Cíbridos transmitocondriales como modelo in vitro para estudiar la asociación existente entre el ADN mitocondrial y la patología artrósica

Abstract

[Resumen] La artrosis es una patología compleja que se origina debido a la pérdida del equilibrio entre los procesos anabólicos y catabólicos, desencadenando la modificación anatómica y la alteración fisiológica de la función articular. En los últimos años se ha establecido una relación entre la función mitocondrial, su genoma y la incidencia y/o progresión de esta patología. Hoy en día el uso de modelos celulares como los cíbridos transmitocondriales que se caracterizan por presentar un mismo fondo nuclear pero diferente genoma mitocondrial, resultan esenciales para estudiar el papel de la mitocondria en patologías complejas como la artrosis. El objetivo de esta tesis fue la generación de células carentes de genoma mitocondrial, así como la generación de cíbridos portadores de los haplogrupos de ADNmt H y J de individuos sanos y artrósicos para analizar de qué manera la función mitocondrial está relacionada con mecanismos que conllevan a la alteración del cartílago articular. El análisis de parámetros relacionados con el desarrollo de esta patología como el estrés oxidativo, apoptosis, autofagia o el metabolismo glucolítico y lipídico, nos permitió demostrar la relevancia de las mitocondrias funcionales en la fisiopatología de la artrosis. Los resultados obtenidos pusieron de manifiesto la existencia de diferencias entre los cíbridos portadores de diferentes ADN mitocondriales tanto a nivel funcional como molecular.

[Resumo] A artrose é unha patoloxía complexa que se orixina debido á perda do equilibrio entre os procesos anabólicos e catabólicos, desencadeando a modificación anatómica e a alteración fisiolóxica da función articular. Nos últimos anos, estableceuse unha relación entre a función da mitocondria, o seu xenoma e a incidencia e/o progresión de esta patoloxía. Hoxe en día, o uso de modelos celulares como os cíbridos transmitocondriais que caracterízanse por ter o mesmo fondo nuclear pero diferente xenoma mitocondriai, permiten estudar o papel da mitocondria en patoloxías complexas coma a artrose. O obxectivo desta tese foi a xeración de células carentes de xenoma mitocondriai e a xeración de cíbridos portadores dos haplogrupos H e J de individuos sans e artríticos para analizar de que maneira a función mitocondriai pódese relacionar cos mecanismos que levan á alteración da cartilaxe articular. A análise de parámetros que relacionáronse có desenvolvemento desta patoloxía coma o estrés oxidábel, apoptose, autofaxia ou o metabolismo da glucosa e dos lípidos, demostrou a relevancia das mitocondrias funcionais na fisiopatoloxía da artrose. Os resultados presentados nesta tese puxeron de manifesto as diferenzas entre os cíbridos orixinados a partir de diferentes xenomas mitocondriais tanto ó nivel funcional coma molecular.

[Abstract] Osteoarthritis is a complex disease in which an imbalance between anabolic and catabolic processes leads to the anatomical and physiological alteration of the joint function. During the last years, mitochondrial function and genome have been associated with the incidence and/or progression of osteoarthritis. Nowadays, cell models such as transmitochondrial cybrids, which have the same nuclear background but different mitochondrial genome, are a useful tool to study the role of mitochondria in complex diseases like osteoarthritis. The aim of this thesis was to generate cells without mitochondrial genome and to establish transmitochondrial cybrids carrying the H and J haplogroups from healthy and osteoarthritic donors. This allowed us to study how the mitochondrial function may be related to mechanisms that initiate molecular alterations at the joint. Analyzing the parameters that have been related to osteoarthritis development, like oxidative stress, apoptosis, autophagy, glucose and fatty acid metabolism, we could demonstrate the relevance of functional mitochondria in the pathophysiology of osteoarthritis. To conclude, the results presented in this thesis showed that cybrids carrying different mitochondria genomes responded differently at functional and molecular levels.