INVESTIGACIÓN BÁSICA
Expresión de proteínas inducibles
por frío en la médula espinal de rata sometida a hipotermia sistémica
Aníbal J. Sarotto,*
Manuel Rey-Funes,* Verónica B. Dorfman,** Daniela
Contartese,* Ignacio M. Larráyoz,# Alfredo Martínez,##
María Agustina Toscanini,‡ César F. Loidl*
*Laboratorio de Neuropatología
Experimental, Instituto de Biología Celular y Neurociencia “Prof. E. De
Robertis” (IBCN), Facultad de Medicina, Universidad de Buenos Aires, CONICET,
Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Argentina
**Centro de Estudios Biomédicos,
Biotecnológicos, Ambientales y Diagnóstico (CEBBAD), Universidad Maimónides,
Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Argentina
#Biomarkers and Molecular Signaling Group, Center for
Biomedical Research of La Rioja, Logroño, España
##Angiogenesis Study Group, Center
for Biomedical Research of La Rioja (CIBIR), Logroño, España
‡Instituto NANOBIOTEC
(UBA-CONICET), Facultad de Farmacia y Bioquímica, Universidad de Buenos Aires,
CONICET, Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Argentina
RESUMEN
Introducción: La lesión traumática de la médula espinal es la principal causa de
discapacidad motora en el mundo, y representa una prioridad para la
Organización Mundial de la Salud. Se estudió, a nivel estructural y bioquímico,
el efecto de la hipotermia sobre la expresión de la CIRBP (proteína activada
por frío) en el asta anterior de la médula de ratas Sprague-Dawley albinas
macho de 60 días, planteándola como terapéutica posible. Materiales y Métodos: Se dividió a 24 ratas en dos grupos: normotermia
a 24 °C (n = 6) e hipotermia a 8 °C (n = 18), durante 180 min, sacrificadas a
las 12, 24 y 48 h después del tratamiento. Se utilizó Western blot e
inmunohistoquímica para la CIRBP. Resultados:
Se observó un aumento progresivo de la expresión de la CIRBP de 12 a 48 h en
las motoneuronas del asta anterior. Los valores fueron estadísticamente
significativos entre los grupos de 24 h y 48 h comparados con los de los
controles. Conclusiones: Este modelo
experimental resultó eficaz, accesible y económico para generar hipotermia
sistémica y abre un abanico de estrategias terapéuticas. El aumento en la
expresión de las proteínas inducibles por frío en la médula espinal de ratas
permite, por primera vez, estudiar el beneficio que aporta la hipotermia a
nivel molecular, lo que resulta de suma importancia para estudios de
terapéuticas en las lesiones medulares.
Palabras clave: Hipotermia; médula espinal; CIRBP; rata.
Nivel de Evidencia: I
Expression of Cold-Inducible Proteins in Rat
Spinal Cord Subjected to Systemic Hypothermia
ABSTRACT
Introduction: Traumatic spinal cord injury is the main cause of
motor disability in developed and underdeveloped countries, being a priority
interest to the WHO. The effect of hypothermia on the expression of CIRBP
(cold-activated protein) in the anterior grey column of 60-day-old male albino
Sprague-Dawley rats was studied at the structural and biochemical levels and
proposed as a possible therapeutic approach. Materials and Methods: 24 rats were randomly divided into two
groups; normothermia (n = 6), at 24° C, and hypothermia, (n = 18) at 8° C for
180 minutes and euthanized at 12, 24, and 48 h post-treatment. Western blot and
immunohistochemistry for CIRBP were used. Results:
A progressive increase in the expression of CIRBP was observed from 12 to 48
hours, with statistically significant values after 24 and 48 hours compared to
controls. Conclusion: This
experimental model demonstrated efficacy, accessibility, and economy to
generate systemic hypothermia, which provides a novel range of therapeutic
strategies. The increase in the expression of cold-inducible proteins in the
rats’ spinal cords allows us to study the benefit of hypothermia at the
molecular level for the first time, being of utmost importance for therapeutic
studies in spinal cord injuries.
Key words: Hypothermia; spinal cord; CIRBP; rat.
Level of Evidence: I
INTRODUCCIÓN
En el
mundo, unas 500.000 personas sufren lesiones medulares cada año, esto aumenta
entre dos y cinco veces la probabilidad de morir prematuramente. Los países de
ingresos medios y bajos registran las peores tasas de supervivencia. El costo
directo durante la vida oscila entre 1,1 y 4,6 millones de dólares por
paciente; en Norteamérica, hay 1,3 millones de pacientes que generan un gasto
global de entre 1,43 y 5,98 billones de dólares (National Spinal Cord Injury Statistical Center 2014/2021).1 El
Servicio Nacional de Rehabilitación de la Argentina publicó que había 2.176.123 pacientes con algún
tipo de discapacidad, de los cuales el 54% eran hombres, y el 30% tenía una
discapacidad motora pura (Anuario Estadístico sobre Discapacidad, Ministerio de
Salud de la Nación Argentina, 2013).2 Esta problemática genera la
necesidad de contar con nuevas estrategias terapéuticas para reducir las
secuelas de los pacientes con lesiones medulares. Dentro de este abanico se
encuentran los estudios de laboratorio sobre hipotermia.
