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Se ha demostrado que la administración oral de ácido ursodeoxicólico (AUDC), un ácido biliar hidrofílico, mejora los índices clínicos y bioquímicos en varias enfermedades hepáticas. A pesar de su eficacia clínica, se desconocen los mecanismos por los cuales el AUDC mejora la función del hígado durante la colestasis. Es sabido que la acumulación de ácidos biliares hidrofílicos dentro del hepatocito tiene un papel central en el daño hepático durante la colestasis. La citotoxicidad de estos ácidos hacia las células hepáticas y otras ha sido atribuida a sus propiedades detergentes y a su capacidad de desorganizar las membranas. Además, se cree que la retención de ácidos biliares tóxicos dispara la apoptosis del hepatocito tanto in vitro como in vivo. Se ha propuesto que el efecto citoprotector del AUDC no depende sólo del simple desplazamiento de los ácidos biliares tóxicos acumulados en el hígado, sino que incluye un efecto inhibitorio directo sobre la apoptosis del hepatocito. Por ejemplo, el AUDC inhibe significativamente el daño a la membrana mitocondrial y, particularmente, la transición de permeabilidad mitocondrial (TPM) inducida por los ácidos biliares hidrofóbicos en las mitocondrias aisladas. Hemos demostrado que el AUDC desempeña un papel único en la modulación del umbral apoptótico en las células hepáticas y no hepáticas de varios agentes inductores distintos de los ácidos biliares. Estas observaciones sugieren que en la regulación de la apoptosis por AUDC interviene un mecanismo que involucra a la función mitocondrial.La apoptosis es una forma silenciosa de muerte celular caracterizada por cambios morfológicos y bioquímicos distintivos, que incluyen contracción celular, pérdida de contactos intercelulares, condensación progresiva de la cromatina y el citoplasma y fragmentación nuclear subsiguiente. Estos procesos culminan en la formación de cuerpos apoptóticos formados por fragmentos nucleares y organelas celulares intactas rodeadas de membrana plasmática. En muchos organismos, la muerte celular por apoptosis es crítica para la remoción de células dañadas, envejecidas o no deseadas. Cuando existe un mal funcionamiento de esta forma de muerte celular, un nivel muy bajo de apoptosis puede producir trastornos tales como cáncer o enfermedades autoinmunes. Por el contrario, el aumento de la apoptosis se asocia con varias enfermedades cínicas incluyendo los trastornos neurodegenerativos y el envejecimiento.Las mitocondrias tienen un papel importante en la muerte por apoptosis, ya que contribuyen a la activación de la caspasa al liberar citocromo c y otros activadores al citoplasma. Los miembros de la familia Bcl-2 son reguladores críticos de esta actividad mitocondrial. El involucramiento de las mitocondrias en la apoptosis tiene consecuencias importantes para nuestra ­7É3 comprensión de la fisiología normal de la muerte celular, su desregulación en la enfermedad y el desarrollo de drogas citotóxicas y citoprotectoras. Actualmente parece que las mitocondrias constituyen factores esenciales tanto en la inducción como en la supresión de la muerte celular. El objetivo de esta reseña es dilucidar un mecanismo hasta ahora desconocido por el cual el AUDC mejora la función celular. Además, se discutirá el papel de la membrana mitocondrial como un efector clave en el daño celular asociado a la apoptosis. Finalmente, se examinará el mecanismo por el cual el AUDC regula la perturbación de la membrana mitocondrial durante la muerte celular inducida por distintos agentes apoptóticos.Papel de las perturbaciones de la membrana mitocondrial en la apoptosisEs ampliamente reconocido que las alteraciones de la función mitocondrial tienen un papel clave en la apoptosis de varios tipos celulares. En particular, la TPM, caracterizada por una rápida permeabilidad de las mitocondrias a los solutos de bajo peso molecular, aumento del volumen mitocondrial y colapso del potencial transmembrana mitocondrial (PTM), ha sido implicada como mecanismo de muerte celular. El cambio en el potencial de membrana es producido por la incapacidad del