Caracterización y validación de microrna circulantes como biomarcadores de la respuesta al ejercicio

Resumen

El estudio de la respuesta molecular al ejercicio quedó circunscrito históricamente al tejido muscular. Sin embargo, su efecto sistémico no está restringido a los tejidos implicados en la generación del movimiento, por lo que la respuesta al ejercicio implica una importante comunicación intertisular. Al margen de los mecanismos clásicos, ampliamente estudiados, mediados por hormonas o citocinas, en los últimos años ha destacado en este ámbito el papel de los exosomas y, encapsulados en ellos, distintas macromoléculas, incluidos los microRNA (miRNA), pequeñas moléculas de RNA no codificante con función reguladora post-trancripcional. Aunque su actividad es intracelular, se han detectado de forma estable en diferentes líquidos biológicos, constituyendo los denominados miRNA circulantes (c-miRNA). La presencia de c-miRNA en los exosomas plasmáticos sugiere que serían secretados de forma regulada en respuesta a una situación de estrés, actuando como un auténtico sistema de comunicación intercelular y regulando la expresión génica y el fenotipo de las células receptoras distantes. Los estudios disponibles hasta la fecha concuerdan en que tanto el ejercicio agudo como el entrenamiento modifican los perfiles de c-miRNA. Por ello, el objetivo principal de esta Tesis, en formato de compendio de publicaciones, es la caracterización y validación de los c-miRNA como biomarcadores de ejercicio y como reguladores de la respuesta y adaptación molecular al ejercicio. En el primer artículo se lleva a cabo una revisión en la que se concluye que, en base al conocimiento disponible, el valor de los c-miRNA como biomarcadores en el ámbito del ejercicio no es sólido, por la falta de coherencia entre estudios en los resultados obtenidos y por las diferencias metodológicas, cuya influencia se analiza en profundidad. En el segundo se analiza la respuesta a distintas dosis de ejercicio aeróbico de un panel amplio de c-miRNA, observando diferentes perfiles en función de la dosis de ejercicio, así como una progresión a lo largo de una temporada y el estado de entrenamiento. La tercera publicación describe, por primera vez, subperfiles funcionales de c-miRNA por su correlación con marcadores fisiológicos y bioquímicos de respuesta a una prueba de esfuerzo máxima en laboratorio. En la cuarta publicación se estudian, en paralelo, la respuesta a varias dosis de ejercicio aeróbico agudo de un panel restringido de c-miRNA descritos previamente en patología cardiaca, junto a otros marcadores clásicos. Nuestros resultados resaltan la relevancia de los c-miRNA como biomarcadores cardíacos emergentes, aun en ausencia de necrosis, sobrecarga o disfunción cardiaca, y su papel potencial en la respuesta cardíaca al ejercicio. En el quinto estudio se plantea la necesidad de recurrir a modelos animales de ejercicio para el estudio de las potenciales fuentes y dianas tisulares de los c-mRNA detectados en respuesta al ejercicio, así como la posibilidad de estudiar modelos genéticamente modificados. Para ello se analizó el perfil de c-miRNA en personas y en animales de experimentación (ratones) crónicamente entrenados en fuerza y en resistencia, observándose perfiles específicos distintos, pero con un alto porcentaje de coincidencia en dianas génicas y rutas metabólicas. A nivel de tejido se obtuvieron correlaciones entre los niveles circulantes de ciertos miRNA y su presencia en músculo e hígado. El perfil de miRNA en ambos tejidos se relacionó de manera significativa con la capacidad de adaptación al entrenamiento. Por último, en vista del aumento del miR-29a en circulación y su relación con las adaptaciones a nivel muscular, se analizó el rendimiento en ratones KO para este miRNA, que mostraron un claro deterioro tanto en fuerza como en resistencia. En conclusión, los c-miRNA tienen un claro papel en la respuesta molecular y en la adaptación al ejercicio, emergiendo como potenciales biomarcadores en este contexto.