En
nuestro laboratorio, hemos aplicado la hipotermia terapéutica para reducir el
daño del sistema nervioso central producido en un modelo experimental de
asfixia perinatal severa, con resultados alentadores en enfermedad medular y
ocular,3-10 y en modelos de traumatismo del nervio óptico.11
La reducción de la temperatura corporal protege al sistema nervioso y la retina
contra daños de diversa índole al disminuir el metabolismo por reducción de
especies reactivas del oxígeno e inhibir la liberación tóxica de óxido nítrico.3,5,8,12-14
La hipotermia durante la asfixia perinatal tiene efectos preventivos contra el
daño del sistema nervioso central3,5,13,15 y se ha propuesto como
tratamiento neuroprotector en seres humanos.13,15-17
En
términos de lesión de la médula espinal, las publicaciones muestran que los
niveles relativamente leves de hipotermia después de una lesión mejoran la
función y reducen el daño histopatológico.18-22 Aún no se han
develado por completo los procesos intrínsecos por los cuales el frío produce
protección tisular. Sin embargo, se ha descrito la expresión de diferentes
proteínas inducibles por frío, tales como la proteína de unión al ARN inducible
por frío (cold-inducible RNA binding
protein, CIRBP) y la proteína 3 del motivo de unión al ARN (RNA binding motif protein 3, RBM3)7,9,11,23-28
que podrían ser de gran relevancia.
La CIRBP,
también conocida como CIRP o ribonucleoproteína heterogénea nuclear A18 (hnRNP
A18), es una proteína de 18 kDa compuesta por 172 aminoácidos cuyo gen en los
seres humanos se encuentra en el cromosoma 19 región p13.3. Al igual que otros
miembros de la familia de las hnRNP, la CIRBP se une al ARN mensajero y
ribosomal presente en la célula y regula su semivida, la expresión potencial de
múltiples genes y, por tanto, su función.29 Tal como sucede con
otras proteínas de unión al ARN, se ha visto que la CIRBP es capaz de modular
la apoptosis jugando un papel antiapoptótico en situaciones de hipotermia.30,31
En células neuronales de rata, este efecto parece darse a través de la ruta de
apoptosis mitocondrial, ya que muestran una disminución de la expresión de
moléculas proapoptóticas (Bax, Bad, Bak, Cycs, Apaf1, caspasa-9 y caspasa-3).30
El estudio exhaustivo de las proteínas inducidas por frío (CIRBP y RBM3) podría
abrir un nuevo horizonte respecto a su relación con mecanismos de protección
tisular.
A pesar
de las grandes aplicaciones potenciales de la hipotermia, hay un problema
inherente: la dificultad de aplicar frío a algunos órganos o regiones concretos
del cuerpo debido a su capacidad de autorregular la temperatura.32
Para aplicar hipotermia en órganos internos, como el cerebro, es necesario
enfriar la sangre con un sistema de circulación externo,33 sin
olvidar que la hipotermia puede generar efectos secundarios adversos, como
disminución de la respuesta inmune o insuficiencia renal.34
Sobre la
base de la experiencia previa publicada,10,28,35 decidimos aplicar
nuestro modelo experimental sencillo y económico, útil en ensayos in vivo, para el enfriamiento medular y
estudiar la expresión de la CIRBP a nivel estructural mediante
inmunohistoquímica e inmunofluorescencia, y a nivel molecular usando Western
blot en la médula espinal de ratas expuestas al frío.
Considerando
todo lo descrito previamente, el objetivo de este estudio fue evaluar la
expresión de la CIRBP en las motoneuronas del asta anterior de la médula
espinal de ratas expuestas a este modelo de hipotermia sistémica.
MATERIALES Y MÉTODOS
Modelo y diseño experimental
Todos los
procedimientos relacionados con el manejo y el tratamiento de los animales se
llevaron a cabo de acuerdo con la guía para el cuidado y uso de animales de
laboratorio de los NIH (National
Institutes of Health Guidelines for the Care and Use of Laboratory Animals-CCAC
2002; CCAC 2003) y las pautas de la Society
for Neuroscience, 1992). El protocolo experimental fue revisado y aprobado
por el CICUAL (Comité Institucional para el
Uso y Cuidado de Animales de Laboratorio) resolución Nro. 970/2015
(Universidad de Buenos Aires, Argentina).
Se utilizaron 24 ratas Spargue-Dawley macho adultas
de 60 días de vida, distribuidas en dos grupos: grupo 1, normotermia (control,
n = 6) a temperatura controlada de 24 ºC y grupo 2 (hipotermia, n = 18) en
cámara fría a 8 ºC durante 180 minutos. Luego de la hipotermia fueron colocadas
en cajas individuales y mantenidas en condiciones de bioterio estándar a 24 ºC,
con ciclos de luz/oscuridad de 12/12 h, hasta su sacrificio por decapitación
con guillotina, según lo descrito por Contartese y cols.35 y
Larrayoz y cols.28
Obtención y procesamiento del tejido
Los
animales fueron sacrificados a las 12, 24 y 48 h del tratamiento. Las médulas
fueron extraídas e inmediatamente sumergidas en solución fijadora de
paraformaldehído al 4% en buffer fosfato 0,1 M, pH 7,4, a 4 ºC durante 2 h y
luego transferidas a una solución de sacarosa en concentraciones crecientes al
10%, 20% y 30% en buffer fosfato 0,1 M a 4 °C, durante tres días sucesivos.
