Efecto protector de los estrógenos sobre la función mitocondrial del tejido adiposo blanco en un entorno inflamatorio. Papel de los receptores estrogénicos

Abstract

[spa] Estudios previos realizados por nuestro grupo de investigación han puesto de manifiesto la existencia de un dimorfismo sexual en la función y la biogénesis mitocondriales y en el estrés oxidativo del tejido adiposo blanco (TAB) de rata, de forma que las hembras presentan unas mitocondrias más diferenciadas, con mayor capacidad oxidativa y antioxidante. Teniendo en cuenta estos antecedentes, el objetivo de esta tesis doctoral se ha centrado en investigar el papel que desempeñan los estrógenos en la modulación de la función mitocondrial y de las defensas antioxidantes en el tejido adiposo de rata en un entorno inflamatorio. Para la consecución de este objetivo se han utilizado ratas ovariectomizadas y suplementadas con 17β-estradiol (E2), y ratas de ambos sexos alimentadas con una dieta hiperlipídica (HFD) y tratadas con rosiglitazona (Rsg). Los estudios in vivo se han complementado con experimentos in vitro con adipocitos 3T3-L1. Los resultados obtenidos muestran que las ratas hembra son más resistentes a los efectos perjudiciales de una HFD que los machos. Las hembras presentan un mejor perfil lipídico circulante y una mayor tolerancia a la glucosa. Además, la HFD induce inflamación y estrés oxidativo en el TAB, alterando el metabolismo oxidativo mitocondrial y los sistemas antioxidantes, entre los que destaca el peroxirredoxina 3/tiorredoxina 2 (PRX3/TRX2), comprometiendo la función del adipocito. La suplementación de la dieta hiperlipídica con Rsg aumenta la función mitocondrial y la protección antioxidante del TAB, de forma diferencial entre sexos con lo que restablece el dimorfismo sexual de la situación control. El E2 regula la expresión de PRX3 en el TAB, pero no en el tejido adiposo marrón (TAM), como corroboran los estudios in vivo e in vitro. Estos resultados sugieren que las defensas antioxidantes claves que contribuirían a mantener una función mitocondrial correcta serían diferentes en el TAB y el TAM. En cuanto a la contribución de los receptores estrogénicos en los adipocitos, los resultados revelan que la estimulación del GPER y el ERα, pero no así del ERß, es capaz de incrementar la función mitocondrial tanto en situación control como en condiciones de inflamación. Ambos receptores actuarían presumiblemente de forma paralela a través de vías de señalización que implican a la PKA, y el GPER podría actuar, además, estabilizando la señal del ERα. Los resultados de esta tesis ponen de manifiesto que los estrógenos son importantes estimuladores de la función y la biogénesis mitocondriales del tejido adiposo, a la vez que reducen el estrés oxidativo y el estado de inflamación de este órgano. Entre las enzimas antioxidantes clave que regulan el balance redox, manteniendo la función mitocondrial, destaca el sistema PRX3/TRX2, cuya expresión es aumentada por el E2 que jugaría un papel clave en el dimorfismo sexual previamente descrito en la defensa antioxidante de TAB. Esta mejora de la función mitocondrial por el E2 se llevaría a cabo a través de la activación combinada de GPER y ERα, a través de PKA. Estos hallazgos podrían ser claves en el desarrollo de estrategias terapéuticas para tratar desórdenes relacionados con la disfunción mitocondrial.

