Papel de la proteína S6K1 en el balance supervivencia/muerte celular en el hígado / Role of S6K1 in the balance between survival and cell death in the liver

La ruta mTOR/S6K1 controla diferentes funciones celulares entre las quese encuentran la proliferación y el crecimiento de la masa celular. La insulina,IGF-I y EGF son factores de supervivencia de los hepatocitos. En las rutas deseñalización mediadas por sus receptores, todos ellos de la superfamilia tirosinaquinasa, la proteína S6K1 resulta activada. El objetivo de este trabajo ha sidoinvestigar si la deficiencia en S6K1 tiene consecuencias en el equilibrio entre lasupervivencia y la muerte celular en el hígado. Para ello, hemos generado líneas celulares de hepatocitos inmortalizados a partir de hígados de ratones neonatos degenotipo salvaje (S6K1+/+) y deficientes en S6K1 (S6K1–/–). Dichas células se hansometido a dos protocolos de inducción de muerte celular por apoptosis: activaciónde receptores de muerte (TNFR y Fas) y retirada de factores tróficos delmedio de cultivo. Nuestros resultados indican que la falta de S6K1 confiere protecciónfrente a la apoptosis inducida por activación de receptores de muerte. Estefenómeno se debe a que la expresión de la proteína pro-apoptótica Bid está disminuida,la caspasa-8 no se activa y no se produce la degradación de FLIP ni truncamientode Bid en respuesta a TNF y Jo2. De hecho, la falta de S6K1 protege deldaño hepático fulminante producido por la inyección de concanavalina A. Asimismo,la pérdida de S6K1 en los hepatocitos evita la apoptosis inducida por la retiradade factores tróficos. Esto es debido a que en ausencia de S6K1 no se iniciala retroalimentación negativa mediada por la actividad serina quinasa de esta proteínay, en consecuencia, los hepatocitos S6K1–/– mantienen activada la ruta IRS-1/PI3-quinasa que conduce a la activación de las quinasas Akt y ERK que mantienenla supervivencia celular. Nuestros resultados sugieren que la resistencia de loshepatocitos deficientes en S6K1 a la muerte celular por apoptosis podría explicarla resistencia a los compuestos inhibidores de mTOR en el tratamiento de diferentestipos de cáncer, como el hepatocarcinoma

The mTOR/S6K1 signaling pathway controls proliferation and cell growth.Insulin, IGF-I, EGF are trophic factors that elicit survival effects in hepatocytes.These molecules activate mTOR/S6K1 by acting through tyrosine kinase receptors.The aim of this study was to investigate whether S6K1 deficiency alters the balancesurvival/cell death in hepatocytes. For this goal, we have generated immortalizedhepatocyte cell lines from neonatal wild-type and S6K1–/– deficient mice. Apoptosishas been induced in these cells by activating the death receptor pathway or,alternatively, by growth factors deprivation. Our results indicate that the lack ofS6K1 in hepatocytes protects from apoptosis induced by the activation of deathreceptors (TNFR and Fas). In fact, in S6K1–/– hepatocytes the pro-apoptotic proteinBid is down-regulated and its active proteolitic fragment is absent in responseto TNF or Jo2. Moreover, neither caspase-8 is activated nor FLIP is degradedupon TNF or Jo2 treatment. In vivo, S6K1-deficient mice are protected againstConcanavalin A-induced hepatic failure. Deprivation of growth factors inducesapoptosis in wild-type, but not in S6K1–/– hepatocytes. This is due to the lack ofthe negative feed-back that increases IRS-1 serine phosphorylation and inhibitsPI3-kinase/Akt and MAPK survival molecular pathways. Consequently, there is asustained activation of Akt and MAPK in the absence of trophic factors and S6K1-deficient hepatocytes are protected from apoptosis. The molecular mechanisms bywhich S6K1 deficiency protects hepatocytes from apoptosis could be related withthe resistance of some mTOR inhibitors in cancer therapies

Contribution of TNF-alpha to Obesity-Associated Insulin Resistance

Entre las complicaciones asociadas a la Obesidad, tiene una especial relevanciael desarrollo de resistencia a la insulina, siendo el primer eslabón de unaamplia patología conocida como diabetes tipo 2. La Obesidad se considera comoun estado crónico de inflamación de baja intensidad, como indican los nivelescirculantes elevados de moléculas proinflamatorias. Se ha propuesto al TNF-alfacomo el nexo de unión entre adiposidad y desarrollo de resistencia a insulina yaque la mayoría de los pacientes con diabetes tipo 2 son obesos y tienen aumentadala expresión de TNF-alfa en sus adipocitos, y los animales obesos deleccionados parala función del TNF-alfa o su receptor no desarrollan resistencia a insulina. Las citocinasproinflamatorias producidas por los adipocitos y/o macrófagos activan quinasasde estrés, proinflamatorias y factores de transcripción que actúan sobre lostejidos periféricos (entre ellos el músculo, así como el propio tejido adiposo) produciendoresistencia a la acción de la insulina, que es un defecto en la señalizacióna varios niveles. En concreto, el TNF-alfa activa la quinasa p38MAPK que fosforilaen residuos de serina a los IRSs, bloqueando su fosforilación en tirosina en respuestaa la insulina, tanto en adipocitos marrones como en miocitos. Muy recientementehemos observado que la fosfatasa PTP1B también está implicada en laresistencia a insulina por TNF-alfa en ambos modelos. En la Clínica se está utilizandoactualmente el tratamiento con tiazolidindionas en pacientes con diabetes tipo2. Otros agonistas de receptores nucleares empiezan a aparecer en la bibliografíacomo potenciales sensibilizadores a acción de la insulina, entre ellos el LXR, quepuede antagonizar la señalización proinflamatoria tanto en los propios adipocitoscomo en el músculo

Insulin resistance is an important contributor to the pathogenesis of type 2diabetes, and obesity is a risk factor for its development, due in part to the factthat adipose tissue secretes proteins called adipokines, that may influence insulinsensitivity. Among these molecules, TNF-alpha has been proposed as a link betweenobesity and insulin resistance because TNF-alpha is overexpressed in adipose tissuesof obese animals and humans, and obese mice lacking either TNF-alpha or its receptorshow protection for developing insulin resistance. The direct exposure to TNF-alphainduced a state of insulin resistance on glucose uptake in myocytes and brownadipocytes, due to the activation of pro-inflammatory pathways that impair insulin-signaling at the level of the IRS proteins. In this regard the residue Ser307 inIRS-1 has been identified as a site for TNF-alpha-inhibitory effects in myotubes, with p38MAPK and IKK being involved in the phosphorylation of this residue. Conversely,serine phosphorylation of IRS-2 mediated by TNF-alpha activation of MAPKs wasthe mechanism found in brown adipocytes. The phosphatase PTP1B acts as aphysiological negative regulator of insulin signaling by dephosphorylating the phosphotyrosineresidues of the insulin receptor and IRS-1, and PTP1B expression isincreased in muscle and white adipose tissue of obese and diabetic humans androdents. Moreover, up-regulation of PTP1B expression was recently found in cellstreated with TNF-alpha. Accordingly, myocytes and primary brown adipocytes deficienton PTP1B are protected against insulin resistance by this cytokine. Furthermore,down-regulation of PTP1B activity is also possible by the use of pharmacologicalagonists of nuclear receptors that restore insulin sensitivity in the presenceof TNF-alpha. In conclusion, the lack of PTP1B in muscle and brown adipocytesincreases insulin sensitivity and glucose uptake and could confer protection againstinsulin resistance induced by adipokines