Hematoxilina-eosina
Para
estudiar las alteraciones estructurales de las médulas fijadas con
paraformaldehído se deshidrataron con concentraciones crecientes de etanol
seguido de xileno y se incluyeron en parafina. Se obtuvieron cortes de 5-10 µm
de grosor mediante un micrótomo (Leitz, Lauda MGW, Alemania), se colocaron
sobre portaobjetos gelatinizados y se procesaron con la tinción de
hematoxilina-eosina. Finalmente los preparados se montaron con resinas
sintéticas DPX (Fluka®, Suiza). Los cortes se observaron con un microscopio
óptico (Carl Zeiss Axiophot, Alemania) conectado a una cámara digital (Olympus,
Q-Color 5, EE.UU.) y se fotografiaron para su análisis mediante el programa NIH
Image (desarrollado por Wayne Rasband, 1995, NIH, Research Services Branch,
NIMH, Bethesda, MD, EE.UU.). Se analizaron tres animales por grupo
experimental.
Inmunohistoquímica
Las
médulas fijadas y crioprotegidas fueron embebidas en Tissuetek TEC®, congeladas
a –70 °C y cortadas en secciones de 20 µm de espesor con un criostato Leitz
“Lauda”. Las secciones se montaron en portaobjetos que previamente se
recubrieron con gelatina al 1,5%. Las secciones medulares se incubaron toda la
noche a 4 ºC con anticuerpo anti-CIRBP policlonal de conejo (Proteintech, Reino
Unido, Cod. 00055668) a una dilución 1:1000, seguido de un anticuerpo
secundario biotinilado anticonejo (Vector Labs, EE.UU.). La tercera capa se
incubó durante una hora con el complejo estreptavidina peroxidasa (ABC Complex,
Vector Labs, EE.UU.). La marcación se detectó mediante diaminobencidina, usando
el kit comercial SK-4100 (Vector Laboratories, EE.UU.). El análisis del grado
de respuesta y el número de células inmunorreactivas se realizó con un
microscopio óptico (BX40, Olympus Optical Corporation, Tokio, Japón), acoplado
a una cámara digital (390CU 3.2 Megapixel CCD Camera, Micrometrics, España),
empleando el programa Micrometrics SE P4 (Standard Edition Premium 4,
Micrometrics, España). Se analizaron tres animales por grupo experimental.27
Inmunofluorescencia
Se
utilizó anticuerpo primario anti-CIRBP policlonal de conejo (Proteintech®,
Reino Unido, Cod. 00055668) a una dilución 1:1000, que se detectó con
anticuerpo secundario Alexa Fluor® 488 de burro anti-IgG de ratón (Life
Technologies, EE.UU. Lot: 1423052) en una dilución 1:300. Se utilizó DAPI
(4’,6-diamino-2-fenilindol, Sigma-Aldrich, EE.UU.) como marcador específico de
núcleos, a una dilución 1:1000. Por último, las secciones fueron evaluadas y
fotografiadas con microscopio confocal láser Nikon C1 Plus (Nikon Inverted
Research Microscope Eclipse Ti, Nikon Corp., Tokio, Japón) y las imágenes se
analizaron con el programa EZC1 (Software EZ-C1 v3.9, Nikon Ltd., Tokio,
Japón). Se analizaron tres animales por grupo experimental.
Procesamiento del tejido para Western blot
Se siguió
el procedimiento descrito por Rodrigo y cols.36,37 Se utilizaron
sobrenadantes homogenados de concentración de proteínas determinadas por el
método de Bradford. La electroforesis se llevó a cabo en condiciones desnaturalizantes
en geles de poliacrilamida con SDS. Las bandas fueron transferidas a 350 mA
durante 90 min sobre membranas de PDVF. Finalizada la transferencia, se bloqueó
la membrana con una solución de TBS con Tween 20 al 0,05% v/v (TBST) que
contenía leche descremada en polvo a una concentración de 3% p/v (TBST-leche)
durante 1 h en agitación suave. Se desechó la solución de bloqueo y se incubó
con un anticuerpo anti-CIRBP de conejo (Proteintech®, Reino Unido) diluido
1:3000 en TBST-leche durante 16 h, en agitación suave a 4 °C. Luego de tres
lavados con TBST en agitación suave de 10 min cada uno, se incubó con un
anticuerpo anti-IgG de conejo (Amersham Pharmacia Biotech,
EE.UU.) conjugado a peroxidasa de rábano picante diluido 1:5000 con TBST-leche
durante 1 h, en agitación suave. Se efectuaron lavados con TBST y luego TBS en
agitación suave de 10 min cada uno, se realizó el revelado utilizando el kit de
detección ECLTM (AmershamTM) y las bandas se visualizaron con un
fotodocumentador UVP Biospectrum/Biolite (Analytik Jena). Se analizaron tres
animales por grupo experimental.
Para el
control de carga se incubó la membrana con anticuerpo monoclonal de ratón
antiactina (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, EE.UU.) en una dilución 1:5000,
durante 16 h en agitación suave a 4 °C. Luego de tres lavados con TBST en
agitación suave de 10 min cada uno, se incubó con un anticuerpo de cabra
anti-IgG de ratón conjugado a peroxidasa de rábano picante (Jackson Immuno
Research Laboratories, Pensilvania, EE.UU.) diluido 1:5000 con TBST-leche
durante 1 h en agitación suave. Como se mencionó antes, se realizaron los
lavados y el revelado.
Análisis de imágenes
Las
imágenes obtenidas en microscopia y los Western blot fueron digitalizadas.
