Función renal en el ratón con deleción génica de la subunidad alfa-1 de la kinasa activada por amp (ampk)

Resumen

La proteína activada por 5'-AMP (AMPK) es una serin/treonin kinasa que, en todos los eucariotas, juega un papel esencial como sensor del estado energético celular y como regulador de la actividad metabólica en dependencia de la disponibilidad de ATP. Uno de los procesos regulados por esta enzima es el transporte iónico a través de la membrana, que en órganos como el riñón puede consumir gran parte de la energía celular. Durante los últimos 4 o 5 años, varios grupos de investigación de diferentes partes del mundo han estado investigando el rol de la AMPK en la regulación de varios canales y transportadores de membrana como ENaC, CFTR y NKCC2. También se ha estudiado el rol de la AMPK en la función renal normal, especialmente en lo relacionado con la regulación del manejo de sodio. Sin embargo hasta ahora todos estos estudios han sido realizados empleando principalmente cultivos celulares y tejidos ex vivo. El trabajo descrito en esta tesis fue realizado precisamente para suplir la falta de un estudio más amplio que abordase el rol de la AMPK en el riñón en el contexto de todos los complejos mecanismos reguladores que actúan simultáneamente en un organismo completo. Para esto hemos realizado un estudio comparativo de función renal entre ratones con deleción génica de la subunidad catalítica alfa1 de la AMPK y ratones salvajes, tanto en condiciones normales como al ser sometidos a cambios en las cantidades de NaCl de sus dietas. Nuestro estudio de función renal realizado en jaulas metabólicas arrojó las siguientes conclusiones: 1. En condiciones normales, los ratones KO AMPK-alfa1 no presentan diferencias significativas respecto a los animales control en los principales parámetros de función renal. Esto sugiere que la actividad de AMPK-alfa1 no es necesaria para la correcta realización de la función renal o que un mecanismo compensador equilibra los posibles defectos introducidos por su eliminación. Observamos una tendencia a producir menor cantidad de orina y a que ésta sea más concentrada, lo que indica un estado parcial de antidiuresis. 2. Cuando fueron sometidos a dieta alta o baja en sodio, los ratones KO AMPK-alfa1 no presentaron diferencias significativas de respuesta renal, respecto a los animales control. Esto sugiere que la actividad de AMPK-alfa1 no interviene significativamente en los mecanismos reguladores de la función renal que permiten hacer frente a los cambios en la ingesta de sal. Observamos que los animales con deleción génica AMPK-alfa1 muestran preferencia por la dieta rica en sodio. 3. La excreción urinaria de aldosterona en condiciones basales es significativamente mayor en los animales con deleción génica AMPK-alfa1. 4. Los animales con deleción génica AMPK-alfa1 excretan en las heces una cantidad significativamente mayor de sodio, potasio y agua. 5. La falta de actividad AMPK-alfa1 a nivel sistémico se asocia con una disminución de la presión arterial y un aumento de la frecuencia cardiaca, que interpretamos como una consecuencia de la contracción del volumen plasmático y de la respuesta del simpático para elevar la presión, respectivamente. 6. La expresión de las subunidades catalíticas de la AMPK no se vio alterada significativamente por modificaciones del contenido de sal en la dieta. La subunidad catalítica alfa2 de la AMPK se sobreexpresó en el riñón de los ratones KO AMPK-alfa1, lo que sugiere que esta puede compensar en alguna medida por la falta de AMPK-alfa1. 7. Los ratones KO AMPK-alfa1 presentan un aumento significativo de la expresión total de NKCC2, acompañado de una ligera disminución en los niveles de fosforilación/activación de la proteína. Aunque por el momento no podamos explicar su causa o significado funcional, es la primera demostración in vivo de la vinculación entre AMPK y NKCC2. 8. En conjunto, los datos que hemos obtenido en nuestro estudio de los animales con deleción génica AMPK-alfa1 sugieren que en condiciones basales el riñón trata de compensar un estado parcialmente hipovolémico derivado de la pérdida insensible de agua y electrolitos por las heces. 9. El descenso en la presión arterial sugiere que esta compensación no es del todo completa y que en realidad los ratones KO AMPK-alfa1 experimentan cierta pérdida urinaria de sal, teniendo en cuenta su estado de volemia.