[cat] Estudis previs realitzats pel nostre grup d'investigació han posat de manifest l'existència d'un dimorfisme sexual en la funció i la biogènesi mitocondrials i en l'estrès oxidatiu del teixit adipós blanc (TAB) de rata, de manera que les femelles presenten unes mitocòndries més diferenciades, amb més capacitat oxidativa i antioxidant. Tenint en compte aquests antecedents, l'objectiu d'aquesta tesi doctoral s'ha centrat en investigar el paper que exerceixen els estrògens en la modulació de la funció mitocondrial i de les defenses antioxidants en el teixit adipós de rata en un entorn inflamatori. Per a la consecució d'aquest objectiu s'han utilitzat rates ovariectomitzades i suplementades amb 17β-estradiol (E2), i rates d'ambdós sexes alimentades amb una dieta hiperlipídica (HFD) i tractades amb rosiglitazona (Rsg). Els estudis in vivo s'han complementat amb experiments in vitro amb adipòcits 3T3-L1. Els resultats obtinguts mostren que les rates femella són més resistents als efectes perjudicials d'una HFD en comparació amb els mascle. Les femelles presenten un millor perfil lipídic circulant i un major grau de tolerància a la glucosa. A més, la HFD indueix inflamació i estrès oxidatiu en el TAB, alterant el metabolisme oxidatiu mitocondrial i els sistemes antioxidants, entre els quals destaca el peroxirredoxina 3/tioredoxina 2 (PRX3/TRX2), comprometent la funció de l'adipòcit. La suplementació de la dieta hiperlipídica amb Rsg augmenta la funció mitocondrial i la protecció antioxidant del TAB, de forma diferencial entre sexes amb el que restableix el dimorfisme sexual de la situació control. El E2 regula l'expressió de PRX3 en el TAB, però no en el teixit adipós marró (TAM), com corroboren els estudis in vivo i in vitro. Aquests resultats suggereixen que les defenses antioxidants claus que contribuirien a mantenir una funció mitocondrial correcta serien diferents en el TAB i el TAM Pel que fa a la contribució dels receptors estrogènics en els adipòcits, els resultats revelen que l'estimulació del GPER i de l'ERα, però no així l'ERß, és capaç d'incrementar la funció mitocondrial tant en situació control com en condicions d'inflamació. Tots dos receptors actuarien presumiblement de forma paral·lela a través de vies de senyalització que impliquen la PKA, i el GPER podria actuar, a més, estabilitzant el senyal de l’ERα. Els resultats d'aquesta tesi posen de manifest que els estrògens són importants estimuladors de la funció i la biogènesi mitocondrials del teixit adipós, alhora que redueixen l'estrès oxidatiu i l'estat d'inflamació d'aquest òrgan. Entre els enzims antioxidants clau que regulen el balanç redox, mantenint la funció mitocondrial, destaca el sistema PRX3/TRX2, l'expressió de la qual esta augmentada per l`E2 que jugaria un paper clau en el dimorfisme sexual prèviament descrit en la defensa antioxidant de TAB. Aquesta millora de la funció mitocondrial pel E2 es duria a terme a través de l'activació combinada de GPER i ERα, a través d'PKA. Aquests avenços podrien ser claus en el desenvolupament d'estratègies terapèutiques per tractar desordres relacionats amb la disfunció mitocondrial.

[eng] Previous studies performed by our research group have shown the existence of sexual dimorphism in mitochondrial function and biogenesis and in oxidative stress in white adipose tissue (WAT) such that female rats exhibit more differentiated mitochondria, with greater oxidative and antioxidant capacity. In the light of this background, the aim of this doctoral thesis was to investigate the role played by estrogens in the modulation of mitochondrial function and antioxidant defenses in rat adipose tissue in an inflammatory environment. In order to achieve this purpose, ovariectomized rats supplemented with 17βestradiol (E2), and rats of both sexes fed with a hyperlipidic diet (HFD) and treated with rosiglitazone (Rsg) were used. In vivo studies were supplemented with in vitro experiments with 3T3-L1 adipocytes. The results obtained demonstrate that female rats are more resistant to the detrimental effects of an HFD than males. Females have a better circulating lipid profile and a greater tolerance to glucose. In addition, the HFD induces inflammation and oxidative stress in WAT, altering mitochondrial oxidative metabolism and the antioxidant system, particularly peroxirredoxin 3/thioredoxin 2 (PRX3 / TRX2), and compromising the function of the adipocyte. Supplementation of the HFD with Rsg increases the mitochondrial function and antioxidant defenses of WAT differentially between sexes, thereby restoring the sexual dimorphism of the control situation. E2 regulates the expression of PRX3 in WAT, but not in brown adipose tissue (BAT), as corroborated with in vivo and in vitro studies. These results suggest that the key antioxidant defense that would contribute to maintaining correct mitochondrial function would be different in WAT and BAT. Regarding the contribution of estrogen receptors in adipocytes, the results reveal that the stimulation of GPER and ERα, but not ERβ, is capable of increasing mitochondrial function in both control and inflammatory conditions. Both receptors would presumably act in parallel through signaling pathways involving the PKA, and GPER could also act by stabilizing the ERα signal. The results of this thesis show that estrogens are important stimulators of the mitochondrial function and biogenesis of adipose tissue, whilst reducing oxidative stress and the inflammation state of this organ. Among the key antioxidant enzymes that regulate the redox balance, maintaining mitochondrial function, the PRX3/TRX2 system stands out, the expression of which is increased by E2, which would play a key role in the sexual dimorphism previously described in the antioxidant defense of WAT. This improvement in mitochondrial function by E2 would be carried out through the combined activation of GPER and ERα, through PKA. These findings could be key to developing therapeutic strategies in order to treat disorders related to mitochondrial dysfunction