Tanto para inmunohistoquímica como para inmunofluorescencia las secciones de
médula espinal fueron seleccionadas de modo que fueran comparables entre los
distintos animales. Para una misma técnica, todas las imágenes fueron tomadas
el mismo día, bajo condiciones de captura estandarizadas, para evitar el efecto
de variabilidad externa. La densidad óptica relativa, el área celular, el área
reactiva y el espesor se determinaron con un programa de análisis de imágenes
(ScionImage). Se consideró marca inmunopositiva a aquella cuya densidad óptica
superó 4 veces o más la densidad óptica del fondo. Para el ajuste digital del
brillo y el contraste de las imágenes se utilizó el programa de edición de
imágenes Adobe Photoshop (Adobe Photoshop CS5, Adobe Systems Inc., Ontario,
Canadá). Los valores de CIRBP obtenidos en los Western blot fueron normalizados
según el valor de ß-actina correspondiente y los resultados expresados como el
valor medio del grupo ± la desviación estándar y en porcentaje respecto al
grupo de control. Todos los experimentos fueron realizados por duplicado.
Análisis estadístico
Los datos
obtenidos se cargaron en una base de datos que fue analizada con el paquete
estadístico InfoStat versión 2020 y se graficaron utilizando el programa
GraphPad Prism (versión 5.0 para Windows, GraphPad Software). Para determinar
si las diferencias observadas entre los grupos resultaban estadísticamente
significativas, se realizó un análisis de varianza (ANOVA) de una vía seguido
del test de Tukey. Antes de la prueba de hipótesis, se verificaron los
supuestos de normalidad mediante la prueba de Shapiro-Wilk modificada y de
homogeneidad de varianzas mediante la prueba de Lavene. Se consideró
estadísticamente significativa a una diferencia p <0,05.
RESULTADOS
Western blot
Se obtuvo
como resultado una única banda de un peso molecular de 19 kDa, que indica la
expresión específica de CIRBP en las médulas espinales de las ratas estudiadas
(Figura 1). La expresión de CIRBP aumentó significativamente en ratas sometidas
a hipotermia y sacrificadas a las 24 h con respecto a las ratas de control (p
<0,05, ANOVA de una vía con test de Tukey); sin embargo, no se observaron
diferencias significativas en animales hipotérmicos de 48 h con respecto a los
otros grupos estudiados.
Morfología
Se
obtuvieron imágenes del asta anterior de la médula espinal, correspondientes a
las láminas VII, VIII y IX de Rexed, y se analizaron las motoneuronas alfa
tanto con histología clásica con hematoxilina-eosina como por
inmunohistoquímica e inmunofluorescencia.
Hematoxilina-eosina
En el
corte de médula de las ratas de control (Figura 2), se observaron el asta
anterior y la sustancia blanca circundante con las motoneuronas
correspondientes a la sustancia gris, las cuales miden entre 30 y 70 µm de
diámetro, entre ellas, hay pequeñas interneuronas, como las células de Renshaw.
La misma zona fue evaluada tanto por inmunohistoquímica como por
inmunofluorescencia (Figuras 3 y 4).
Inmunohistoquímica
El
anticuerpo para CIRBP en algunas secciones del grupo de control no mostró marca
y, en otras, una débil marca en el neuropilo (Figura 3). En las médulas
espinales de las ratas hipotérmicas, a las 12 h del tratamiento, se observó
inmunorreactividad específica leve para CIRBP en el núcleo de las motoneuronas
alfa del asta ventral, mientras que los grupos de 24 y 48 h postratamiento
hipotérmico mostraron un gran aumento en la expresión de CIRBP tanto en el
núcleo y nucléolo, como en el citoplasma (en forma de “grumos”) de estas
células (Figura 3).
Inmunofluorescencia
Los
resultados con esta técnica coinciden con lo observado en la inmunohistoquímica
(Figura 4).
Análisis de imágenes
Se
realizó con microscopia óptica de la inmunohistoquímica. Se observaron
diferencias significativas en la expresión de CIRBP con el tratamiento
hipotérmico. Se determinó un aumento progresivo de la densidad óptica para
CIRBP, que fue escaso en normotermia, leve a las 12 h poshipotermia en el
núcleo, incrementándose en el núcleo y a nivel citoplasmático a las 24 h y 48 h
(Figura 5).
La
evaluación estadística de las densidades ópticas relativas mostró que los
grupos tienen diferencia, particularmente a partir de las 24 h poshipotermia
donde se incrementa la concentración, en especial, a nivel nuclear y, luego a
las 48 h, se observa intensamente en el citoplasma, en forma de grumos (p
<0,001, ANOVA de una vía con test de Bonferroni) (Figura 5).
