Papel del receptor de glucocorticoide isoforma β en el metabolismo de glucosa en la línea celular HepG2

Tesis (Magíster en Biotecnología)Esta Tesis se realizó en el Laboratorio de Investigación en Nutrición y Actividad Física del Instituto de Nutrición y Tecnología de Alimentos (INTA) de la Universidad de Chile y fue financiada por el Proyecto FONDECYT 11130285.Los glucocorticoides (GCs) son hormonas esteroideas que regulan diversos procesos celulares, como el metabolismo de carbohidratos, proteínas y ácidos grasos. En el metabolismo de los carbohidratos, los GCs promueven la gluconeogénesis, la síntesis de glicógeno y tiene una acción antagonista a la insulina. Para modular estas acciones, es necesario que los GCs actúen a través del receptor de GC (GR). Mediante un splicing alternativo en mRNA del GR se generan dos isoformas: GRα, que es el clásico receptor de GC, y GRβ que actúa como dominante negativo de GRα. Además, GRβ se encuentra relacionado a la resistencia a GC en pacientes con asma, artritis reumatoides y leucemia. Junto a estos antecedentes, en diversos modelos celulares se relaciona GRβ con la migración y proliferación celular, la inhibición de la gluconeogénesis y la activación de la vía Akt. Por otro lado, la insulina dirige el consumo, conversión y almacenamiento de glucosa, lo cual inhibe la degradación de glicógeno y gluconeogénesis. Estas acciones de insulina están mediadas por la activación de la vía de señalización PI3K-Akt. Recientemente, se ha reportado que esta hormona y la alimentación pueden aumentar la expresión del GRDebido a estos antecedentes se establece la siguiente hipótesis “la isoforma GRβ aumenta los efectos de la insulina en el metabolismo de la glucosa en células HepG2”. Para determinar la participación de GRβ en la regulación del metabolismo de la glucosa inducido por insulina, se utilizó la línea celular HepG2 a la cual se le sobreexpresó GRβ y se estimuló con insulina y dexametasona. Se determinó los niveles del mRNA de PDK4, G6Pasa, GLUT1-2-4, HK2, GBE, PCK1-2 y PTEN por PCR en tiempo real. Mediante western blot se determinó p-Akt, p-P70S6K, p-AMPK y glicógeno sintasa. Los niveles de ATP se determinaron por Luminometría. La captación de glucosa y la acumulación de glicógeno por microscopía de fluorescencia. El análisis estadístico fue ANOVA de una vía y el post- análisis Test de Tuckey. Nuestros resultados indican que GRβ participa en el metabolismo de la glucosa ejerciendo efectos similares a insulina; disminuyendo mRNA de G6Pasa y PCK2 y aumentando junto a insulina mRNA de GLUT2, GLUT4, PDK4 y GBE. Además, activa la vía Akt, promoviendo la captación celular, formación de glicógeno y la proliferación celular de forma independiente a insulina.Glucocorticoids (GC) are steroid hormones that regulate various cellular processes, such as metabolism of carbohydrates and fatty acids. In the metabolism of carbohydrates, GCs promote gluconeogenesis, glycogen synthesis and have an antagonistic action on insulin. To modulate these actions, GCs act through the GC receptor (GR). By an alternative splicing in GR mRNA, two isoforms are generated: GRα, which is the classic GC receptor, and GRβ that acts as a negative dominant of GRα. In addition, GRβ is related to resistance to GC in patients with asthma, rheumatoid arthritis and leukemia. In addition, GRβ is related to cell migration and proliferation, inhibition of gluconeogenesis and the activation of Akt signaling pathway. On the other hand, insulin guides the consumption, conversion and storage of glucose, also inhibits the degradation of glycogen and gluconeogenesis. These insulin actions are mediated by the activation of the PI3K-Akt signaling pathway. Recently, it has been reported that this hormone and diet can increase the expression of GRβ. Therefore, the following hypothesis was proposed: “The GRβ isoform increases the effects of insulin on the metabolism of glucose in HepG2 cells”. To determine the participation of GRβ in the regulation of insulin-induced glucose metabolism, the HepG2 cell line was used. GRβ was overexpressed in HepG2 cells and then stimulated with insulin or dexamethasone. The mRNA levels of PDK4, G6Pase, GLUT1-2-4, HK2, GBE, PCK1-2 and PTEN were determined by real-time PCR. The phosphorylated and total form of Akt, P70S6K, AMPK and total levels of glycogen synthase were determined by western blot. ATP levels were determined by Luminometry. Glucose uptake and glycogen accumulation by fluorescence microscopy. The statistical analysis was one-way ANOVA and Tuckey Test post-analysis. Our results indicate that GRβ participates in the metabolism of glucose by exerting insulin-like effects; decreasing mRNA of G6Pase and PCK2 and increasing along with insulin mRNA of GLUT2, GLUT4, PDK4 and GBE. In addition, GR activates the Akt pathway, promoting cellular uptake, glycogen formation and cell proliferation independently of insulin

Glucocorticoid Receptor β Overexpression Has Agonist-Independent Insulin-Mimetic Effects on HepG2 Glucose Metabolism

Glucocorticoids (GC) are steroids hormones that drive circulating glucose availability through gluconeogenesis in the liver. However, alternative splicing of the GR mRNA produces two isoforms, termed GRα and GRβ. GRα is the classic receptor that binds to GCs and mediates the most described actions of GCs. GRβ does not bind GCs and acts as a dominant-negative inhibitor of GRα. Moreover, GRβ has intrinsic and GRα-independent transcriptional activity. To date, it remains unknown if GRβ modulates glucose handling in hepatocytes. Therefore, the study aims to characterize the impact of GRβ overexpression on glucose uptake and storage using an in vitro hepatocyte model. Here we show that GRβ overexpression inhibits the induction of gluconeogenic genes by dexamethasone. Moreover, GRβ activates the Akt pathway, increases glucose transports mRNA, increasing glucose uptake and glycogen storage as an insulin-mimetic. Our results suggest that GRβ has agonist-independent insulin-mimetic actions in HepG2 cells