Activación del metabolismo energético del ratón mediante el tratamiento con resveratrol o genisteína
- Autores: Lucía Gimeno-Mallench
- Directores de la Tesis: José Viña Ribes (dir. tes.), Consuelo Borrás Blasco (codir. tes.), Juan Gambini Buchón (codir. tes.)
- Lectura: En la Universitat de València ( España ) en 2018
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Reinald Pamplona (presid.), Gloria Olaso (secret.), Cristina Andrés Lacueva (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Fisiología por la Universitat de València (Estudi General)
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: TESEO
- Resumen
En los últimos años son muchos los estudios que se han realizado para evaluar las propiedades de los compuestos naturales en ciertas patologías, y como alguna de sus moléculas son capaces de modificar parámetros metabólicos en estados fisiopatológicos, causados por una enfermedad como la diabetes, obesidad e incuso cáncer, que tiene un gran componente metabólico. Es por ello que estudiar el efecto de los polifenoles, resveratrol o genisteína, puede ser de gran interés para comprender el mecanismo de acción mediante el cual inducen variaciones en el metabolismo.
Son diversos los autores que han descrito que el resveratrol afecta el metabolismo energético y sirve como un mimético de restricción calórica, al menos en modelos animales de obesidad. Los hallazgos de nuestro estudio en animales sanos y con una dieta estándar muestran una diminución de la producción de CO2, lo que conllevó a una disminución del CR, tras el tratamiento con resveratrol.
Varios estudios en animales han demostrado que la genisteína reduce la ingesta de alimentos, el peso corporal y la masa de células adiposas en ratones hembras ovariectomizadas. Por ello determinamos si el tratamiento con genisteína inducía cambios en el gasto energético mediante la determinación del CR y vimos que la genisteína disminuyó el VCO2 producido y del VO2 consumido, sin producir cambios en el CR.
Tras observar variaciones en el VCO2 producido y del VO2 consumido de los ratones, después del tratamiento intraperitoneal de resveratrol o genisteína, pensamos que dicho cambios podían estar asociados con cambios en el metabolismo glucídico. Ya que estudios previos han evidenciado que el resveratrol induce cambios en el metabolismo glucídico mediados por Akt, y que dicha proteína aumenta la expresión de GLUT1, y activa la hexoquinasa y PFK-1.
Tras el tratamiento con los polifenoles, resveratrol o genisteína, no obtuvimos resultados similares, a los descritos en la bibliografía, en los niveles de Akt y PFK-1. Aunque nuestros resultados no concuerdan con los estudios realizados in vitro la acción que los polifenoles ejercen sobre la Akt y la actividad de la PFK, así como las consecuentes modificaciones en la glucolisis. La utilización de los polifenoles como inductores de modificaciones en el metabolismo glucídico parece ser un objetivo prometedor.
Recientemente se ha visto que ciertos compuestos naturales pueden prevenir y tratar enfermedades a través de la activación de AMPK. En nuestros estudios vimos que el tratamiento de los ratones con resveratrol aumentó los valores de expresión de AMPKα tanto en hígado, gastrocnemio como tejido adiposo. Así como los niveles proteicos de AMPKα y pAMPKα en hígado. Por otra parte, diferentes autores han descrito que la genisteína activa a AMPK indirectamente y observamos que en tejido adiposo se indujo un aumento de la expresión de AMPK.
Posteriormente, comprobamos si el aumento de AMPK tras el tratamiento con resveratrol o genisteína se extendía a un incremento en la oxidación de ácidos grasos en los diferentes tejidos determinando los niveles de ACC1. Ya que este esta vía de señalización disminuye la concentración de malonil-CoA, lo que conlleva a un aumento de la oxidación de ácidos grasos. Solamente en gastrocnemio ambos polifenoles disminuyeron los niveles de mRNA de ACC1. Aunque el efecto en el grupo de resveratrol si que se observa en los tres tejidos, no solo en la expresión de mRNA sino que además el resveratrol también disminuye los niveles de proteína en hígado. Lo cual ha sido estudiado tanto por Andrade y colaboradores como por Baur y colaboradores, que describieron una disminución de la expresión de ACC, aunque en ambos estudios a diferencia del nuestro los ratones además de recibir una suplementación con resveratrol eran alimentados con una dieta con un alto contenido en grasa o calorías .
