Cómo Podemos Estudiar las Enfermedades Metabólicas con Modelos Experimentales DRA. KARLA CARVAJAL LABORATORIO DE NUTRICIÓN EXPERIMENTAL

Transcripción

1 Cómo Podemos Estudiar las Enfermedades Metabólicas con Modelos Experimentales DRA. KARLA CARVAJAL LABORATORIO DE NUTRICIÓN EXPERIMENTAL

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3 Tendencia de causas de mortalidad y enfermedad en México. SSA/INEGI 2005.

4 Tendencia de causas de mortalidad y enfermedad en México. SSA/INEGI 2005.

5 Prot. C Reactiva Tabaquismo Obesidad Central/abdominal Hiperinsulinemia Hiperhomocistinemia Hipercoagulabilidad Riesgo Cardiovascular Diabetes tipo 2 Hipertensión Dislipidemia Hipertrigliceridemia Hipercolesterolemia Groop et al. Front Horm Res 1997; Intolerancia a la glucosa Historia Familiar EC. Microalbuminuria

6 EL SÍNDROME METABÓLICO Síndrome metabólico Diabetes tipo 2 RESISTENCIA A LA INSULINA Cardiopatía isquémica REMODELAJE METABÓLICO

7 No se sabe qué está pasando dentro de la célula que provoca el desarrollo de estas enfermedades No se cuenta con instrumentos de validación de nuevas terapias No se cuenta con marcadores que permitan dar seguimiento y conocer el estado de avance de la enfermedad. Falta de nuevos fármacos que actúen sobre diferentes blancos

8 El Animal de laboratorio es cualquier especie animal que se mantiene bajo condiciones determinadas y se utiliza con fines científicos Manifiesta las características del fenómeno que se quiere estudiar i.e. enfermedad Permite la manipulación controlada de estas características Permite la medición de respuestas de salida de manera accesible, confiable y precisa

9 MODIFICACIÓN DE PERFILES HORMONALES ASOCIADOS A SM (LEPTINA, ADIPONECTINA, TNF, IL6) Disminución de dislipidemias (hipercolesterolemia, hipertrigliceridemia) Disminución de niveles de glucosa plasmática Disminución de la resistencia a la insulina

10 INDUCCIÓN POR DIETAS, ACIDOS GRASOS, AZÚCAR, FRUCTOSA UTILIZACIÓN DE FÁRMACOS E INHIBIDORES METABÓLICOS (estreptozotocina, etamoxir, glutamato) MODELOS GÉNETICOS ESPONTÁNEOS ( SHR, Zucker) MODELOS TRANSGÉNICOS (ob/ob, db/db,)

11 INDUCCIÓN POR ALTO CONSUMO DE SACAROSA (30% EN EL AGUA DE BEBIDA)

12 Bioindexes Control MS 16 W MS 25 W a) Body weight (g) ± ± ± 17 *Visceral fat (g) 13.2 ± ± 3.2* 34.2±8* *Visceral fat / total weight (%) 2.9 ± ± 0.6* 10.8* *Adiponectin (mg/ml) 0.98 ± ± 0.44* nd *Triglycerides (mg/dl) * P ± ± 94* 278±16* SISTOLIC BLOOD PRESSURE (mm Hg) 108±5 120±9 145±12* a) Carvajal, J Hypertens, 1999 MODELO DE SÍNDROME METABÓLICO

13 0.5 Medición de parámetros de SM RESISTENCIA A LA INSULINA Clamp Euglicémico- Hiperinsulinémico 0.6 Sacarosa Control Glucosa Vinf ( mol Kg/min) * Insulina (18 mu/kg/min, flujo constante) Glucosa al 34 % flujo variable -10 min 0 min Cada punto en la curva representa la media ± DE de 6 experimentos. *p<0.001 a partir de los 40 minutos.

