A via de sinalização RANK-RANKL-OPG na dinâmica mitocondrial e switch de fibras no músculo esquelético - Araújo, Paulo Henrique Cavalcanti de (2022)
A unidade osso-músculo refere-se à interação mecânica entre o tecido ósseo e muscular e a intercomunicação através de fatores solúveis que regulam o metabolismo de ambos de forma recíproca. O sistema RANK-RANKL-OPG é classicamente descrito na ativação de osteoclastos, e RANKL e OPG são exemplos de osteocinas. Entretanto, a contribuição deste sistema na fibra muscular saudável ainda necessita de maiores elucidações. Recentemente, nosso grupo demonstrou o papel da sinalização RANK-RANKL no aumento do retículo mitocondrial, gasto energético e diferenciação de adipócitos bege. O tecido muscular esquelético apresenta altos níveis de expressão de RANK, que é fundamental para a regulação da atividade do retículo sarcoplasmático. Dessa forma, a hipótese deste trabalho é que a sinalização RANK-RANKL aumenta a biogênese mitocondrial e contribui para o a conversão das fibras para o perfil oxidativo. Os experimentos foram realizados em camundongos machos com 8 semanas de idade das linhagens C57BL/6J (selvagem), linhagem B6.129S4-Tnfrsf11b tm1Eac/J homozigoto knockout para proteína osteoprotegerina (OPG-/-) e heterozigotos para expressão de OPG (OPG+/-). Os experimentos foram aprovados pelo Comitê de Ética em Pesquisa da FMRP/USP (CONCEA nº 0069/2020). A linhagem de mioblastos C2C12 diferenciada em miotubos foi utilizada nos ensaios in vitro. O sóleo de animais OPG-/- apresentou elevadas taxas de consumo de oxigênio quando comparado ao tecido de animais OPG+/- que, por sua vez, também apresentou valores maiores em relação ao selvagem, indicando o efeito do aumento de RANKL circulante na capacidade de respiração muscular. Miotubos da linhagem C2C12 estimulados com RANKL demonstram maior expressão de marcadores mitocondriais como ATP sintase, Citrato sintase, NRF-2, MFN-2 e OPA-1 quantificados por RT-qPCR, além de aumento do DNA mitocondrial, maior atividade de elementos responsivos a PPARs (PPRE) no ensaio de luciferase e aumento na marcação com Mitotracker®. O estímulo com RANKL induz a ativação das vias de sinalização ERK, p38 e CREB, que são associadas à adaptação metabólica, biogênese mitocondrial e metabolismo oxidativo. Miotubos estimulados com RANKL apresentaram maior capacidade respiratória de reserva (spare), sugerindo a potencial de adaptação dessas células ao aumento na demanda energética. A análise por RNA-Seq também demonstrou que miotubos estimulados com RANKL apresentam enriquecimento da via sinalização de ERK, assim como respostas envolvendo o remodelamento da matriz extracelular, homeostase da sinalização de cálcio e regulação de fatores de crescimento endotelial vascular, que são fundamentais na adaptação a atividades que aumentam a demanda metabólica. Camundongos selvagens que receberam infusão de RANKL também apresentaram aumento nas taxas de respiração do sóleo. As análises histológicas revelaram fibras com menor área seccional, aumento da marcação com SDH e na proporção de fibras do perfil IIa no gastrocnêmio. Imagens de microscopia eletrônica mostram o aumento no número de mitocôndrias. Os animais tratados com RANKL e submetidos a atividade física por 21 dias também apresentaram maior marcação de SDH nas fibras do gastrocnêmio comparado ao grupo não tratado e exercitado. Dessa forma, os resultados indicam que RANKL aumenta a biogênese mitocondrial e conversão dos tipos de fibras, proporcionando novas abordagens sobre a comunicação osso-músculo em um contexto de tecido saudável.