El objetivo global de este grupo es investigar sobre la regulación de la expresión de los principales genes implicados en la homeostasis celular del colesterol y cuya desregulación da lugar a la transdiferenciación de las células de músculo liso o formación de células espumosas por acumulación de lípidos en su interior, así como el papel que la prenilización proteica puede jugar en la modulación de los diferentes genes via Rho y Ras.
La desdiferenciación y proliferación de la célula muscular lisa (SMC) en la íntima arterial, es uno de los cambios encontrados en las lesiones ateróscleróticas tempranas cuando la enfermedad es todavía reversible. El colesterol de la dieta es uno de los factores que pueden iniciar estos cambios y en este sentido el pollo hipercolesterolémico como modelo experimental ha sido ampliamente utilizado en nuestro laboratorio. También hemos estudiado la reversión producida por el aceite de pescado. Hemos podido comprobar la transformación de las SMC procedentes de la aorta de estos animales, en unas células que en cultivo se muestran desdiferenciadas, muy proliferativas (expresado en las curvas de crecimiento de los cultivos y en la síntesis de DNA 4 veces superior en la fase S) y acumulan el doble de colesterol intracelular después de 22 días en cultivo, además producen abundante matriz extracelular (ECM) rica en colágeno. Hemos caracterizado cultivos de SMC procedentes de pollos controles (SMC-C) y de pollo hipercolesterolémico (SMC-Ch), desarrollando un modelo experimental celular de aterosclerosis temprana para el estudio de los cambios en el estado de diferenciación de las SMC provocados por el colesterol de la dieta. También hemos caracterizado cultivos de SMC procedentes de pollos alimentados con dieta rica en colesterol a los que se les retira el colesterol y se alimentan con una dieta rica en aceite de pescado (SMC-Ch-FO), comprobando la reversión en la expresión de genes de la apoptosis y la proliferación celular. Dado que el mantenimiento de los cultivos es exactamente el mismo, todos los cambios experimentados en la expresión de genes relacionados con el metabolismo lipídico, la proliferación y la apoptosis han sido debidos al colesterol o al aceite de pescado de la dieta, incidiendo en el concepto de control nutricional de la expresión génica.
Estudios previos en nuestro laboratorio utilizando este modelo experimental han demostrado las alteraciones en la síntesis de lípidos, asimismo hemos clonado y secuenciado un fragmento de cDNA de la enzima HMG-CoA reductasa de pollo y mediante RT-PCR competitivo, hemos podido comprobar alteraciones en la expresión de mRNA de la HMG-CoA reductasa de SMC-Ch con respecto a SMC-C. En nuestro modelo, las células de los cultivos SMC-Ch internalizan más cantidad de LDL, acumulan y sintetizan más colesterol, por lo que carecen de inhibición feed-back de la HMG-CoA reductasa.
De los estudios realizados sobre la proliferación y la apoptosis en SMC- C, SMC-Ch y SMC-Ch-FO podemos destacar que la expresión de proteínas antiapoptóticas / proapoptóticas en SMC muestran una relación Bcl-2 / Bax menor en SMC-Ch, por lo que tendrían una mayor predisposición a la apoptosis. Sin embargo las SMC-Ch-FO muestran valores intermedios e incluso mayores. Los niveles de expresión del gen bcl-Xl medidos por medio de RT-PCR a tiempo real es menor. Hemos estudiado la expresión de los genes c-myc, bcl-2, bcl-Xl, p53 y caspasa-3 y en general podemos decir que la sustitución de la dieta rica en colesterol por una dieta enriquecida con aceite de pescado provoca en las SMC arteriales una reversión de los cambios inducidos por el colesterol, tal y como muestran los valores intermedios de proliferación apoptosis y el balance entre proteínas antiapoptóticas / proapoptóticas. Además se produce una disminución en los niveles de expresión del gen c-myc tras estímulos apoptóticos y un aumento de expresión de los genes bcl-2 y p53 que señalan que el aceite de pescado ejerce una protección frente a la apoptosis en las SMC.
Como se expone anteriormente, una de las características de las SMC oportunamente transformadas por una dieta rica en colesterol es la producción de abundante ECM. Lo que en un principio, para nuestro trabajo de investigación, no era más que un subproducto que dificultaba el despegue de las células en el cultivo para su posterior utilización en un experimento, puede ser la matriz ideal para el cultivo de otras células animales y humanas ya que tras su preparación queda una matriz tridimensional con variedad y riqueza en composición y estructura de proteínas de la ECM que libre de células y estéril puede ser utilizada como sustrato para cultivos celulares y, al ser totalmente natural, puede favorecer de forma extraordinaria la adhesión de las células a la placa de cultivo y por lo tanto aumentar la eficiencia y productividad del mismo. También puede favorecer la diferenciación celular controlando la composición de la matriz extracelular así como los factores de crecimiento adecuados. Hemos desarrollado una patente (NºP99/00210) sobre la producción de estas matrices tridimensionales naturales (Matricel) a partir de la ECM de cultivos de células SMC de aorta de pollo SMC-Ch.