14 EXPRESIÓN DE LOS COMPONENTES DE LA VIA DE SEÑALIZACIÓN DE LA AMPK EXPRESIÓN GENÉTICA

15 CAMBIOS EN LA EXPRESIÓN GENÉTICA DE LAS ISOFORMAS DE AMPKα EN RATAS CON SÍNDROME METABÓLICO AMPKα1 AMPK 1 AMPKα2 AMPK 6 0,6 5 *** 0,5 mrna AMPK alpha 1 (arbitrary units) *** mrna AMPK alpha 2 (arbitrary units) 0,4 0,3 0,2 * *** 1 0 ** *** Heart ME Liver TA 0,1 0,0 Heart ME Liver TA Control HTG **p<0.005 ***p<0,001 Control HTG *p<0.05 ***p<0,001 EL SÍNDROME METABÓLICO MODIFICA LA EXPRESIÓN DE RNAm DE LAS ISOFORMAS 1 Y 2

16 OBTENCIÓN DE CÉLULAS AISLADAS DE DIFERENTES ÓRGANOS PARA VER RESPUESTAS DIFERENCIALES

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18 Registro de transitorios de Ca 2+ inducidos por estimulación eléctrica Incubar con 10 µm Fluo4 AM 30min 1 mm de NAC Aislamiento de cardiomiocitos 10 pulsos 20 V, 1 Hz

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20 Índice de Trabajo Mecánico (% del Basal) 100 CasIIIEa ( M) 0 1 ITC (mmhg*latido*min -1 )= Presión Max Presión Min * FC Tiempo (min) Consumo de Oxígeno = % Solución saturada - % Salida del corazón

21 Indice de Trabajo Mecánico (% del basal) IC 50 = CasIIIEa ( M) Concentración inhibitoria media de la nueva Casiopeína Vs otras reportadas previamente. La casiopeína IIIEa fue de 5-10 veces más tóxica que las previamente reportadas. Concentración Inhibitoria Media (µm) IIGly 5.2 ± 0.2 IIIia 9.4 ± 0.2 IIIEa 1.2 ±

22 Ciclos de vida largos Dietas o fármacos inductores de alto costo Instrumentos de monitoreo onerosos Variables de salida multifactoriales Presencia de variables confusoras

23 Es una especia de nematodo de vida libre rabdítido de la familia Rhabditidaeque, mide aproximadamente 1 mm de longitud, y vive en ambientes templados. Ha sido un importante modelo de estudio para la biología, muy especialmente la genética del desarrollo, a partir de los años 70.

24 Es un modelo suficientemente complejo y suficientemente sencillo para el estudio del metabolismo celular implicado en el síndrome metabólico Su genoma está totalmente caracterízado, estudiado y utilizado Relativamente es fácil de manipular en el laboratorio Responde a cambios metabólicos como dietas, estrés, factores ambientales. Su cultivo y mantenimiento es bastante modesto

25 No posee órganos ni sistemas afectados en el síndrome metabólico (sistema cardiovascular) No presenta un sistema de transporte y manejo de lípidos tan complejo como el mamíferos (lipoproteínas, síntesis de colesterol) Solo puede ser alimentado con carbohidratos sencillos.

26 Periodos de tiempo de desarrollo cortos (alrededor de 3 días) Los estudios de la genética del nematodo C. elegans pueden aportar valiosa información para el estudio de la obesidad humana Comparte componentes de diversas vías metabólicas con los mamíferos incluyendo al hombre Permite el análisis de la acumulación de lípidos in vivo Fácil manipulación genética. Simultanea manipulación de múltiples genes.

27 Insulina y TGF-β daf-7, ins-1, mtor Serotonina, dopamina y glutamato Tph-1, ser-1, ser-7 AMPK aak-1 y 2, aakb-1 y 2, daf- 15, let-363 SREBP sbp-1

28 C elegans como modelo de estudio de señalización celular en síndrome metabólico Relative 50 0 Control 100mM Glucose 100mM Glucose/50mM Metformin Contenido de lípidos intracelulares y su modificación por activación de AMPK

29 C elegans como modelo de estudio de señalización celular en síndrome metabólico Oxygen consumption * respiration/protein (%) * 20 0 Control 100mM Glucose 50mM Metformin 100mM Glucose/50mM Metformin La activación de AMPK estimula el metabolismo mitocondrial y restaura la inhibición producida por concentraciones altas de glucosa

30 C elegans como modelo de estudio de señalización celular en síndrome metabólico Sbp-1 sbp-1 3,0 2,5 * mrna sbp-1 (arbitrary units) 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 Control + Glucose 100mM Concentraciones altas de glucosa modifican la expresión de la cascada de señalización en la síntesis de lípidos en C. elegans

31 Gracias