Efectos de un entorno enriquecido sobre la expresión de genes relacionados con el metabolismo energético y la termogénesis adaptativa en el músculo esquelético y el tejido adiposo marrón

Abstract

[spa] El sedentarismo se relaciona con el desarrollo de alteraciones en la regulación de los mecanismos de la homeostasis energética y de la termogénesis adaptativa, afectando a la expresión de genes con una importancia clave en esta regulación, como Ppargc1a, que se se expresa mayoritariamente en el músculo esquelético y en el tejido adiposo marrón (TAM), tejidos con una gran capacidad oxidativa. El ejercicio regular y otros estímulos más complejos que integran respuestas motoras, cognitivas y sociales, pueden inducir incrementos en el gasto energético y en la capacidad termogénica mediante cambios en la expresión de genes que codifican para ciertas mioquinas y adipoquinas, demostrando una importante relación entre estos dos tejidos. En este estudio, se analizaron los efectos que tiene un entorno enriquecido (EE) sobre la expresión de ciertos genes relacionados con el metabolismo energético en el músculo esquelético y en el TAM. En este último, se puso especial interés en estudiar el efecto de dicho EE en la capacidad termogénica. Para ello se diseñó un experimento con dos grupos de ratones, control y otro acondicionado en un EE, a los que se registró el peso durante 4 semanas. Tras su sacrificio, se extrajeron el músculo gastrocnemio y el TAM, y se realizaron análisis de expresión génica mediante RT-qPCR. Además, se determinaron los niveles de la proteína UCP1 en el TAM con un análisis Western-Blot. Los resultados revelaron que en los animales del grupo experimental presentaron una significativa pérdida de peso, contrariamente a lo observado en los animales del grupo control. También mostraron menores niveles de mRNA del PGC-1α y de la UCP3 en el músculo gastrocnemio en comparación con el grupo control, mientras que los niveles de la proteína UCP1 en el TAM aumentaron significativamente. Estos resultados demuestran que el EE induce una mayor pérdida de peso y un aumento de la capacidad termogénica, mediado por un incremento en la concentración de la UCP1 en el TAM.

[eng] Sedentarism is related to the development of disturbs in the regulatig mechanisms of energy homeostasis and adaptive thermogenesis, modifying the expression of key genes in this regulation, like Ppargc1a, mostly expressed in the skeletal muscle and brown adipose tissue (BAT), which are tissues with a high oxidative capacity. Regular exercise and other more complex stimuli that integrate motor, cognitive and social responses, can induce increases in energy expenditure and thermogenic capacity through changes in genes expression that code for several myokines and adipokines, showing an important relationship between these tissues. In this study, we analyzed the effects of environmental enrichment (EE) on the expression of certain genes related to energetic metabolism in skeletal muscle and BAT. In the latter, special interest was placed in studying the effect of this EE on the thermogenic capacity. For this, an experiment was designed with two groups of mice, one of them housed in an EE, and the weight evolution was recorded during 4 weeks. After sacrifice, gastrocnemius muscle and BAT were dissected, and gene expression analyzes were performed by RT-qPCR. In addition, UCP1 protein levels were determined in BAT with a Western-Blot assay. The results proved that animals of the experimental group presented a significant loss of weight, contrary to the control group animals. The mice of EE group also showed lower levels of PGC-1α and UCP3 mRNA in gastrocnemius muscle compared to the control group, whereas UCP1 protein levels in BAT increased significantly. These results demonstrate that EE induces greater weight loss and an increase in thermogenic capacity, mediated by a raised concentration levels of UCP1 in BAT.