Por otra parte, ciertos estudios como han visto que las proteínas de la soja produjeron un aumento significativo en ACC fosforilada en el músculo esquelético en ratas obesas.
Ya que ACC cataliza la reacción de síntesis de malonil-CoA, analizamos la concentración de malonil-CoA tras el tratamiento con los polifenoles estudiados. Los resultados obtenidos muestran que el resveratrol o la genisteína conllevan una disminución de la concentración de malonil. Esto nos lleva a pensar que los polifenoles, inhiben la enzima ACC y produce una disminución de los niveles de malonil-CoA.
Para determinar si había un aumento de la oxidación de los ácidos grasos analizamos la expresión de la acil-CoA sintetasa de cadena larga ya que este enzima es la encargada de activar y por tanto dirigir los ácidos grasos de cadena larga hacia la β-oxidación y vimos que el resveratrol aumentó en los niveles de mRNA de ACSL, mientras que no hay diferencias significativas tras el tratamiento con genisteína.
Tras ello, estudiamos el transporte de ácidos grasos hacia la matriz mitocondrial ya que diversos autores destacan el papel del resveratrol sobre el sistema transportador de carnitina y la lipolisis. Así pues en nuestro estudio pudimos ver que los niveles carnitina palmitoil transferasa (CPT-1) y carnitina-acil-carnitina traslocasa (CACT) están aumentados por lo que los ratones tratados con resveratrol muestran una mayor capacidad de entrada de los ácidos grasos en la mitocondria.
Al ser la β-oxidación el principal proceso por el cual los ácidos grasos se oxidan, proporcionando así energía, estudiamos una de las cuatro enzimas que catalizan dicho proceso, la enoil-CoA hidratasa (Echs). Y observamos diferencias significativas en la expresión de Echs.
Tras ver aumentados los niveles de AMPKα y observar cambios en la oxidación de los ácidos grasos, tanto en hígado como en gastrocnemio quisimos analizar si este efecto podría relacionarse con un aumento de la mitocondriogénesis. En nuestros resultados el resveratrol únicamente indujo un incremento significativo de los niveles de mRNA de PGC1α en hígado. Estos resultados indican el posible beneficio del resveratrol sobre la biogénesis mitocondrial lo cual podría estar relacionado con el incremento de la oxidación de los lípidos en dicho tejido.
Uno de los objetivos de la presente tesis era estudiar el efecto sobre el perfil metabólico tras la administración de un tratamiento agudo con los polifenoles resveratrol o genisteína en ratones macho. El perfil metabólico podría ayudar a completar e interpretar los cambios metabólicos inducidos por dichos polifenoles. Los resultados obtenidos in vivo observamos diferencias en los perfiles metabólicos en el plasma de los ratones tratados con resveratrol a los tratados con vehículo y también de los ratones tratados con genisteína frente a los tratados con vehículo. Ya que el Análisis discriminante de mínimos cuadrados parciales (PLS-DA) del espectro de RMN en plasma nos permitió agrupar las distintas muestras en función de su composición metabólica global.
Es por ello que podemos concluir que la administración parenteral con resveratrol induce una disminución del cociente respiratorio de los ratones y una activación del metabolismo lipídico mediada por la activación de AMPK, en hígado, gastrocnemio y tejido adiposo. Mientras que la administración parenteral con genisteína no conlleva variaciones en el cociente respiratorio y la activación del metabolismo lipídico se observa solo en gastrocnemio.
