Investigan Cómo Mejorar la Resistencia al Estrés Oxidativo en los Ancianos

• AUTOR : Suh J, Shenvi S, Hagen T
• TITULO ORIGINAL : Decline in Transcriptional Activity of Nrf2 Causes Age-Related Loss of Glutathione Synthesis, which is Reversible With Lipoic Acid
• CITA : Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 101(10):3381-3386, 2004
• MICRO : La Disminución en la Actividad Transcripcional de Nrf2 Provoca la Pérdida de la Síntesis de Glutatión Relacionada con la Edad, la cual puede Revertirse con Ácido Lipoico

Introducción

Una de las características del envejecimiento es la diminución en la capacidad de mantener los mecanismos de homeostasis celular que protegen al organismo del daño oxidativo, tóxico y patológico. Esta pérdida relacionada con la edad se puede observar en la reducción de los niveles hepáticos de glutatión, el principal tiol antioxidante de bajo peso molecular y sustrato de muchas enzimas que tienen el mismo efecto. La pérdida de glutatión afecta en forma negativa el equilibrio redox del tiol celular, y deja a la célula susceptible al daño interno y ambiental, mientras que el aumento de este compuesto confiere protección contra el estrés oxidativo. Es posible aumentar su síntesis mediante inducción enzimática, mecanismo que tiene lugar naturalmente como respuesta adaptativa al daño oxidativo, pero que se pierde con el envejecimiento y, con la edad, el glutatión puede incluso disminuir cuando aumenta el estrés oxidativo.

La síntesis hepática de glutatión se produce mediante las enzimas gamma glutamil cisteína ligasa (GGL) y glutatión sintetasa. La primera tiene expresión basal e inducible por los elementos de respuesta antioxidante (ERA), secuencias estimulantes que regulan la transcripción de enzimas detoxificantes de segunda fase críticas para mantener el equilibrio redox y proteger contra el daño oxidativo. Se ha postulado que el envejecimiento reduce la regulación transcripcional de GGL lo que se asocia con una pérdida global en los sistemas de defensa de segunda fase. El factor 2 asociado con el factor nuclear eritroide 2 (Nrf2) es el principal regulador de la transcripción génica mediada por los ERA, como fue comprobado en ratones a los que se les silenció este gen, los cuales tenían mayor susceptibilidad al daño oxidativo. Una reducción similar en el glutatión se observó en animales envejecidos, por lo que se postuló que el efecto de la edad podría deberse a la alteración en la actividad de Nrf2.

El objetivo de este estudio fue determinar si la pérdida de glutatión asociada con la edad se debe, al menos en parte, a la disminución de la expresión de GGL mediada por Nrf2, y si se puede evitar este efecto con ácido lipoico, un agente quimioprotector que aumenta los niveles de glutatión celular y la respuesta de segunda fase.

Materiales y métodos

Se utilizaron ratas macho, de las cuales 25 eran jóvenes (2 a 5 meses) y 25 eran de mayor edad (24 a 28 meses), y se les administró ácido lipoico por inyección intraperitoneal. Luego de sacrificarlos, se les extrajo el hígado rápidamente y, tras su tratamiento con ácido perclórico y EDTA, se determinaron las concentraciones de glutatión y disulfuro de glutatión mediante el método de Faris y Reed. Se midió la cantidad de glutatión unido a proteínas, la actividad de GGL y el nivel de Nrf2 hepático total, estas últimas mediante Western Blot, y se aisló y analizó el ARN de dos ratas jóvenes y cuatro ratas de mayor edad. Se utilizó electroforesis para medir el factor de transcripción unido a ERA, y la fijación de estos a Nrf2.

El análisis estadístico se realizó mediante la prueba de la t de Student para comparar los dos grupos, y se determinó la diferencia entre ambos en cuanto al efecto del ácido lipoico utilizando un análisis de varianza de una vía con la prueba de Bonferroni post hoc. Se consideró significativo un valor de p < 0.05.

