasa activada por AMP (AMPK) es un sensor clave del estado energético celular, que se activa en situaciones de déficit de energía para promover vías catabólicas y obtener así el ATP necesario para asegurar la homeostasis y la supervivencia celular. Además de su papel en el metabolismo, en los últimos años se ha descrito que la AMPK está implicada en la regulación de numerosos procesos como la autofagia, la biogénesis mitocondrial y la función vascular. La AMPK se encuentra altamente expresada en el riñón, sin embargo, el papel de la AMPK en la vasculatura renal no se conoce con exactitud, constituyendo uno de los objetivos de este trabajo. Por otro lado, la obesidad constituye un factor de riesgo para el desarrollo de enfermedad renal crónica y la alteración de la AMPK vascular podría estar implicada en la lesión renal asociada a la obesidad, convirtiéndose la activación de la AMPK en una posible diana terapéutica, siendo otro de los objetos de estudio de esta Tesis Doctoral.

    Para ello, se evaluó el efecto in vitro de un activador selectivo de la AMPK, el A769662, sobre la función vascular en arterias interlobares renales de ratas Wistar, de ratas Zucker obesas y de pacientes sometidos a nefrectomía. Las arterias renales se montaron en miógrafos microvasculares y la concentración intracelular de calcio se midió mediante la técnica de Fura2A. La producción de superóxido y peróxido de hidrógeno derivados de la NADPH oxidasa se midieron mediante técnicas de quimioluminiscencia y fluorescencia en muestras renales y la expresión de diferentes proteínas del lecho vascular y de marcadores de inflamación y estrés oxidativo se midieron mediante Western Blot. Además, se evaluó el efecto in vivo del A769662 en ratones ob/ob.

    La activación de la AMPK inducida por el A769662 produjo una potente vasodilatación en arterias renales de ratas Wistar a través de mecanismos dependientes del endotelio, mediante la activación de la eNOS y de los canales IKCa, y a través de la activación de canales KATP y la SERCA en el músculo liso vascular (MLV). Esta vasodilatación renal se acompañó de forma simultánea de descensos en la concentración de calcio en el MLV, y aunque en menor medida, también intervinieron mecanismos de desensibilización al calcio. Los mecanismos de acción del A769662 obtenidos en modelos animales fueron reproducibles en arterias renales humanas. El A769662 inhibió significativamente la producción de superóxido y peróxido de hidrógeno dependiente de Nox2 y Nox4 en la pared vascular renal en condiciones fisiológicas. Por otro lado, los animales obesos presentaron disfunción endotelial y una vasodilatación renal inducida por el A769662 significativamente menor con respecto a sus controles. Tras el bloqueo de la vía PI3K/Akt/eNOS, las relajaciones mediadas por la AMPK fueron menores en los controles, pero no así en los obesos, mostrando de esta manera que las acciones de la AMPK a nivel del MLV están preservadas en la obesidad. Con respecto al estrés oxidativo, las arterias renales de los animales obesos presentaron una elevada producción de superóxido derivada de NADPH oxidasas, que fue inhibida tras la activación de la AMPK. Por último, en los estudios in vivo, la administración del A769662 mejoró la función metabólica y vascular renal, redujo la inflamación y el estrés oxidativo y restauró el equilibrio redox cortical renal de animales obesos.

    Estos resultados demuestran que la actividad de la AMPK vascular renal está alterada en la obesidad y que su activación mejora la función vascular y actúa como antioxidante y antiinflamatorio. Esta investigación muestra por primera vez los mecanismos implicados en la potente acción como vasodilatador y antioxidante renal de la activación del AMPK en modelos animales, y también en arterias humanas, lo que sitúa a la AMPK como una prometedora diana terapéutica para el tratamiento de la enfermedad renal crónica asociada a la obesidad.

  • English

    AMPK is a key cellular energy sensor that is activated in energy deficiency states to stimulate catabolic pathways such as glycolysis and β-oxidation of fatty acids and thus obtain ATP that ensures homeostasis and cell survival (Hardie et al., 2016). In addition to its role in metabolism, AMPK participates in the regulation of autophagy (Alers et al., 2012), mitochondrial biogenesis (Zong et al., 2002) and vascular function (Salt & Hardie, 2017). AMPK is also involved in the regulation of ROS production derived from NADPH oxidases and mitochondria in the vasculature (Wang et al., 2012), as well as in the modulation of vascular inflammation (Katerelos et al., 2010).The kidney is an organ with a high metabolic rate and energy consumption. AMPK is abundantly expressed in the kidney and is implicated in the regulation of tubular transport, lipids and glucose metabolism and podocyte function, among many other functions (Hallows KR, 2010). However, its role in the renal vasculature is unknown...