Efecto de la administración de fructosa a ratas (Rattus norvegicus) normales sobre el metabolismo de glucosa en el páncreas endocrino

Abstract

El objetivo de la tesis es: a) profundizar el conocimiento de los mecanismos que regulan la expresión génica y proteica de la HQ y GQ y su actividad, en islotes pancreáticos de ratas Wistar normales y con IR inducida por administración de dieta rica en fructosa (DRF); b) correlacionar los cambios registrados en dichas funciones con los ocurridos en en la secreción de insulina y metabolismo insular de glucosa y en la masa de células ß pancreáticas y c) verificar la posible participación de estas enzimas en el proceso de adaptación a la mayor demanda de insulina inducida por la IR manteniendo la normoglucemia o su fracaso con aparición de intolerancia a la glucosa y diabetes tipo 2. Para ello se utilizaron ratas Wistar macho normales de 180-200 gramos de peso corporal divididas en dos grupos: un grupo control y otro al que se le administró fructosa al 10% en el agua de bebida durante 21 días. En ambos grupos experimentales se midió el contenido de glucosa, insulina y triglicéridos en sangre; también se aislaron islotes pancreáticos para estudiar secreción de insulina, metabolismo insular de glucosa y actividad, expresión génica y proteica de HQ y GQ. Los resultados obtenidos muestran que las ratas normales alimentadas con DRF presentaron glucemias dentro del rango normal, hipertrigliceridemia, hiperinsulinemia e intolerancia a la glucosa. Estos valores junto al aumento de la relación insulina /glucosa, del índice de IR (HOMA-R, Homeostasis Model Assessment) y de la función ß (HOMA-ß), sugieren la existencia en estos animales de un cuadro de IR parcialmente compensada. Ante la mayor demanda de insulina consecutiva a la IR, los islotes de Langerhans experimentaron cambios funcionales y morfológicos tendientes a compensar dicha demanda y mantener la homeostasis de la glucosa dentro del rango normal. Estos cambios incluyeron un aumento significativo del metabolismo insular de glucosa debido a una mayor actividad de la GQ insular. Este incremento de la actividad de la GQ se debió a la participación simultánea de varios mecanismos: traslocación de la GQ hacia el citoplasma (forma activa de la enzima) y aumento de su expresión proteica. Esta última debida a modificaciones postranscripcionales de la enzima ya que no registramos cambios en su ARNm. Por el contrario, no se observaron modificaciones ni en la actividad ni en la expresión de la HQ. El aumento del metabolismo insular de glucosa condicionó la mayor secreción de insulina en respuesta a la glucosa observada tanto in vivo (hiperinsulinemia), como in vitro (mayor liberación de insulina en respuesta a la glucosa). En el desarrollo de este proceso de adaptación insular modificaciones en la actividad y expresión de la GQ desempeñarían un papel esencial. Cabe destacar que estos resultados demuestran por primera vez que la GQ puede experimentar cambios no solo de actividad sino también de expresión in vivo en ausencia de hiperglucemias muy marcadas. Los cambios registrados sólo lograron una adaptación parcial a la mayor demanda de insulina, tal como lo demuestra la aparición de una tolerancia a la glucosa alterada. Esta falta de adaptación completa probablemente se debió a la disminución registrada en la masa de células ß, hecho también demostrado por primera vez en este modelo de IR inducido por administración de DRF. Estos resultados demuestran que en situaciones similares a las observadas en personas con riesgo de desarrollar diabetes tipo 2, la GQ jugaría un papel crucial en la adaptación funcional del islote pancreático para mantener la homeostasis de la glucemia, sugiriendo que una falla de la enzima en dicho proceso conduciría al desarrollo de diabetes. La similitud de cambios funcionales y morfológicos observados en la tolerancia a la glucosa y en la diabetes tipo 2 humana y en nuestro modelo experimental, sugieren la utilidad de este último para estudiar la patogenia de esta forma de diabetes y ensayar estrategias terapéuticas para su prevención y tratamiento. El modelo también sería útil para verificar la posible participación de la GQ en la secuencia temporal de los cambios experimentados en la función y masa de las células ß en las diferentes etapas evolutivas que llevan al desarrollo y progresión de la diabetes.