En un endotelio dañado o proliferativo, la producción de óxido nítrico (NO) se asocia con niveles elevados de especies reactivas de oxígeno (ROS), las cuales son necesarias para la migración de las células endoteliales. Nuestro objetivo fue elucidar el mecanismo que medía la inducción de la migración de las células endoteliales causada por el NO. El NO disminuye la expresión del coactivador 1α del receptor activado por proliferadores peroxisómicos γ (PGC-1α), el cual modula positivamente varios genes involucrados en la detoxificación de ROS. Analizamos si la migración celular inducida por el NO requiere la inhibición del PGC-1α e investigamos la vía de señalización involucrada.
PGC-1α inhibió la migración de las células endoteliales dependiente del NO in vitro; y la inactivación de la vía de la fosfatidilinositol 3-quinasa (PI3K)/proteína quinasa B (Akt), que se activa por NO, disminuyó la inhibición de PGC-1α mediada por el NO. La expresión del factor constitutivamente activo Foxo3a, que se inhibe por Akt, redujo la inhibición del PGC-1α dependiente del NO. Foxo3a también es un regulador transcripcional directo del PGC-1α, y descubrimos que un elemento funcional de unión a FoxO en el promotor de PGC-1α actúa también como elemento de respuesta al NO. Estos resultados muestran que la inhibición de PGC-1α mediada por el NO es necesaria para la inducción de la migración de las células endoteliales desencadenada por el NO, y que tanto la inhibición del PGC-1α dependiente de NO/PKG como el sistema de detoxificación de ROS en las células endoteliales están mediados por la vía de señalización de PI3K/Akt y la consiguiente inactivación de Foxo3a, factor de transcripción de la familia FoxO.
ComentarioPGC-1α es un coactivador transcripcional que en células endoteliales (CE) incrementa tanto la actividad como el número de mitocondrias. Asimismo, este coactivador induce la transcripción de genes involucrados en la detoxificación de ROS1. PGC-1α también está involucrado en el mantenimiento de la funcionalidad endotelial al inducir la expresión de la óxido nítrico sintasa endotelial (eNOS); a su vez, el NO inhibe la expresión de PGC-1α. En un trabajo reciente los autores de este estudio mostraron que PGC-1α y el factor Foxo3a regulan de forma cooperativa genes protectores frente al estrés oxidativo2. En estudios in vitro, Foxo1 y Foxo3a inhiben tanto la migración de CE como la formación de tubos3. En este contexto, los autores de este trabajo se propusieron investigar el posible papel de PGC-1α en la migración endotelial inducida por el NO, así como profundizar en los mecanismos que rigen dicha inducción centrándose en el papel de Foxo3a.
La inducción de la migración de células endoteliales señalizada por el NO a través de la vía de cGMP-PI3K/Akt se asocia con un incremento en los niveles de ROS4. Hasta la publicación de este trabajo se consideraba que el aumento de ROS desencadenado por cGMP derivaba de la inducción de la actividad NADPH citosólica, si bien Borniquel et al demuestran que este efecto es también dependiente del incremento en la liberación de O2− mitocondrial. Asimismo, y como aportación más relevante de este estudio, los autores demuestran que PGC-1α controla la migración de las CE. Los autores sugieren que el mecanismo por el cual el NO/cGMP induciría la migración endotelial implicaría la activación de la vía de señalización PI3K/Akt5, la cual inhibe Foxo3a6, lo que a su vez repercute negativamente en la expresión del PGC-1α, bloqueándose así la activación de genes implicados en la detoxificación de ROS. Por consiguiente, se produce una situación de estrés oxidativo, requisito imprescindible para que se induzca la migración de las CE. De hecho, ya se había descrito previamente que Foxo3a regulaba la migración de CE y el proceso de angiogénesis, así como la producción de ROS, si bien no se había establecido un vínculo directo con el NO. Este trabajo, por tanto, establece que el efecto de Foxo3a sobre la migración de las CE depende en gran medida de su papel como regulador de la expresión de PGC-1α. De hecho, Olmos et al ya habían descrito anteriormente que Foxo3a, además de cooperar con PGC-1α, regula su expresión. En este estudio se caracteriza en profundidad el mecanismo molecular por el cual Foxo3a regula la actividad transcripcional de PGC-1α, ya que se identifica un elemento funcional IRS (del inglés insulin responding site, también conocido cómo FoxO binding site) en el promotor de PGC-1α.
En definitiva, este trabajo aporta importantes datos acerca de cómo la capacidad del NO para inducir la liberación de ROS participa activamente en el proceso de neovascularización. La comprensión de este complejo sistema de señalización es vital para diseñar nuevas estrategias terapéuticas que permitan limitar la alteración de la función endotelial asociada a múltiples patologías vasculares.