Studies on Estradiol, growth hormone, and suppressors of cytokine signalling-2, and the influence in liver metabolism

La funcion mas conocida y plenamente estudiada de la Hormona de Crecimiento (GH) es la de regular el crecimiento longitudinal postnatal pero tambien puede afectar a un amplio rango de procesos biologicos tales como el metabolismo y la inflamacion. Las acciones de la GH son mediadas, predominantemente, por la ruta de senalizacion Janus Quinasa (JAK)/Transductor de la Senal y Activador de la Transcripcion (STAT). Esta ruta es regulada, mediante retroalimentacion negativa, por la familia de los Supresores de la Senalizacion de Citoquinas (SOCS). Los ratones carentes de SOCS2 (SOCS2-/-) son un 40% mas grandes que los animales de control debido al incremento en la sensibilidad a la GH. Este fenotipo evidencia el importante papel que desempena SOCS2 como modulador de la senalizacion de GH. En esta tesis, nuestro principal objetivo fue el de ampliar el conocimiento sobre el metabolismo hepatico y su relacion con el eje GH-SOCS2. La Hormona Tiroidea (TH) exhibe la mayoria de sus efectos a traves de su interaccion con el Receptor de TH (TR), el cual a su vez puede unirse al Elemento de Respuesta a la TH (TRE) localizado en varios genes diana, tales como el gen de la GH. Por ello, primero estudiamos como el Hipotiroidismo Congenito (CH) podria dejar su huella en el programa de expresion genica hepatico en la edad adulta. A tal fin, se trato a ratas embarazadas con la droga anti-tiroidea Metimazol (MMI) para inducir el CH en su descendencia masculina. Desde la segunda semana de vida se comenzaron a apreciar defectos en el crecimiento, evidenciados por la reduccion del peso corporal y del tamano de la cola. Una vez que el tratamiento con MMI fue retirado, la eficiencia alimentaria se vio incrementada, acompanada de una compensacion en el crecimiento, pero los animales no consiguieron recuperase por completo en terminos de masa corporal, tamano de la cola y niveles del Factor de Crecimiento Insulinico 1 (IGF-1). En cambio, los genes diana de la GH, tales como SOCS2, aparecieron inducidos y las ratas con CH mostraban cambios significativos en la expresion hepatica de genes relacionados con el metabolismo de los lipidos, incluyendo una transcripcion aumentada de la senalizacion de PPAR? y una expresion reducida de genes involucrados en la absorcion de colesterol y acidos grasos, la expulsion celular de esteroles, el ensamblaje de Trigliceridos (TG), la sintesis de acidos biliares, y la lipogenesis. Esos cambios se asociaron con una disminucion de los lipidos intrahepaticos. A pesar de ser eutiroideos, los animales CH adultos mostraron un perfil transcripcional modificado en el higado el cual podria explicarse por una respuesta tisular alterada a la sustitucion hormonal con TH o GH. A continuacion, usando un modelo de ratones SOCS2-/-, enfocamos nuestra investigacion en el papel que SOCS2 pudiera desempenar en el metabolismo hepatico. Los ratones SOCS2-/- y sus animales de control fueron alimentados durante 4 meses con una dieta normal o una Dieta Alta en Grasa (HFD), y seguidamente se midieron la sensibilidad a insulina, el contenido hepatico de lipidos, y la expresion de citoquinas inflamatorias. Los ratones SOCS2-/- exhibian un incremento en la secrecion hepatica de TG de un 77.6%, un descenso en los niveles de TG acumulados en el higado del 49,3%, y se encontraban protegidos contra la esteatosis hepatica inducida por la HFD. En contraste, encontramos que la atenuacion en la sensibilidad sistemica a insulina producida por la HFD era mas marcada en los ratones SOCS2-/-. Los higados de los ratones SOCS2-/- alimentados con HFD mostraban un incremento en la actividad del Factor Nuclear ? B (NF-? B) al igual que una expresion elevada de los genes que codifican las citoquinas inflamatorias Interferon (IFN)-? e Interleucina (IL)-6. Tambien se demostro un rol inhibitorio de SOCS2 sobre la senalizacion de los Receptores de tipo Toll (TLR) 4 en macrofagos procedentes de los ratones SOCS2-/-. El papel regulador de la GH sobre el metabolismo lipidico y la sensiblidad a la insulina nos hizo cuestionarnos cuales de las acciones fisiologicas que son atribuidas a otras rutas metabolicas podrian ser explicadas por su interferencia con la senalizacion de GH. La activacion del Receptor X Hepatico (LXR) puede causar esteatosis lipidica hepatica en animales de experimentacion, una situacion similar a la encontrada en ausencia del Receptor de GH (GHR) en el higado. Por ello, finalmente analizamos cuales de las acciones de la ruta del LXR podrian involucrar su interaccion con la senalizacion de la GH. Los agonistas del LXR disminuyeron la senalizacion de GH en los hepatocitos y atenuaron la induccion de GH sobre los niveles de mRNA de SOCS2, SOCS3 y la Proteina SH2 Inducida por Citoquinas (CIS) en celulas BRL-4. Asimismo, la actividad de un vector reportero de luciferasa, conducido por el Elemento de Respuesta a GH (GHRE) del gen de SOCS2, fue inhibida por el tratamiento simultaneo con los agonistas de LXR. El efecto inhibitorio de la activacion del LXR sobre la senalizacion de GH pudo ser reproducido en las celulas hepaticas mediante la sobre expresion de las Proteinas de Union al Elemento de Regulacion de Esteroles (SREBP) 1 y 2, dos factores regulados por LXR. En ambos casos, los niveles totales y fosforilados de la proteina STAT5b aparecieron significativamente reducidos. Un ensayo de union al ADN demostro que SREBP1 se une al E-box localizado en la region promotora del gen de SOCS2 pero no compite con la union de STAT5b en un sitio cercano del mismo promotor. En conclusion, en este trabajo hemos proporcionado evidencias de que una condicion inhibitoria del crecimiento, tal como el CH, causa una influencia perdurable en el transcriptoma del higado y provoca una respuesta hormonal alterada en la edad adulta; hemos identificado a SOCS2 como un importante regulador de la homeostasis hepatica en respuesta al estres producido por una dieta alta en grasa, y hemos desvelado su papel antiinflamatorio como regulador negativo de la senalizacion de TLR4; y hemos probado el efecto inhibitorio de la activacion del LXR sobre la senalizacion de GH, un efecto mediado por las proteinas SREBP, a traves de la represion de la transcripcion genica de STAT5b y de la estimulacion de su degradacion proteica.