canal aniónico traslocador de nucleótidos de adenina dependiente de voltaje de mantener el intercambio ATP/ADP y una respiración acoplada sostenida. Esto lleva a la producción de especies reactivas del oxígeno, incluyendo anión superóxido y peróxidos, y a la posterior liberación de proteínas mitocondriales. La apertura del poro de TPM puede verse influenciada por varios parámetros, muchos de ellos asociados con la apoptosis, incluyendo las especies reactivas del oxígeno, la activación de la caspasa, la participación de proteínas proapoptóticas y antiapoptóticas de la familia Bcl-2, y el aumento sostenido del nivel citosólico de calcio, lo cual lleva a una cascada autoamplificante.El papel central de la mitocondria fue sugerido inicialmente en los sistemas libres de células utilizando extractos de huevo de Xenopus en los que se halló que la condensación nuclear y la fragmentación del ADN son dependientes de la mitocondria y más específicamente de su citocromo c. En las células intactas, el citocromo c pasa de la mitocondria al citosol durante la apoptosis en un proceso que puede ser inhibido por Bcl-2 o Bcl-X_L. Dependiendo del tipo celular, la liberación de citocromo c puede producir la muerte de la célula por una vía apoptótica que involucra la activación de la caspasa mediada por Apaf-1 o por necrosis debido al colapso del transporte electrónico. Se ha demostrado que Bcl-2 también previene la muerte celular por un mecanismo independiente de la caspasa.Los mecanismos moleculares de liberación de proteínas activadoras de la caspasa desde la mitocondria hacia el citosol están comenzando a aclararse. Se ha propuesto que la apertura del poro de TPM lleva al colapso del potencial transmembrana interno, la expansión de la matriz y la consecuente ruptura de la membrana externa. Los inhibidores del poro de TPM previenen la apoptosis en aglunos sistemas, lo cual indica que la TPM tiene un papel central en los procesos apoptóticos. Más aún, Bax interacciona ­7É3 directamente con los poros de TPM en mitocondrias aisladas para inducir transición de permeabilidad y liberación de citocromo c. En cambio, otros estudios han provisto evidencias de que la liberación de citocromo c y la activación de la caspasa pueden ocurrir con anterioridad a cualquier despolarización mitocondrial detectable e independientemente de ella, lo cual implica que la apertura de los poros de transición de permeabilidad es un proceso posterior a la activación de la caspasa. Por lo tanto, el egreso de citocromo c también ocurriría por un mecanismo independiente del poro de TPM. Se ha demostrado que la sobreexpresión de Bax dispara la liberación de citocromo c en ditintos tipos celulares en forma independiente de la TPM.El ácido ursodeoxicólico previene la apoptosis al inhibir la despolarización de la membrana mitocondrial y la formación de canales.Aún no se ha dilucidado por completo el mecanismo preciso por el cual el AUDC bloquea la perturbación de la membrana mitocondrial y, particularmente, la TPM asociada a la apoptosis. Sin embargo, recientemente hemos demostrado que la administración oral de ácidos biliares tóxicos a las ratas induce apoptosis en el hígado y que este efecto es inhibido en parte in vivo por AUDC al prevenir la translocación de la proteína proapoptótica Bax desde el citosol hacia la mitocondria. Luego extendimos nuestros estudios para demostrar que el AUDC desempeña un papel único en la modulación del umbral apoptótico de varios agentes que actúan por diferentes vías apoptóticas, tanto en células hepáticas como en no hepáticas. A diferencia de los efectos producidos por los ácidos biliares hidrofóbicos, las células expuestas a AUDC solo no exhibieron cambios apoptóticos significativos. Sin embargo, cuando se lo combinó con ácido deoxicólico, el AUDC inhibió casi por completo las alteraciones morfológicas producidas por este ácido biliar hidrofóbico en los hepatocitos primarios de rata y en células HuH-7. Además, el AUDC inhibió la apoptosis inducida por etanol, factor de crecimiento transformante ß1, anticuerpos anti-Fas y ácido okadaico, sugiriendo un mecanismo común a las diferentes vías