| Summary: | Memoria de título para optar al título profesional de Bioquímico === La testosterona es la principal hormona sexual masculina, responsable de múltiples
efectos en el organismo. Dentro de estos, se ha descrito que es capaz de producir hipertrofia
cardiaca tanto in vitro como in vivo. Una de las etapas claves en el desarrollo de la
hipertrofia del cardiomiocito consiste en el aumento del consumo de glucosa, como
estrategia para aumentar la producción de energía asociada al crecimiento hipertrófico. Si
bien la testosterona es capaz de producir hipertrofia cardiaca, no se ha descrito que además
aumente la captación de glucosa en cardiomiocitos.
Como hipótesis a este problema, se planteó que la testosterona aumenta la captación
de glucosa en cardiomiocitos a través del transportador de glucosa GLUT4. Para evaluar
esta hipótesis, se realizó cultivo primario de cardiomiocitos de ratas neonatas y se evaluó la
captación de glucosa por medio de la glucosa fluorescente 2-NBDG (2-(N-(7-nitrobenzo-2-
oxa-1,3-diazol-4-il) amino)-2-deoxiglucosa) y 2-deoxi-[3H] glucosa en cardiomiocitos
estimulados con testosterona. Adicionalmente, se evaluó la participación del transportador
de glucosa GLUT4, la proteína Akt, la proteína dependiente del complejo Ca2+/calmodulina
(CaMKII) y la proteína quinasa activada por AMP (AMPK) en el proceso.
Los resultados obtenidos a través de microscopía de epifluorescencia y centelleo
líquido, indican que la testosterona aumentó la captación de la glucosa 2-NBDG y 2-deoxi-
[3H] glucosa, respectivamente, alcanzando un valor máximo luego de 2 h de estímulo. La
inhibición selectiva del transporte de glucosa a través de GLUT4 con indinavir, bloqueó el
aumento en la captación de glucosa por testosterona, sugiriendo la participación de GLUT4
en el proceso. Adicionalmente, cardiomiocitos transfectados con el plasmidio GLUT4myceGFP
revelaron que la testosterona aumentó la translocación de GLUT4 a la membrana
plasmática. Mediante ensayos de Western blot se determinó que la testosterona aumentó la fosforilación de las proteínas CaMKII y AMPK (alcanzando un máximo en su fosforilación
luego de 15 y 60 min de estímulo, respectivamente), las que resultaron ser claves tanto en la
translocación de GLUT4 a la membrana plasmática, como en la captación de glucosa por
testosterona.
Finalmente, es posible concluir que la testosterona aumenta la captación de glucosa
a través de GLUT4 por medio de la activación de la vía de señalización CaMKII/AMPK.
Lo anterior revela el papel de la testosterona en la captación de glucosa en cardiomiocitos,
lo cual puede constituir un mecanismo de captación de glucosa destinada a la producción de
energía celular, síntesis de componentes necesarios para el crecimiento hipertrófico y otros
procesos anabólicos importantes para estas células. === Testosterone is the principal male sexual hormone, and plays a key role in the
development of male reproductive tissues. It has been reported that testosterone induces
cardiac hypertrophy, both in vivo and in vitro. One critical step during cardiac hypertrophy
development is the induction of glucose uptake to improve energy production during
cardiac growth. Although it is known that testosterone induces cardiac hypertrophy, its
effect on glucose uptake in cardiomyocytes remains unknown.
The hypothesis of this work is that testosterone increases GLUT4-dependent
glucose uptake by the activation of the CaMKII/AMPK signaling pathway. Experiments
were performed in primary cell culture of neonatal cardiomyocytes. To evaluate
testosterone-induced glucose uptake in cardiomyocytes, the fluorescent analog of glucose
2-NBDG (2-(N-(7-nitrobenz-2-oxa-1,3-diazol-4-yl)amino)-2-deoxyglucose) and 2-deoxy-
[H3] glucose were used. Moreover, participation of the glucose transporter GLUT4, as well
as the protein Akt, Ca2+/calmodulin complex dependent protein kinase (CaMKII) and
AMP-activated protein kinase (AMPK) were assessed.
Testosterone increased both 2-NBDG and 2-deoxy-[H3] glucose uptake (by
epifluorescence microscopy and liquid scintillation counting, respectively), reaching a peak
after 2 h of testosterone stimulation. Indinavir, a specific GLUT4 blocker, inhibited
testosterone-induced glucose uptake in cardiomyocytes. In addition, western blot assays
showed that testosterone increased phosphorylation levels of both CaMKII and AMPK,
after 15 and 60 min of stimulation, respectively. Moreover, both proteins were crucial for GLUT4 translocation to the plasma membrane and glucose uptake induced by testosterone
in cardiomyocytes.
Taken together, data showed that testosterone increases GLUT4-dependent glucose
uptake through CaMKII/AMPK signaling pathway activation. These findings suggest that
testosterone increases glucose uptake in cardiomyocytes, which could be necessary for
energy production required for cellular homeostasis, cardiomyocyte growth and other
important anabolic process in cardiac cells.
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