Cambios en las fibras del músculo esquelético inducidos por glucocorticoides y su relación con los niveles de expresión del gen MSTN en ratas

Abstract

Glucocorticoids (GC) are widely used in human and veterinary medicine, as potent anti-inflammatory and immunosuppressive drugs. However, its use has been associated with muscle atrophy. The GC belong to a broad family of compounds with a common structural core but with different substituents or functional groups. Pharmacological effects of GC result from the activation and/or repression of gene expression by interacting with GC response elements (GRE) present in the promoter sequence of target genes. Recent studies show that the promoter sequence of myostatin gene (Mstn), contains putative muscle growth response elements for glucocorticoid, suggest that dexamethasone upregulate myostatin expression in muscle cells. Some studies also showed that the high level of expression of Mstn is associated with atrophy of skeletal muscle. On the other hand, in studies of bovine mammary epithelial cells, it was found that Mstn gene expression is increased or decreased depending on the type (structure) of the GC used. The purpose of this study was therefore to evaluate changes induced by three GC on skeletal muscle (gastrocnemius) and their relationship with levels of Mstn gene expression in this muscle. Animals (rats) received daily equimolar concentrations (1.53 μM/kg body weight) of dexamethasone, betamethasone or triamcinolone for 5 days. Dexamethasone and triamcinolone, caused a reduction in both gastrocnemius muscle mass and muscle fiber size, but the magnitude of these effects were smaller in rat group treated with triamcinolone. Treatment with betamethasone caused only slight changes in muscle fiber size and had no effect on gastrocnemius muscle weight. Finally, the three GC used caused a different level of Mstn gene expression in the following order dexamethasone > triamcinolone > betamethasone.

Los glucocorticoides (GC) son utilizados ampliamente en la medicina humana y veterinaria, como potentes antiinflamatorios e inmunosupresores, sin embargo, su uso se ha asociado con atrofia muscular. Los GC son una amplia familia de compuestos con un núcleo estructural común, pero con diferentes grupos sustituyentes o funcionales. Los efectos farmacológicos de los GC resultan de la activación y/o represión de la expresión génica al interactuar con elementos de respuestas a GC (GRE) presentes en la secuencia del promotor de genes diana. Estudios recientes muestran que el gen que codifica para la proteína miostatina (Mstn), que es el principal regulador negativo de la masa muscular, presenta en su región promotora varios sitios GRE, encontrándose que la dexametasona aumenta los niveles de expresión del gen Mstn en músculo esquelético. Este incremento se ha asociado con atrofia del músculo esquelético. Por otra parte, en estudios de células de epitelio mamario bovino, se observó que la expresión del gen Mstn se incrementa o disminuye dependiendo del tipo (estructura) del GC empleado. El propósito del presente trabajo fue evaluar los cambios musculares inducidos por tres GC y su relación con los niveles de expresión del gen Mstn en músculo gastrocnemio de ratas. Los animales recibieron diariamente concentraciones equimolares (1.53 μM/kg de peso corporal) de dexametasona, betametasona o triamcinolona por 5 días. La dexametasona y triamcinolona, provocaron una reducción en la masa del músculo gastrocnemio y una disminución en el tamaño de las fibras musculares, aunque estos cambios fueron de menor magnitud en las ratas tratadas con triamcinolona. Mientras que el tratamiento con betametasona solo provocó ligeros cambios en el tamaño de las fibras musculares que no tuvieron un efecto sobre el peso del músculo gastrocnemio. Finalmente, los tres GC utilizados provocaron un incremento diferente en la expresión del gen Mstn, siendo de mayor magnitud el inducido por dexametasona.