Regulación de la biogénesis mitocondrial y de la biogénesis ribosomal en la cirrosis biliar secundaria en ratas.

Abstract

La acumulación de sales biliares hidrofóbicas en el hígado promueve el desarrollo de la cirrosis<br/>biliar. Ésta patología está asociada con alteraciones de la función mitocondrial, promoción de<br/>la fibrosis y remodelamiento del parénquima hepático. Objetivos: Estudiar la biogénesis<br/>mitocondrial y la biogénesis ribosomal en el hígado cirrótico. Métodos: Se utilizó el modelo<br/>experimental de cirrosis inducida por ligadura del ducto biliar común (BDL) en ratas.<br/>Resultados y discusión: a) Estudio de la biogénesis mitocondrial. El hígado cirrótico muestra<br/>una alteración de la regulación a nivel nuclear, con incremento de la fosforilación de NRF-1 y la<br/>disminución de GABP-a. El coactivador PGC-1a, regulador positivo de la función de NRF-1 está<br/>disminuido en el hígado cirrótico. TFAM, importante proteína implicada en el mantenimiento y<br/>trascripción del ADN mitocondrial está disminuida en el hígado cirrótico. Se propone una<br/>alteración del mecanismo de import de proteínas hacia la mitocondria, ya que disminuyen los<br/>niveles de TOMM70, que tiene función de receptor de membrana mitocondrial. Se observa<br/>también una disminución de la chaperona mtHSP70 en la mitocondria. Sin embargo, VDAC,<br/>proteína con localización membranaria está incrementada en extractos mitocondriales de<br/>hígado BDL. Este resultado en coherente con el incremento de TOMM40, importante proteína<br/>con función de canal de membrana, responsable del import de VDAC. Esta alteración en los<br/>mecanismos de import son la probable causa del decremento del ADN mitocondrial en el<br/>hígado cirrótico. b) Estudio de la biogénesis ribosomal. En el hígado cirrótico se observa un<br/>incremento marcado de PCNA, marcador de proliferación, y de la cantidad de ADN. Los<br/>mecanismos de señalización citosólica están activados en el hígado cirrótico. Un incremento en<br/>los niveles de fosforilación de ERK1/2 están asociados con un incremento de la fosforilación de<br/>c-MYC, regulador de la proliferación desde las tres polimerasas. Se observa también un mayor<br/>nivel del ARNm y de proteína de UBF, factor de regulación de la trascripción desde la ARN-POL<br/>I. En el hígado cirrótico se observa un incremento en los niveles de ARNm de varias proteínas<br/>ribosomales (rplp0, rpl30, rpl32, rps16), además del ARNm de proteínas responsables del<br/>procesamiento y transporte del ARN ribosomal. Conclusiones: a) La cirrosis biliar está asociada<br/>con una disminución del ADN mitocondrial, debido a una marcada disminución de TFAM. Este<br/>fenómeno está relacionado con una alteración de los niveles de las proteínas responsables del<br/>import de proteínas hacia la mitocondria. b) La proliferación celular es activa en el hígado<br/>cirrótico. La activación ERK1/2 y la fosforilación de c-MYC son señales implicadas en el<br/>incremento de la biogénesis ribosomal. Este mecanismo incluye el incremento de los niveles<br/>de ARNm de genes implicados en la síntesis de ribosomas.

BACKGROUND: Biliary cirrhosis is characterized by hydrophobic bile acids accumulation in the<br/>liver. This is associated with mitochondrial electron transport chain dysfunction and increased<br/>hydrogen peroxide production. Mitochondrial density (mitochondrial mass per gram of liver<br/>tissue) decreases but no explanation has been put forward. Cirrhotic liver is also characterized<br/>by hepatomegaly and regenerative nodules, sometimes considered as a pre-neoplastic lesion.<br/>AIM: to study mitochondrial biogenesis and ribosome biogenesis in the rat liver with secondary<br/>biliary cirrhosis. RESULTS AND DISCUSSION: In the cirrhotic liver there is an alteration of mRNA<br/>and protein level of the master regulators of mitochondrial biogenesis. GABP-&#945; and PGC-1-&#945;<br/>are decrease but NRF-1 is phosphorylated and found in nuclei of cirrhotic livers. TFAM, a<br/>downstream target and regulator of mtDNA maintenance in decreased at protein level.<br/>Surprisingly, the mature form of TFAM was absent from mitochondria of cirrhotic livers. We<br/>observed an alteration of mitochondrial and cytosolic proteins that regulate mitochondrial<br/>import. This can explain why mtHSP70, a matrix directed mitochondrial protein was also<br/>absent from mitochondria. We also found that proliferative stimuli are active in the cirrhotic<br/>liver. ERK1/2 and c-MYC were phosphorylated and CDK-4 was increased. Importantly, we<br/>observed a complete degradation of pRB, a cell cycle regulator, in the cirrhotic liver. This was<br/>mirrored by an overexpression of several genes encoding ribosomal proteins and rRNA<br/>processing factors. All this findings support an increased DNA content in BDL liver.<br/>CONCLUSIONS: Liver cirrhosis is characterized by a decreased liver mitochondrial density and<br/>mtDNA/nDNA ratio. 1) A decreased mitochondrial TFAM content is the main responsible for<br/>this phenotype. 2) Liver proliferation is active during cirrhosis. Proliferative stimuli promote<br/>DNA replication and liver growth.