Protección celular antioxidante y respuesta adaptativa inducida por estímulos oxidativos crónicos

Abstract

ABSTRACT: Adaptation is an important mechanism in cells and organisms that allow them to respond to environmental challenges and changing functional demands. To accomplish these requirements, cells integrate modi cations at different levels such as gene expression, metabolic activity, cellular functionality and phenotype. The orderly coordination of these changes is fundamental for cells to maintain viability despite a variety of harmful stimuli, such as the case of exceedingly concentrations of reactive oxygen species (ROS). In this study, we tested the hypothesis that chronic and repetitive stimuli with a mild concentration of hydrogen peroxide (H2O2) would activate cellular responses, resulting in adaptation. This was done confronting cell cultures to prolonged exposures of H2O2 obtained with glucose oxydase (GlucOx) added to the medium to generate a constant concentration of the oxidant (≈ 50 μM); this treatment protocol (1h/d) was extended during seven continuous consecutive days after which the following parameters were evaluated: cell morphology and viability, mitochondrial DNA content, mitochondrial ROS accumulation and antioxidant defense gene expression. These data further support the idea that exposure to continuous and low concentrations of ROS, could act as signaling molecules inducing cellular processes that converged toward adaptation to chronic oxidative stress.

RESUMEN: La adaptación es un importante mecanismo por el cual las células y los organismos responden a retos ambientales y a cambiantes necesidades funcionales. Para lograrlo, las células integran cambios en el fenotipo, actividad metabólica, expresión génica y función celular, que deben coordinarse adecuadamente para mantener la viabilidad ante estímulos nocivos, como es el caso del reto ante un exceso de especies reactivas de oxígeno (ROS). En este estudio, se evaluó la hipótesis que pulsos crónicos y repetitivos con peróxido de hidrógeno (H2O2), pueden activar respuestas celulares que resultan en adaptación a estrés oxidativo. Para probar esto, se estableció un modelo in vitro, donde las células de origen mioblastoide C2C12, fueron expuestas a 5 mU/ml de la enzima glucosa oxidasa que durante breves pulsos de 1 hora/día genera una concentración constante de 50 μM de H2O2 en el medio. Este régimen de tratamiento se extendió durante 7 días, tras los cuales se evaluaron los efectos sobre la morfología y viabilidad celular, el contenido de ADN mitocondrial, la acumulación de ROS mitocondrial y la expresión de genes de defensa antioxidante. Los resultados obtenidos apoyan la idea de que los estímulos prolongados, repetitivos y a bajas concentraciones de ROS, pueden actuar como moléculas de señalización induciendo procesos celulares que convergen en la adaptación al estrés oxidativo crónico.