La estabilización de HIF-1α como nuevo enfoque terapéutico para la sarcopenia. (HIF2)

El papel crucial que desempeña el factor 1α inducible por hipoxia (HIF-1α) durante la miogénesis se ha demostrado en dos publicaciones recientes del grupo proponente (Cirillo et al., 2017a; Cirillo et al., 2020). Específicamente, se demostró que los mioblastos murinos en proliferación tratados durante 24 horas en condiciones de 1% O2 (hipoxia) en medio de crecimiento y luego estimulados para diferenciarse durante 7 días en condiciones normóxicas (21% O2) mostraron la formación de miotubos hipertróficos con una proporción de 1,4- aumento de veces en el índice de diferenciación en comparación con los controles normóxicos. Estos resultados fueron confirmados mediante el análisis de marcadores de diferenciación clave. Específicamente, los mioblastos hipóxicos pretratados mostraron un aumento de 3, 2,4 y 1,33 veces en la localización nuclear de MyoD, la expresión de miogenina después de 3 días de diferenciación y la expresión de MHC al final del proceso de diferenciación en comparación con los controles, respectivamente. Además, confirmamos estos hallazgos en biopsias de músculo esquelético de pacientes sarcopénicos de edad avanzada en comparación con las de individuos jóvenes. Encontramos una disminución en la expresión de HIF-1α y sus genes diana en la sarcopenia, así como de PAX7, el principal marcador de células madre de las células satélite, mientras que el marcador de atrofia MURF1 estaba aumentado. También aislamos células satélite de biopsias musculares y las cultivamos in vitro. Descubrimos que una activación farmacológica de HIF-1α y sus genes diana provocó una reducción en la atrofia del músculo esquelético y la activación de la expresión del gen PAX7. En conclusión, en este trabajo encontramos que HIF-1α juega un papel en la sarcopenia y está implicado en la homeostasis de las células satélite (Cirillo et al., 2022).

Teniendo en cuenta nuestros datos preliminares, la primera parte de nuestro proyecto se centrará en el reclutamiento de pacientes y la caracterización clínica. En concreto, los análisis se realizarán en dos grupos separados: el grupo sarcopénico, formado por 60 pacientes afectados por sarcopenia según las directrices más recientes (> 65 años), y el grupo control, formado por 45 pacientes no sarcopénicos (edad entre 18 y 35 años). El estudio se llevará a cabo de acuerdo con las reglas del comité de ética del hospital y los pacientes deberán firmar un formulario de consentimiento informado para participar en el estudio. Los pacientes serán reclutados durante 24 meses, con 6 meses disponibles para el análisis de datos. El reclutamiento se llevará a cabo durante exámenes ortopédicos de rutina en el IRCCS Istituto Ortopedico Galeazzi en pacientes programados para cirugía ortopédica (reemplazo de cadera debido a osteoartritis, fracturas de fémur proximal y cirugía reconstructiva de ALC). Se excluirán del estudio los pacientes con comorbilidades, incluida la sarcopenia y la diabetes relacionadas con la obesidad. Todos los pacientes se someterán a (a) DXA corporal total, que permite la cuantificación de los tres componentes del cuerpo: mineral óseo, grasa y masa libre de minerales óseos, (b) dinamometría manual para evaluar la fuerza de agarre y (c) análisis antropométrico (IMC) para estimar la grasa corporal. Se recolectará una muestra de sangre para determinar el alcance de la sarcopenia mediante análisis serológico. Esto implica medir el propéptido amino terminal del procolágeno tipo III (P3NP), el fragmento c-terminal de agrina 22 (CAF22), la osteonectina, la irisina, la proteína 3 de unión a ácidos grasos (FABP3) y el factor inhibidor de la migración de macrófagos (MIF), que se consideran los principales biomarcadores candidatos de sarcopenia (Nogueira et al., 2019; Qaisar et al., 2020). Tras el reclutamiento de pacientes, el estudio tendrá como objetivo identificar cambios en la señalización de HIF-1alfa durante la sarcopenia. Específicamente, se recolectarán múltiples biopsias de músculo esquelético, normalmente descartadas durante la cirugía, de los grupos sarcopénicos y de control para establecer enfoques multiómicos y ensayos histológicos. En particular, las proteínas totales se extraerán de una muestra de músculo esquelético para realizar análisis de proteoma basados ​​en espectrometría de masas y ensayo de metabolismo bioenergético celular utilizando el análisis metabólico celular en tiempo real Seahorse en nuestro laboratorio. El análisis estadístico de los datos del proteoma y el metaboloma se centrará en los cambios en la interacción entre la señalización HIF y la actividad mitocondrial. Los resultados del proteoma se validarán técnicamente mediante un método de transferencia Western utilizando anticuerpos específicos. Sólo se considerarán las proteínas que muestren una diferencia real en la expresión de al menos 0,6. Por otro lado, las biopsias de músculo esquelético también se utilizarán para el examen histológico. La atención se centrará principalmente en 1) la activación de células satélite por el anticuerpo específico PAX7, 2) la cuantificación de la atrofia del músculo esquelético por el anticuerpo específico MuRF1, 2) y los cambios en la composición de las fibras musculares utilizando anticuerpos específicos dirigidos contra la cadena pesada de miosina tipo I, IIA y IIB.