apoptóticas. Notablemente, el AUDC fue igualmente protector contra estos agentes apoptóticos en células no hepáticas, tales como Saos-2, HeLa y Cos-7. Al menos una explicación para este efecto antiapoptótico ubicuo parece involucrar a la membrana mitocondrial. Los datos obtenidos de estudios con mitocondrias aisladas y los análisis de células enteras por citofluorometría demostraron que los cambios en el PTM y en la producción de especies reactivas del oxígeno durante la apoptosis inducida por distintos agentes son prevenidas parcialmente por el AUDC. Recientemente hemos extendido nuestros estudios para caracterizar en mayor profundidad el mecanismo molecular responsable de las propiedades antiapoptóticas del AUDC. Realizamos varios experimentos in vitro en hepatocitos de rata en los que se indujo apoptosis por ácido deoxicólico, factor de crecimiento transformante ß1 y ácido okadaico. En esos estudios, hemos demostrado que cada uno de estos agentes puede disparar la liberación de citocromo c por la mitocondria, lo cual a su vez induce la activación de la caspasa-3 citosólica y el clivaje de la enzima nuclear poli(ADP-ribosa) polimerasa. Además, ­7É3 el inicio de la TPM precede claramente a estos eventos apopotóticos y es necesario para que ocurran. Los agentes apoptóticos pueden causar traslocación de la proteína proapoptótica Bax desde el citosol hacia la mitocondria, donde dispara la liberación de citocromo c.El AUDC previno la secreción de citocromo c por la mitocondria y la subsiguiente activación de la caspasa, el clivaje de la poli(ADP-ribosa) polimerasa y la fragmentación nuclear. Esta propiedad única del AUDC y de sus conjugados de taurina y glicina no se relaciona con su hidrofobicidad, ya que este efecto protector no se observa con el ácido hiodesoxicólico ni con el taurocólico. Los efectos protectores del AUDC conjugado a glicina también han sido corroborados en un informe reciente, en el que se indujo apoptosis con beauvericina en la línea celular H69 de colangiocitos humanos.Nuestros resultados sugieren que los eventos apoptóticos normales son modulados específicamente por el AUDC. Este ácido biliar hidrofílico puede actuar previniendo tanto la dilatación como la formación de canales de la membrana mitocondrial. De hecho, la incubación de células con AUDC produjo una inhibición parcial de la despolarización mitocondrial inducida con los agentes apoptóticos. El pretratamiento de las mitocondrias aisladas con AUDC inhibió la TPM inducida por ácido desoxicólico e incrementó significativamente el número de mitocondrias intactas, lo cual implica que la acción directa del AUDC es el bloqueo de la apertura del megaporo. Además, el AUDC inhibió parcialmente la traslocación de Bax desde el citosol hacia la membrana mitocondrial. Resta por determinar si este efecto se debe a una interacción directa o indirecta con la proteína Bax. Recientemente se ha informado que el cambio conformacional de Bax inducido por Bid es el responsable de la liberación de citocromo c mitocondrial durante la apoptosis. Se ha sugerido que Bax actúa directamente por desestabilización de la capa bilipídica de la membrana mitocondrial externa, promoviendo la formación de un poro apoptótico y la consiguiente salida de proteínas tales como el citocromo c. El efecto estabilizador del AUDC sobre las membranas podría contrarrestar tal acción.En conclusión, los mecanimos protectores del AUDC parecen involucrar una inhibición directa de la despolarización mitocondrial a través de la prevención de la TPM, así como una modulación de la formación de canales sobre la membrana mitocondrial asociada a la traslocación de la proteína Bax. Al igual que la proteína antiapoptótica Bcl-2, el AUDC parece modular la muerte celular a distintos niveles, lo cual sugiere un papel central de este ácido biliar en la regulación de la apoptosis. Es bien sabido que el AUDC es un agente terapéutico eficaz en el tratamiento de ciertas patologías hepáticas. Tal vez sea tiempo de considerar también el papel terapéutico del AUDC en enfermedades no hepáticas en las que el incremento de la apoptosis contribuye a la patogénesis.