DISCUSIÓN
En la
actualidad, no hay cura para la lesión de la médula espinal. Por ello
continuamente se desarrollan modelos de lesión medular en animales, que sean
fiables, coherentes y que reproduzcan las lesiones que se observan en los seres
humanos.38-40 Persisten interrogantes sobre su validez y si son
comparables con las condiciones clínicas en los seres humanos. Algunas
revisiones han examinado los modelos de lesión de médula espinal y sus usos
potenciales en la imitación de este cuadro.41-43 Las terapéuticas
posibles con frío, planteadas para evitar el daño neuronal por lesión de la
médula espinal, son de dos tipos: la local y la sistémica. La terapéutica local
se ha utilizado en la profilaxis de la isquemia medular durante la cirugía
aórtica. En este caso, la hipotermia mediante enfriamiento epidural proporciona
citoprotección,44 pero por lo complejo del procedimiento, se opta
por la hipotermia sistémica.45 La evidencia sugiere utilizar esta
última cuando hay una lesión medular aguda.46
A la
CIRBP se la considera una proteína citoprotectora y que acelera la recuperación
de las células ante el estrés.47,48 Zhang y cols. describen que es
un modulador de las telomerasas tanto a 32 °C como a 37 °C. La CIRBP se asocia
con el complejo de la telomerasa activa a través de la unión directa del
componente del ARN de telomerasa (telomerase
RNA component, TERC) y regula la localización de la telomerasa en el
“cuerpo de Cajal”.30,49 La posible interacción de estos cuerpos con
ribonucleoproteínas pequeñas nucleares podría tener implicaciones en fenómenos
de protección generados a nivel nuclear, un tema que se está estudiando
minuciosamente en la actualidad.
Los
ensayos de hipotermia sistémica en modelos experimentales generan grandes
dificultades debido a los costos, la complejidad de los sistemas y del manejo
de enfriadores por circulación de agua,50 o el coma inducido en
cámara fría,51 o incluso sistemas transrectales que requieren varias
horas. Se han desarrollado varios modelos, pero la mayoría tiene dos
inconvenientes: son invasivos y costosos.
En
trabajos de nuestro laboratorio, hemos determinado que una breve exposición al
frío (“shock hipotérmico”) induce la expresión de CIRBP y RBM3 en la retina.
Hemos observado un aumento significativo de la CIRBP a nivel nucleotídico 6 h
después de la hipotermia. Por este motivo, utilizamos grupos sometidos a
hipotermia a partir de las 12 h.7,9,11 Pudimos observar la presencia
de la CIRBP en los controles, que se consideró como la expresión basal que
tiene el tejido nervioso del asta anterior de la médula. Obtuvimos un aumento
leve de la expresión de la CIRBP a las 12 h de la hipotermia. El fenómeno es
observable en la evaluación comparativa de densidades que se realizó tanto en
Western blot como en los preparados de inmunohistoquímica. También observamos
una localización diferente de la marca inmunofluorescente en los animales a las
12 h poshipotermia (nucléolo y citoplasma), donde se ve una aparente marca
nucleolar y la aparición de “grumos” citoplasmáticos positivos para la CIRBP.
En los tiempos iniciales, la marca se incrementa en el nucléolo y en el
citoplasma perinuclear, luego cae a nivel nucleolar, pero se incrementa en el
citoplasma en forma de grumos, así como también aumenta la expresión en el
neuropilo. Los resultados presentados tienen cierta similitud con lo publicado
previamente por nuestro laboratorio en los estudios de retina, donde se observa
el incremento de la CIRBP y la RBM3 en sus diversas capas a las 12, 24 y 48 h
posteriores a la aplicación de la hipotermia.10,27
En
resumen, la presencia de la CIRBP en la médula espinal a nivel torácico
(T8-T9-T10) se encuentra tanto en animales a temperatura ambiente como en
animales expuestos a hipotermia, su expresión es significativamente mayor en
los animales expuestos a hipotermia con una cinética de expresión y
localización diferente entre las 12, 24 y 48 h posteriores a la intervención.
Hasta la
fecha, no se ha publicado ninguna descripción de la expresión proteica ni la
localización de esta proteína en la médula espinal de modelos de hipotermia, lo
que afirma la originalidad de la tarea que estamos desarrollando. En este
modelo, por primera vez, se observan los efectos del frío y la expresión de las
proteínas inducidas por el frío a corto y mediano plazo, y podría ser de
utilidad para el estudio de patologías de la médula, aportando valiosa
información sobre los mecanismos fisiopatológicos que se desencadenan en el
paciente normal y en el sometido a hipotermia.
Sobre la
base de lo observado y desarrollado en nuestro laboratorio con este modelo,
podemos afirmar su utilidad para producir hipotermia sistémica a partir de la
exposición de los animales a un frío moderado (8 ºC de temperatura ambiente)
que disminuye la temperatura corporal en alrededor de 2 ºC, generando cambios
bioquímicos con un estímulo suficiente para aumentar la expresión de la CIRBP.
Las ventajas del modelo son: es no invasivo y
produce un estado de hipotermia global, transitorio y reversible, reproduciendo
lo que ocurre en situaciones de exposición al frío. Finalmente el costo de este
sistema y su complejidad son en extremo bajos, solo se requiere una cámara fría
(heladera) a 8 °C, una jaula y un cronómetro.
CONCLUSIÓN GENERAL
El modelo
de hipotermia sistémica presentado estimula el incremento de la CIRBP en la
médula espinal de ratas macho adultas, expresándose histológica y
molecularmente.
Dedicatoria: A la memoria de mi padre, Dr. Luis Aníbal Sarotto,
1935-2022.
Agradecimiento: Al Diseñador Sergio Zibaitis por su trabajo con
las imágenes.
Bibliografía
1.
National Spinal Cord Injury Statistical Center; Spinal Cord Injury Facts and Figures at a
Glance. University
of Alabama, Birmingham, Alabama; 2021. Disponible en: https://www.nscisc.uab.edu/public/SCI%20Facts%20and%20Figures%20at%20a%20Glance%20-%202021%20-%20Spanish.pdf
2.
