Respuesta proliferativa a la hipoxia y expresión génica de progenitores eritroides aislados de habitantes de altura andinos con Mal de Montaña Crónico

Abstract

La característica principal del Mal de Montaña Crónico (MMC) es la eritrocitosis excesiva (EE) que se define como el exceso del número de glóbulos rojos y una elevada concentración de hemoglobina (Hb; Hb≥21g/dl en hombres y ≥19g/dl en mujeres). El MMC es síndrome clínico altamente prevalente en regiones andinas ubicadas a más de 2500msnm, y aquellos que la padecen son considerados mal adaptados a la vida en hipoxia crónica. Se sabe que, en promedio, alrededor del 25% de varones residentes a más de 4000msnm en los Andes centrales son afectados por EE. La hipoxemia es el principal estímulo para el desarrollo de EE, sin embargo, existe controversia acerca de los mecanismos que subyacen la aparición de esta condición. Es por ello por lo que surge la necesidad de investigar el efecto de la hipoxia a nivel celular con el fin de identificar potenciales vías de señalización que podrían estar involucradas en el desarrollo de la EE. Estudios realizados en células madre pluripotentes inducidas (iPSCs, por sus siglas en inglés) derivadas de células de nativos de altura que padecen de MMC han permitido identificar genes reguladores de la eritropoyesis, que podrían explicar la exagerada respuesta eritropoyética. Sin embargo, aún se desconoce la respuesta fisiológica de células nativas de individuos con MMC ante el estímulo hipóxico. El objetivo principal del presente estudio consistió en evaluar la respuesta proliferativa de células progenitoras eritroides (BFU-E) de nativos de altura con MMC y nativos de altura sanos y su sensibilidad hacia eritropoyetina (Epo) bajo condiciones de hipoxia y normoxia. Adicionalmente, se buscó determinar los niveles de expresión de ARNm de EpoR, Epo, SENP1 y GATA1. Las colonias BFU-E de individuos con MMC presentaron una mayor respuesta proliferativa y una mayor sensibilidad hacia Epo en comparación con las BFU-E de los individuos que no padecen de MMC; asimismo, las células de individuos con MMC mostraron mayor expresión de EpoR, SENP1 y GATA1. Nuestros resultados sugieren que la EE se manifiesta en nativos de altura que padecen de MMC debido a que las células progenitoras eritroides de estos sujetos presentan mayor sensibilidad a Epo en condiciones hipóxicas, favoreciendo la proliferación excesiva de células de linaje eritroide; lo cual también está relacionado a la mayor expresión de genes eritropoyéticos en estas células.

The main sign of Chronic Mountain Sickness (CMS) is excessive erythrocytosis (EE), which is defined as an excessive number of red blood cells and hemoglobin (Hb) concentration (Hb; Hb≥21g/dL in men and ≥19g/dL in women). CMS is a highly prevalent clinical syndrome in Andean regions located at more than 2500 m, and those who suffer from it are considered maladapted to life in chronic hypoxia. On average, about 25% of males living above 4000m in the central Andes are affected by EE. Hypoxemia is the main stimulus for the development of EE; however, the underlying mechanisms for the progression of this condition are still controversial. Therefore, it becomes necessary to investigate the effect of hypoxia at the cellular level to identify potential pathways that could be involved in the development of EE. Studies on erythroid progenitors derived from induced pluripotent stem cells (iPSCs) obtained from CMS highlanders’ cells, have identified genes that regulate the erythropoietic process that could explain the exaggerated erythropoietic response. However, the physiological responses of native CMS cells to hypoxia are still unclear. The aim of the present study is to evaluate the proliferative response and Epo-sensitivity under hypoxic and normoxic conditions of erythroid progenitor cells (BFU-E) of CMS and healthy highlanders. Additionally, mRNA expression levels of the erythropoietic-relevant genes EpoR, SENP1 and GATA1 was investigated. CMS BFU-E colonies showed greater proliferative response, increased Epo-sensitivity, and increased mRNA expression for EpoR, SENP1 and GATA1, when compared to BFU-E cells from healthy subjects. Our results suggest that CMS highlanders develop EE because their erythroid progenitor cells are more sensitive to Epo under hypoxic conditions, promoting the excessive proliferation of erythroid cells which could also be associated to the augmented expression of erythropoietic genes in these cells.