Resultados

Las ratas de mayor edad presentaron una disminución del 35% en la concentración de glutatión, en comparación con las jóvenes (p < 0.05), independientemente del estado redox, en tanto que la concentración de glutatión unido a proteínas aumentó 40% con la edad, de 11.6 + 1.5 pmol/mg a 19.8 + 5.2 pmol/mg de tejido (p < 0.05). Sin embargo, no se pudo justificar la pérdida total de glutatión por la proporción unida a proteínas. Se detectó que con la edad la actividad de GGL hepática se redujo en 53 + 6% en comparación con las ratas jóvenes (p < 0.05), tanto en su subunidad catalítica (47 + 8%) como en la modulatoria (52 + 14%), y ambas diferencias fueron estadísticamente significativas (p < 0.005). La cuantificación de las subunidades demostró que la reducción en su actividad se debía a una disminución en la expresión génica, de 41.1% y 30%, respectivamente.

En cuanto a Nrf2, sus niveles hepáticos disminuyeron 56 + 2% con la edad, en comparación con las ratas jóvenes (p < 0.001), con reducción basal nuclear de 51 + 7% (p < 0.0001), lo que demostró la menor transcripción génica basal mediada por Nrf2, cuyos niveles disminuyeron con el envejecimiento. La actividad de unión a ERA se redujo 40% con la edad, lo que se correlacionó con la disminución de 50% en los niveles nucleares de Nrf2.

Los niveles de Nrf2 nuclear en el hígado de las ratas de mayor edad fueron más altos en el grupo al que se le administró ácido lipoico que en los controles, incluso a las 12 horas del tratamiento, y si bien este efecto se mantuvo durante 24 horas, se redujo considerablemente a las 48 horas. Esto demostró que la edad de las ratas no alteraba la respuesta a los agentes quimiopreventivos en cuanto a la translocación de Nrf2. De manera similar, la actividad de unión al factor de transcripción por ERA aumentó desde las 12 horas y hasta las 48 horas de la administración del ácido lipoico. También fue superior la unión de Nrf2 a los ERA, con un pico a las 24 horas y reducción desde las 48 horas posteriores al tratamiento. El ácido lipoico produjo una reversión en la caída de los valores de subunidad catalítica asociada con la edad, dado que estos aumentaron 1.7 veces a las 24 horas, en comparación con el grupo control (p < 0.05), pero el aumento en la subunidad modulatoria no fue estadísticamente significativo. La actividad de la GGL y los niveles de glutatión hepáticos también aumentaron significativamente luego del tratamiento, la primera se correlacionó con el incremento de sus subunidades y los segundos aumentaron luego de 24 horas incluso por encima de los valores hallados en los animales más jóvenes.

Discusión

Este estudio demostró que un mecanismo por el cual el envejecimiento produce disminución en la síntesis de glutatión es la reducción en la transcripción de GGL mediada por Nrf2. Esta alteración, al igual que la de la actividad de unión de los ERA, afecta las respuestas antioxidantes y xenobióticas, y es posible que con la edad se produzca una supresión global de la respuesta de segunda fase. Existen pruebas de que Nrf2 actúa como regulador de la transcripción de los ERA en la respuesta de detoxificación, dado que los ratones que no expresaron el gen presentaron pérdida constitutiva de GGL y reducción en glutatión similares a los animales de mayor edad, donde la respuesta a antioxidantes como el paracetamol se encuentra deteriorada. Los ERA parecen ser los reguladores principales de GGL, pero existen otros factores involucrados, como NF kappa B, proteínas de activación 1 y 2 y los elementos de respuesta a los metales. La proteína de activación 1 es de gran importancia en la transcripción de GGL en ratas; incluso en algunos estudios se demostró que en mayor medida que los ARE, pero la presente investigación reveló que en estos animales el papel de Nrf2 no es insignificante.

El tratamiento de ratas de mayor edad con ácido lipoico aumenta de forma marcada los niveles hepáticos nucleares de Nrf2 de una manera que depende del tiempo, lo que demuestra que el envejecimiento no altera las respuestas de activación de Nrf2, que dependen de la capacidad de detección del estado redox por parte de Keap1. Otro factor que se ha postulado como responsable de este efecto es la reducción en la transcripción mediada por ERA ya que, dado que los ERA regulan la expresión de Nrf2, ocasionan una caída en los niveles del factor de transcripción en las ratas de mayor edad.

Los autores concluyen que existe una reducción en la expresión génica mediada por Nrf2 en el hígado de ratas de mayor edad, pero sus niveles pueden incrementarse mediante el tratamiento con ácido lipoico, lo que plantea nuevas estrategias para mejorar la resistencia al estrés oxidativo en los ancianos.

Ref : GERIAT.

Especialidad: Bibliografía - Geriatría