Ministerio de Salud de la Nación Argentina, Anuario Estadístico Nacional Sobre Discapacidad del año 2013.
Disponible en: https://www.snr.gov.ar/publicacion
3.
Dorfman VB, Rey-Funes M, Bayona JC, López EM, Coirini H, Loidl CF. Nitric oxide system
alteration at spinal cord as a result of perinatal asphyxia is involved in
behavioral disabilities: hypothermia as preventive treatment. J Neurosci Res 2009;87(5):1260-9. https://doi.org/10.1002/jnr.21922
4.
Loidl CF. Short
and long term effects of perinatal asphyxia. Thesis. Netherlands: Maastricht
University; 1997.
5.
Loidl CF, De Vente J, van Dijk E, Vles SH, Steinbusch
H, Blanco C. Hypothermia during or after severe perinatal asphyxia prevents
increase in cyclic GMP-related nitric oxide levels in the newborn rat striatum.
Brain Res 1998;791(1-2):303-7. https://doi.org/10.1016/s0006-8993(98)00195-4
6.
Peña M, Rey-Funes M, Sarotto A, Loidl FC. Estudio del patrón migratorio
de neuronas corticofrontales que expresan reelina en la asfixia perinatal
experimental. Medicina (Buenos Aires)
2012;72(Supl II) Neurociencias 4 369 p. 157. Disponible en: https://medicinabuenosaires.com/demo/revistas/vol72-12/supl-2/53-252-SAIC-Resumenes72-2012.pdf
7.
Rey-Funes M, Ibarra ME, Dorfman VB, López EM, López-Costa JJ, Coirini H,
et al. Hypothermia prevents the development of ischemic
proliferative retinopathy induced by severe perinatal asphyxia. Exp Eye Res 2010;90(1):113-20. https://doi.org/10.1016/j.exer.2009.09.019
8.
Rey-Funes M, Ibarra M, Dorfman VB, Martinez-Murillo R, Martinez A,
Coirini H, et al. Hypothermia prevents nitric oxide system changes in
retina induced by severe perinatal asphyxia. J
Neurosci Res 2011;89(5):729-43. https://doi.org/10.1002/jnr.22556
9.
Rey-Funes M, Dorfman VB, Ibarra M, Peña E, Contartese DS, Goldstein J,
et al. Hypothermia prevents gliosis and angiogenesis
development in an experimental model of ischemic proliferative retinopathy. Invest Ophthalmol Vis Sci 2013;54(4):2836-46. https://doi.org/10.1167/iovs.12-11198
10.
Rey-Funes M, Contartese DS, Rolón F, Sarotto A, Dorfman VB, Loidl CF.
Efecto protector de la hipotermia en la retinopatía del prematuro (ROP)
experimental. Rol de las proteínas inducibles por frío. Arch Argent Oftalm 2016;(6):45-56. Disponible en: https://archivosoftalmologia.com.ar/index.php/revista/issue/view/17/13
11.
Rey-Funes M, Larrayoz IM, Contartese DS, Soliño M, Sarotto AJ, Bustelo
M, et al. Hypotermia prevents retinal damage generated by optic
nerve trauma in the rat. Sci Rep 2017;7(1):6966. https://doi.org/10.1038/s41598-017-07294-6
12.
Ekimova IV. Changes in the metabolic activity of
neurons in the anterior hypothalamic nuclei in rats during hyperthermia, fever,
and hypothermia. Neurosci Behav Physiol 2003;33(5):455-60. https://doi.org/10.1023/a:1023459100213
13.
Gisselsson LL, Matus A, Wieloch TJ. Actin
redistribution underlies the sparing effect of mild hypothermia on dendritic
spine morphology after in vitro ischemia. Cereb
Blood Flow Metab 2005;25(10):1346-55. https://doi.org/10.1038/sj.jcbfm.9600131
14.
Lei B, Adachi N, Arai T. The effect of hypothermia on
H2O2 production during ischemia and reperfusion: a microdialysis study in the
gerbil hippocampus. Neurosci Lett 1997;222(2):91-4. https://doi.org/10.1016/s0304-3940(97)13349-3
15.
Katz LM, Young AS, Frank JE, Wang Y, Park K. Regulated
hypothermia reduces brain oxidative stress after hypoxic-ischemia. Brain Res 2004;1017(1-2):85-91. https://doi.org/10.1016/j.brainres.2004.05.020
16.
Atkins CA, Oliva AA Jr, Alonso OF, Chen S, Bramlet HM,
Hu BR, et al. Hypothermia treatment potentiates DRK1/2 activation after
traumatic brain injury. Eur J Neurosci
2007;26(4):810-9. https://doi.org/10.1111/j.1460-9568.2007.05720.x
17.
Gunn AJ. Cerebral hypothermia for prevention of brain
injury following perinatal asphyxia. Curr Opin Pediatr 2000;12(2):111-5. https://doi.org/10.1097/00008480-200004000-00004
18.
Lo TP, Cho K-S, Garg MS, Lynch MP, Marcillo AE, et al. Systemic hypothermia
improves histological and functional outcome after cervical spinal cord
contusion in rats. J Comp Neurol 2009;514(5):433-48. https://doi.org/10.1002/cne.22014
19.
