Mecanismes moleculars que participen en la regulació de la Sex Hormone-Binding Globulin: factors nutricionals i fibrosi hepàtica

Abstract

La globulina transportadora d’hormones sexuals (SHBG) és una glicoproteïna homodimèrica sèrica produïda pel fetge que uneix amb gran afinitat i especificitat als esteroides sexuals i en regula la seva biodisponibilitat. La SHBG hepàtica es troba regulada per diferents factors nutricionals com els carbohidrats, l’oli d’oliva o el resveratrol (RSV). Diversos estudis epidemiològics mostren una correlació positiva entre el consum de cafeïna i els nivells plasmàtics de la SHBG. En aquesta tesi s’ha determinat si la cafeïna és un nou factor nutricional que regula l’expressió hepàtica de la SHBG realitzant estudis amb el ratolí transgènic per la SHBG humana i amb les línies cel·lulars HepG2 i 3T3-L1. Els resultats d’aquest estudi mostren que la cafeïna augmenta els nivells de la SHBG plasmàtica de manera indirecta, augmentant els nivells d’adiponectina al teixit adipós mitjançant la via d’AKT/FoxO1. L’augment de l’adiponectina incrementa els nivells d’HNF-4α al fetge que, conseqüentment, activa l’expressió hepàtica de la SHBG. Aquests resultats expliquen la correlació positiva observada entre el consum de cafeïna i els nivells plasmàtics de la SHBG. En diversos estudis s’ha observat que la dieta Mediterrània redueix el risc de patir malalties cardiovasculars (CVD) i que el vi negre, component important d’aquesta dieta, també presenta beneficis similars. A més, un estudi previ va determinar que el tractament amb RSV, un polifenol present al vi negre, augmentava l’expressió hepàtica de la SHBG activant al receptor constitutiu de l’androstà humà. En aquesta tesi es presenten els resultats d’un estudi pilot amb vint-i-sis voluntaris sans on es va estudiar si el contingut de RSV dels vins negres modifica els nivells plasmàtics de la SHBG en humans. Els resultats mostren que el consum moderat de vi negre ric en RSV disminueix significativament els nivells de colesterol total en sang en homes i en dones i només augmenta els nivells plasmàtics de la SHBG en dones. En canvi, el consum moderat de vi negre amb un baix contingut en RSV no modifica cap dels paràmetres analitzats. Aquest estudi obre les portes a realitzar un estudi clínic amb més participants per tal de determinar si el contingut en RSV dels vins negres i l’efecte que provoca sobre els nivells plasmàtics de la SHBG juguen un paper significatiu en les accions beneficioses del consum moderat de vi negre en el desenvolupament de les malalties CVD. Els nivells plasmàtics de la SHBG es troben disminuïts en moltes malalties metabòliques humanes com en la malaltia del fetge gras no alcohòlic (NAFLD) o l’esteatohepatitis no alcohòlica (NASH). A més, nivells plasmàtics disminuïts de la SHBG prediuen el desenvolupament de CVD i de la diabetis de tipus 2. La NAFLD és un espectre de malalties que progressen de l’esteatosi simple a la NASH, on hi ha presència d’inflamació i fibrosi, la qual pot desenvolupar cap a estadis més greus com la cirrosis o l’hepatocarcinoma. En aquesta tesi s’han estudiat els mecanismes moleculars que regulen l’expressió hepàtica de la SHBG durant el desenvolupament de la fibrosi hepàtica utilitzant el model animal d’inducció de fibrosi hepàtica per injeccions intraperitoneals de CCl4 amb el ratolí transgènic per la SHBG humana i la línia cel·lular HepG2. Aquest estudi ha determinat que el TGF-β1, factor que es troba augmentat durant el desenvolupament de la fibrosi hepàtica, disminueix la producció de la SHBG hepàtica mitjançant una reducció dels nivells de les isoformes P1-HNF-4α i un augment de les isoformes P2-HNF-4α activant les vies dels SMADs i el STAT3 a través dels receptors del TGF-β1. Aquests resultats assenyalen al TGF-β1 com un factor que podria estar implicat en els baixos nivells de la SHBG plasmàtica observats en pacients amb NASH i fibrosi hepàtica.

