Estudios sobre la maquinaria molecular y la regulación circadiana del metabolismo en células de hepatocarcinoma humano

Abstract

Resumen: El hígado es un órgano crucial para la fisiología como integrador metabólico y centro regulador de la homeostasis lipídica y energética, ya que participa en el metabolismo de los triglicéridos (TG) y los glicerofosfolípidos (GFL). Diferentes factores pueden causar trastornos metabólicos que promueven una acumulación anormal de lípidos en orgánulos llamados gotas lipídicas (GLs) causando esteatosis hepática, que es la manifestación del síndrome metabólico, y que puede progresar a carcinoma hepatocelular (HCC), la neoplasia maligna hepática más común en todo el mundo. La vida moderna (trabajo por turnos rotativos, jet-lag crónico, trabajos nocturnos, exposiciones prolongadas a luces artificiales en horarios nocturnos, etc.) implica condiciones que afectan el normal funcionamiento del reloj biológico causando trastornos metabólicos y un mayor riesgo de cáncer. El hígado contiene un sistema circadiano, al igual que otros órganos y tejidos e incluso líneas celulares inmortalizadas derivadas de este órgano, que regula los ritmos transcripcionales y metabólicos, controlando así temporalmente diversos procesos. El reloj molecular está conformado por genes reloj (BMAL1, PER1/2, REV-ERB) y controla la expresión rítmica de muchos otros llamados genes controlados por reloj (Colina Quinasa, CHOK). Se desconoce al presente el funcionamiento del reloj celular en células hepáticas tumorales y la implicancia del reloj molecular sobre el metabolismo lipídico y bioenergético en estas células, y su perfil oscilatorio. Hemos descrito previamente en estudios in vivo en hígado de ratones, y en distintos modelos celulares bajo condiciones fisiológicas, que el metabolismo de GFLs se encuentra estrechamente regulado por el reloj circadiano, en particular la síntesis de fosfatidilcolina (PC) y de su enzima regulatoria colina Quinasa (CHOK), como así también distintas aciltransferasas y fosfatidato fosfohidrolasa 1 (PAP1). En este trabajo investigamos en células HepG2, una línea celular derivada del HCC, los ritmos metabólicos y su vínculo con el reloj circadiano en condiciones control (B-WT) y en condiciones donde el reloj molecular ha sido dañado (disrupción de BMAL1, B-D) mediante la tecnología del CRISPR/Cas9. En las células B-WT mantenidas en condiciones de proliferación (con suero) y sincronizadas con dexametasona (DEX), se observaron ritmos autosostenidos en la expresión de las enzimas involucradas en la biosíntesis de glicerolípidos CHOKα (ARNm y proteína), PCYT2 (citidil transferasa de fosfatidiletanolamina (PE)) y PAP1, y en el metabolismo de los GFLs más abundantes (PC y PE), TG y contenido de GLs. Por el contrario, luego de la disrupción del reloj circadiano (modelo B-D), todo el metabolismo hepático se vio severamente alterado con una reducción significativa en el contenido de PC, TG y GLs, así como en los ritmos de CHOKα (ARNm y proteína) y otras enzimas del metabolismo lipídico. Los resultados sugieren un estrecho vínculo entre el reloj molecular y el metabolismo lipídico, como se aprecia en células B-D que exhiben una marcada alteración en el almacenamiento y síntesis de lípidos al igual que en el metabolismo energético, como consecuencia de la disrupción de BMAL1. Esto pone de manifiesto que un reloj funcional continúa operativo en células tumorales en proliferación, lo que las vuelve susceptibles a perturbaciones y de este modo afectar su metabolismo.