Shibuya S, Miyamoto O, Janjua NA, Itano T, Mori S,
Horimatsu H. Post-traumatic moderate systemic hypothermia reduces TUNEL
positive cells following spinal cord injury in rat. Spinal
Cord
2004;42(1):29-34. https://doi.org/10.1038/sj.sc.3101516
20.
Yu CG, Jimenez O, Marcillo AE, Weider B, Bangerter K, Dietrich WD, et
al. Beneficial
effects of modest systemic hypothermia on locomotor function and
histopathological damage following contusion induced spinal cord injury in
rats. J Neurosurg 2000;93(1 Suppl):85-93. https://doi.org/10.3171/spi.2000.93.1.0085
21.
Yu WR, Westergren H, Farooque M, Holtz A, Olsson Y.
Systemic hypothermia following compression injury of the rat spinal cord:
reduction of plasma protein extravasation demonstrated by immunohistochemistry.
Acta Neuropathol 1999;98(1):15–21. https://doi.org/10.1007/s004010051046
22.
Batchelor PE, Skeers P, Antonic A, Wills TE, Howells
DW, et al. Systematic review and meta-analysis of therapeutic hypothermia in
animal models of spinal cord injury. PLoS One 2013;8(8):e71317. https://doi.org/10.1371/journal.pone.007131
23.
Sonna LA, Fujita J, Gaffin SL, Lilly CM. Invited review: Effects of
heat and cold stress on mammalian gene expression. J Appl
Physiol (1985) 2002;92(4):17251742. https://doi.org/10.1152/japplphysiol.01143.2001
24.
Al-Fageeh MB, Smales CM. Control and regulation of the
cellular responses to cold shock: the responses in yeast and mammalian systems.
Biochem J 2006;397(2):247-59. https://doi.org/10.1042/BJ20060166
25.
Nishiyama H, Itoh K, Kaneko Y, Kishishita M, Yoshida
O, Fujita J. A glycine-rich RNA-binding protein mediating cold-inducible
suppression of mammalian cell growth. J Cell
Biol
1997;137(4):899-908. https://doi.org/10.1083/jcb.137.4.899
26.
Tong G, Endersfelder S, Rosenthal LM, Wollersheim S,
Sauer IM, Bührer C, et al. Effects of moderate and deep hypothermia on
RNA-binding proteins RBM3 and CIRP expressions in murine hippocampal brain
slices. Brain Res 2013; 1504:74-84. https://doi.org/10.1016/j.brainres.2013.01.041
27.
Rey-Funes M, Contartese DS, Peláez R, García-Sanmartín J, Narro-Íñiguez
J, Soliño M, et al. Hypothermic shock applied after perinatal asphyxia
prevents retinal damage in rats. Front Pharmacol 2021;12:651599. https://doi.org/10.3389/fphar.2021.651599
28.
Larrayoz IM, Rey-Funes M, Contartese DS, Rolón F, Sarotto A, Dorfman VB,
et al. Cold shock proteins are expressed in the retina
following exposure to low temperatures. PLoS One 2016;24;11(8):e0161458. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0161458
29.
Chip S, Zelmer A, Ogunshola OO, Felderhoff-Mueser U,
Nitsch C, Bührer C, et al. The RNA-binding protein RBM3 is involved in
hypothermia induced neuroprotection. Neurobiol Dis 2011;43(2):388-96. https://doi.org/10.1016/j.nbd.2011.04.010
30.
Zhang H-T, Xue J-H, Zhang Z-W, Kong H-B, Liu A-J, Li
S-C, et al. Cold-inducible RNA-binding protein inhibits neuron apoptosis
through the suppression of mitochondrial apoptosis. Brain Res 2015;1622:474-83. https://doi.org/10.1016/j.brainres.2015.07.004
31.
Zhang Y, Wu Y, Mao P, Li F, Han X, Zhang Y, et al. Cold-inducible RNA-binding
protein CIRP/hnRNP A18 regulates telomerase activity in a temperature-dependent
manner. Nucleic Acids Res 2016;29;44(2):761-75. https://doi.org/10.1093/nar/gkv1465
32.
Morrison SF. Central neural control of
thermoregulation and brown 5 adipose tissue. Auton
Neurosci
2016;196:14-24. https://doi.org/10.1016/j.autneu.2016.02.010
33. Andrews PJ, Sinclair HL,
Rodriguez A, Harris BA, Battison CG, et al. Hypothermia for intracranial
hypertension after traumatic brain injury. N
Engl J Med 2015;373(25):2403-12. https://doi.org/10.1056/NEJMoa1507581
34. Choi HA, Badjatia N, Mayer SA. Hypothermia for acute brain
injury--mechanisms and practical aspects. Nat
Rev Neurol 2012;8(4):214-22. https://doi.org/10.1038/nrneurol.2012.21
35.
Contartese DS, Rey-Funes M, Sarotto AJ, Loidl CF. Expresión de proteínas
inducidas por frío (CIRP y RBM3) en las retinas de ratas expuestas a
hipotermia. LIX Reunión Científica Anual de la Sociedad Argentina de
Investigación Clínica (SAIC), LXII Reunión Científica Anual de la Sociedad
Argentina de Inmunología (SAI). Mar del Plata, 2014.
36.
Rodrigo J, Peinado MA, Pedrosa A. Avances
en inmunocitoquímica y técnicas relacionadas. Jaen: Publicaciones de la
Universidad de Jaen; 1996.