La globulina transportadora de hormonas sexuales (SHBG) es una glicoproteína homodimérica sérica producida por el hígado que une con gran afinidad y especificidad a esteroides sexuales regulando su biodisponibilidad. La SHBG está regulada por diferentes factores nutricionales como los carbohidratos, el aceite de oliva o el resveratrol (RSV). Varios estudios epidemiológicos muestran una correlación positiva entre el consumo de cafeína y los niveles plasmáticos de SHBG. En esta tesis se ha estudiado si la cafeína es un nuevo factor que regula la expresión hepática de la SHBG realizando estudios con el ratón transgénico para la SHBG humana y con las líneas celulares HepG2 y 3T3-L1. Los resultados muestran que la cafeína aumenta los niveles de la SHBG plasmática indirectamente, aumentando los niveles de adiponectina en el tejido adiposo a través de la vía del AKT/FoxO1. El aumento de la adiponectina incrementa los niveles de HNF-4α en el hígado que activan la expresión hepática de la SHBG. Estos resultados explican la correlación positiva observada entre el consumo de cafeína y los niveles plasmáticos de la SHBG. En varios estudios se ha visto que la dieta Mediterránea reduce el riesgo de padecer enfermedad cardiovascular (CVD) y el vino tinto, componente importante en esta dieta, presenta beneficios similares. Además, un estudio previo determinó que el tratamiento con RSV, polifenol del vino tinto, aumenta la expresión de la SHBG hepática activando al receptor constitutivo del androstano humano. En esta tesis se presentan los resultados de un estudio piloto con veintiséis participantes sanos dónde se estudia si el contenido en RSV de los vinos tintos modifica los niveles plasmáticos de la SHBG en humanos. Los resultados muestran que el consumo moderado de vino tinto con alto contenido en RSV disminuye el colesterol total en sangre en hombres y en mujeres y solo aumenta los niveles de la SHBG plasmática en mujeres. En cambio, el consumo de vino tinto con un bajo contenido en RSV no modifica ninguno de los parámetros analizados. Este estudio abre las puertas a la realización de un estudio clínico más amplio donde se pueda determinar si el contenido en RSV de los vinos tintos y el efecto que provoca sobre los niveles plasmáticos de la SHBG juegan un papel significativo en las acciones beneficiosas del consumo moderado de vino tinto en el desarrollo de las enfermedades CVD. Los niveles plasmáticos de la SHBG están disminuidos en enfermedades metabólicas como la enfermedad del hígado graso no alcohólico (NAFLD) o la esteatohepatitis no alcohólica (NASH). Además, niveles plasmáticos disminuidos de la SHBG predicen el desarrollo de enfermedades CVD y de la diabetes de tipo 2. La NAFLD es un espectro de enfermedades que progresan des de la esteatosis simple a la NASH, dónde existe presencia de inflamación y fibrosis, pudiendo desarrollar a estadios más graves como la cirrosis o el hepatocarcinoma. En esta tesis se han estudiado los mecanismos moleculares que regulan la expresión hepática de la SHBG durante el desarrollo de la fibrosis hepática utilizando el modelo animal de inducción de fibrosis hepática con inyecciones intraperitoneales de CCl4 con el ratón transgénico para la SHBG humana y la línea celular HepG2. Este estudio ha determinado que el TGF-β1, factor aumentado durante el desarrollo de la fibrosis hepática, disminuye la producción hepática de la SHBG reduciendo los niveles de las isoformas P1-HNF-4α y aumentando los niveles de las isoformas P2-HNF-4α mediante las vías de los SMADs y el STAT3 a través de los receptores de TGF-β1. Estos resultados apuntan al TGF-β1 como un factor implicado con los bajos niveles de la SHBG plasmática observados en pacientes con NASH y fibrosis hepática.

Sex Hormone-Binding Globulin (SHBG) is a glycoprotein secreted by the liver into the blood where it binds and transports sex steroids with high affinity and specificity and regulates its bioavailability. SHBG is regulated by different nutritional factors, such as carbohydrates, olive oil or resveratrol (RSV). Some epidemiologic studies show a positive correlation between the caffeine intake and high SHBG plasma levels. This thesis determines the molecular mechanism by which caffeine upregulates hepatic SHBG production using the SHBG transgenic mice and the HepG2 and 3T3-L1 cell lines. Caffeine upregulates SHBG expression indirectly by increasing adiponectin production through AKT/FoxO1 pathway in adipose tissue. The increase of adiponectin elevates the levels of hepatic HNF-4α which in turn upregulates hepatic SHBG expression. These results explain the positive correlation between caffeine intake and high SHBG plasma levels. Some studies show that Mediterranean diet reduces the risk of developing cardiovascular diseases (CVD) and similar beneficial effects have been attributed to red wine, an important component of this diet. Furthermore, a previous study shown that RSV, a red wine polyphenol, increased hepatic SHBG expression through activation of human constitutive androstane receptor. This thesis presents the results obtained in a pilot study with twenty-six healthy volunteers in which it is studied whether the RSV content of red wine modified the SHBG plasma levels in humans. The results show that moderate intake of red wine with high RSV content decreases the total cholesterol in serum in both, men and women, and it only increases circulating SHBG in women. By contrast, moderate intake of red wine with low RSV content do not modify any of the studied parameters. This pilot study paves the way to future larger clinical studies aimed at determining whether RSV content and its effect in SHBG levels play a significant role in the beneficial cardiovascular actions of red wine. SHBG plasma levels are reduced in some metabolic diseases, such as non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) and non-alcoholic steatohepatitis (NASH). Moreover, reduced SHBG plasma levels could predict the development of CVD and type 2 diabetes. NAFLD is a spectrum of diseases that progress from simple steatosis to steatosis with inflammation and fibrosis, refereed as NASH, which can progress to more severe stages such as cirrhosis and hepatocellular carcinoma. This thesis studies the molecular mechanisms that regulates hepatic SHBG expression during liver fibrosis development using the human SHBG transgenic mice developing liver fibrosis induced by CCl4 and the HepG2 cell line. This study demonstrates that TGF-β1, a factor which is increased in liver fibrosis development, reduces hepatic SHBG production downregulating P1-HNF-4α isoforms and upregulating P2-HNF-4α isoforms via SMADs and STAT3 pathways through TGF-β1 receptors. These results point out TGF-β1 as the factor that reduces SHBG levels in NASH and liver fibrosis.