Efecto del ejercicio físico sobre la vía creb/mecp2 en hipotálamo : contribución al balance energético corporal

Abstract

El balance energético corporal y su regulación son fundamentales para la homeostasis metabólica y la salud, siendo el hipotálamo un centro regulador clave en este proceso. Se destaca la interacción entre las neuronas AgRP y POMC del núcleo arcuato (ARC) y el receptor MC4R presente en neuronas del núcleo paraventricular (PVN) en la regulación del apetito y la saciedad. La obesidad y el sedentarismo afectan esta regulación, con importantes implicaciones para la salud pública. El ejercicio físico se reconoce como un modulador positivo de la homeostasis energética, además se ha descrito como un regulador de la plasticidad neuronal, influyendo en la liberación de factores como el factor de crecimiento IGF-1 y en la activación del factor de transcripción CREB1, conocido por su papel en la expresión de genes relacionados con la plasticidad sináptica y el neurodesarrollo en cerebro. Así también se ha planteado que el ejercicio físico puede revertir defectos en la plasticidad del cerebro. Por otro lado, MeCP2 es una proteína maestra del desarrollo neuronal, se ha descrito que MeCP2 fosforilado en serina 421 (p-MeCP2 s421) actúa como represor transcripcional de algunos de los genes relacionados con la plasticidad sináptica, como BDNF y SHANK3. Por otra parte, MeCP2 fosforilado en serina 80 (p-MeCP2 s80) se ha descrito como un activador transcripcional de genes asociados a plasticidad sináptica, que funciona en conjunto con CREB1. Los ratones MeCP2-KO muestran una disminución en los niveles de BDNF y una deficiente arquitectura neuronal, asociada a una disminución de proteínas de la dinámica dendrítica como PSD95, Vglut2, SHANK3 SYNPO y MAP2, lo que sugiere que el papel de MeCP2 en esta vía de transcripción de CREB1 aún no se comprende completamente y es más complejo de lo que se cree. El presente estudio, se enfoca en investigar el efecto del ejercicio físico en los niveles de fosforilación de MeCP2 en las dos serinas descritas anteriormente y de CREB1 en serina 133 y su impacto en la estructura neuronal del hipotálamo. Se plantea la necesidad de protocolos de extracción y lisis óptimos para investigar esta relación en ratones entrenados. Este análisis busca proporcionar una comprensión más profunda de los mecanismos subyacentes a la relación entre el ejercicio físico y la activación de mecanismos que promueven la plasticidad neuronal en el hipotálamo.

Energy balance and its regulation are fundamental for metabolic health, with the hypothalamus being a key regulatory center in this process. The interaction between AgRP and POMC neurons in the arcuate nucleus (ARC) and the MC4R receptor present in the paraventricular nucleus (PVN) in the regulation of appetite and satiety, is highlighted. Obesity and sedentary lifestyle affect this regulation, with important implications for public health. Physical exercise is recognized as a positive modulator of energy homeostasis, and it has also been described as a regulator of neuronal plasticity, influencing the release of factors such as insulin-like growth factor 1 (IGF-1) and the activation of the transcription factor CREB1, known for its role in the expression of genes related to synaptic plasticity and neurodevelopment in the brain. It has also been suggested that physical exercise can reverse defects in brain plasticity. On the other hand, MeCP2 is a master protein of neuronal development; it has been described that MeCP2 phosphorylated on serine 421 (p-MeCP2 s421) acts as a transcriptional repressor of some of the genes related to synaptic plasticity, such as BDNF and SHANK3. Moreover, MeCP2 phosphorylated on serine 80 (p-MeCP2 s80) has been described as a transcriptional activator of genes assoxiatedassociated with synaptic plasticity, which functions in conjunction with CREB1. MeCP2-KO mice show a decrease in BDNF levels and poor neuronal architecture, associated with a decrease in dendritic dynamics proteins such as PSD95, Vglut2, SHANK3, SYNPO, and MAP2, suggesting that the role of MeCP2 in this CREB1 transcription pathway is not yet fully understood and is more complex than believed. The present study focuses on investigating the effect of physical exercise on the phosphorylation levels of MeCP2 described above and CREB1 in serine 133 and its impact on the neuronal structure of the hypothalamus. The need for optimal extraction and lysis protocols is raised to investigate this relationship in trained mice. This analysis seeks to provide a deeper understanding of the mechanisms underlying the relationship between physical exercise and the activation of mechanisms that promote neuronal plasticity in the hypothalamus.