37. Rodrigo J, Alonso D, Fernández
AP, Serrano J, Richart A, López JC, et al. Neuronal and inducible nitric oxide synthase
expression and protein nitration in rat cerebellum after oxygen and glucose
deprivation. Brain Res
2001;909(1-2):20-45. https://doi.org/10.1016/s0006-8993(01)02613-0
38. Wrathall JR. Spinal cord
injury models. J Neurotrauma
1992;9(suppl 1):129-34. PMID: 1588603
39. Fehlings MG, Tator CH. A
review of experimental models of acute spinal cord injury. En: Illis LS (ed). Spinal cord dysfunction: assessment. Oxford: Oxford University; 1988:3-43.
40. Poon PC, Gupta D, Shoichet
MS, Tator CH. Clip compression model is useful for thoracic spinal cord
injuries histologic and functional correlates. Spine (Phila PA 1976) 2007;32(25):2853-9. https://doi.org/10.1097/BRS.0b013e31815b7e6b
41. Shoichet M, Tator CH, Poon
P, Kang C, Baumann MD. Intrathecal drug delivery strategy is safe and
efficacious for localized delivery to the spinal cord. Prog Brain Res 2007;161:385-92. https://doi.org/10.1016/S0079-6123(06)61027-3
42.
Parent S, Mac-Thiong JM, Roy-Beaudry M, Sosa JF,
Labelle H. Spinal cord injury in the pediatric population: a systematic review
of the literature. J Neurotrauma 2011;28(8):1515-24. https://doi.org/10.1089/neu.2009.1153
43.
Kundi S, Bicknell R, Ahmed Z. Spinal cord injury:
current mammalian models. Am J Neurosci 2013;4(1):1-12. https://doi.org/10.3844/ajnsp.2013.1.12
44.
Cambria RP, Davison JK. Regional hypothermia for
prevention of spinal cord ischemic complications after thoracoabdominal aortic
surgery: experience with epidural cooling. Semin
Thorac Cardiovasc Surg 1998;10(1):61-5. https://doi.org/10.1016/s1043-0679(98)70020-6
45.
Bicknell CD, Riga CV, Wolfe JH. Prevention of
paraplegia during thoracoabdominal aortic aneurysm repair. Eur J Vasc Endovasc Surg 2009;37(6):654-60. https://doi.org/10.1016/j.ejvs.2009.02.008
46. Dietrich WD, III.
Therapeutic hypothermia for spinal cord injury. Crit Care Med 2009;37(7 Suppl):S238-S242. https://doi.org/10.1097/CCM.0b013e3181aa5d85
47.
Lleonart ME. A new generation of proto-oncogenes:
cold-inducible RNA binding proteins. Biochim Biophys Acta 2010;1805(1):43-52. https://doi.org/10.1016/j.bbcan.2009.11.001
48.
Liao Y, Tong L, Tang L, Wu S. The role of
cold-inducible RNA binding protein in cell stress response. Int J Cancer 2017;141(11):2164-73. https://doi.org/10.1002/ijc.30833
49.
Torres Montaner A. El cuerpo accesorio de Cajal. Rev Esp Patol 2002;35(4):529-32. Disponible en: https://www.xn--patologai2a.es/volumen35/vol35-num4/pdf%20patologia%2035-4/35-4-24.pdf
50.
Bazley FA, Pashai N, Kerr CL, All AH. The effects of
local and general hypothermia on temperature profiles of the central nervous system
following spinal cord injury in rats. Ther
Hypothermia Temp Manag 2014;4(3):115-24. https://doi.org/10.1089/ther.2014.0002
51. Badr El-Bialy. Hypothermia
in rat: Biochemical and pathological study. Int
J Cri & For Sci 2017;I:I, 22-30. Disponible en: https://biocoreopen.org/ijcf/Hypothermia-in-Rat-Biochemical-and-Pathological-Study.php
ORCID de M. Rey-Funes:
https://orcid.org/0000-0002-0213-3056
ORCID de A. Martínez:
https://orcid.org/0000-0003-4882-4044
ORCID de V. B.
Dorfman: https://orcid.org/0000-0002-7950-1400
ORCID de M. A.
Toscanini: https://orcid.org/0000-0001-9431-7794
ORCID de D.
Contartese: https://orcid.org/0000-0003-3690-264X
ORCID de C. F. Loidl:
https://orcid.org/0000-0001-6609-8969
ORCID de I. M.
Larráyoz: https://orcid.org/0000-0003-1629-152X
Recibido el
30-12-2021. Aceptado luego de la evaluación el 14-3-2022 • Dr. Aníbal J. Sarotto • sarotto@icloud.com
• https://orcid.org/0000-0002-2199-5524
Cómo citar este
artículo: Sarotto AJ, Rey-Funes M, Dorfman VB, Contartese D, Larráyoz IM, Martínez
A, Toscanini MA, Loidl CF. Expresión de proteínas inducibles por frío en la
médula espinal de rata sometida a hipotermia sistémica. Rev Asoc Argent Ortop Traumatol 2022;87(3):393-403. https://doi.org/10.15417/issn.1852-7434.2022.87.3.1488
Información del artículo
Identificación: https://doi.org/10.15417/issn.1852-7434.2022.87.3.1488
Fecha de publicación: Junio, 2022
Conflicto de intereses: Los autores no declaran conflictos de intereses.
Copyright: © 2022, Revista de la
Asociación Argentina de Ortopedia y Traumatología.
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