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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO POSGRADO EN CIENCIAS BIOLÓGICAS FACULTAD DE MEDICINA BIOMEDICINA EFECTO DE LA SUPLEMENTACIÓN DE ÁCIDOS GRASOS OMEGA - 3 SOBRE EL ESTRÉS OXIDATIVO EN PACIENTES CON DISTROFIA MUSCULAR DE DUCHENNE/BECKER TESIS QUE PARA OPTAR POR EL GRADO DE: MAESTRO EN CIENCIAS BIOLÓGICAS PRESENTA: ALMEIDA BECERRIL TOMÁS TUTORA PRINCIPAL DE TESIS: DRA. MARICELA RODRÍGUEZ CRUZ CENTRO MÉDICO NACIONAL SIGLO XXI, IMSS COMITÉ TUTOR: DR. RENÉ DE JESÚS CÁRDENAS VÁZQUEZ FACULTAD DE CIENCIAS, UNAM DR. FAUSTO SÁNCHEZ MUÑOZ INSTITUTO NACIONAL DE CARDIOLOGÍA “IGNACIO CHÁVEZ” MÉXICO, CD. MX., DICIEMBRE, 2016 UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). 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FAUSTO SÁNCHEZ MUÑOZ INSTITUTO NACIONAL DE CARDIOLOGÍA “IGNACIO CHÁVEZ” MÉXICO, CD. MX., DICIEMBRE, 2016 UN~ POSGR DO • Ciencias Biológicas Lic. Ivonna Ramírez Wence Directora General de Administración Escolar, UNAM Presente COORDINACIÓN Me permito informar a usted que el Subcomité de Biologia Experimental y Biomedicina del Posgrado en Ciencias Biológicas, en su sesión ordinaria del día 19 de septiembre de 2016, aprobó el jurado para la presentación del examen para obtener el grado de MAESTRO EN CIENCIAS BIOLÓGICAS del alumno ALMEIDA BECERRIL TOMÁS con número de cuenta 307102908, con la tesis titulada " EFECTO DE LA SUPLEMENTACIÓN DE ÁCIDOS GRASOS OMEGA - 3 SOBRE EL ESTRÉS OXIDATIVO EN PACIENTES CON DISTROFIA MUSCULAR DE DUCHENNElBECKER" , realizada bajo la dirección de la DRA, MARICELA RODRIGUEZ CRUZ: Presidente: Vocal: Secretario: Suplente: Suplente: DR. JOSÉ PEDRAZA CHAVERRI DR. RICARDO MEJIA ZEPEDA DR. FAUSTO SÁNCHEZ Mu liloz DRA. ANA LlLIA GARCIA HERNÁNDEZ DR. RENÉ DE JESÚS CÁRDENAS VÁZOUEZ Sin otro particular, me es grato enviarle un cordial saludo. ATENTAMENTE " POR MI RAZA HABLARÁ EL EspíRITU" Cd. Universitlria, Cd, Mx., a 03 de noviembre de 2016 /I'M~~' DRA. MARíA DEL CORO ARIZMENDI ARRIAGA COORDINADORA DEL PROGRAMA COORDINACiÓN Unidad de Posgrado ' Coordinación del Posgrado en Ciencias Biológicas Edificio D, ler. Piso, Circuito de Posgrado Cd. Universitaria Delegación Coyoacan C.P. 04510 Méxic~ D.F. Tel. 5623 7002 hup:llpcbiol.posgrado.unam.mx AGRADECIMIENTOS Al Posgrado en Ciencias Biológicas de la Universidad Nacional Autónoma de México por fortalecer mi formación académica. Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología por la beca otorgada durante mis estudios de posgrado. Este proyecto recibió financiamiento del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (SALUD-2012-01-180058). A los miembros del Comité Tutor, Dr. René de Jesús Cárdenas Vázquez y Dr. Fausto Sánchez Muñoz por sus oportunas recomendaciones a este proyecto de investigación. AGRADECIMIENTOS A TÍTULO PERSONAL A la Universidad Nacional Autónoma de México por la formación académica de calidad que me ha brindado por 10 años. A la Dra. Maricela Rodríguez Cruz por su admirable labor como tutora e investigadora. Al laboratorio de Nutrición Molecular de la Unidad de Investigación Médica en Nutrición (UIMN) por ser el medio para seguir aprendiendo a trabajar en equipo y hacerme partícipe de un grupo multidisciplinario que me forma cada día. Al equipo de trabajo de Distrofia Muscular de Duchenne de la UIMN que ha sido mi guía para comprender el proyecto de investigación desde el punto de vista químico, genético, nutricio y clínico; además de colaborar activamente en el proyecto. A mis papás por dejarme crecer libremente y hacer del hogar un refugio de serenidad. DEDICATORIA A Francisco Peláez Maciel. ÍNDICE Lista de figuras y tablas…………….…………………………………………………....i Resumen………………………………………………………………………………....1 Abstract…………………………………………………………………….....................3 Introducción…………………………………………………………………..................5 Objetivos…………………………………………………………………....…………..17 Antecedentes…………………………………………………………………………...18 Metodología……………………………………………………………………………..21 Resultados…………………………………………………………………..................43 Discusión………………………………………………………………………………..63 Conclusiones…………………………………………………………….……………..72 Literatura citada………………………………………………………………………...73 i LISTA DE FIGURAS Y TABLAS FIGURAS Fig. 1. Tipos de mutaciones presentes en la DMD y la DMB..……………………………..5 Fig. 2. Complejo distrofina glicoproteína………………………………………………………7 Fig. 3. Fisiopatología de la DMD/DMB mediada por estrés oxidativo………..…………....12 Fig. 4. Características clínicas generales de la Distrofia Muscular de Duchenne…………………………………….………….………………….……...13 Fig. 5. Diagnóstico molecular de DMD/DMB de 3 pacientes con diagnóstico clínico........43 Fig. 6. Concentración de NO total µM en plasma sanguíneo de pacientes con DMD/ DMB en estado ambulatorio (n = 20) y no ambulatorio (n = 7)……………….……..45 Fig. 7. Concentración de peróxido de hidrógeno pmol/mL en plasma sanguíneo de pacientes con DMD/DMB en estado ambulatorio (n = 20) y no ambulatorio (n = 6)…………………………………………………………….……………………...46 Fig. 8. Concentración de MDA µM en plasma sanguíneo de pacientes con DMD/DMB en estado ambulatorio (n = 29) y no ambulatorio (n = 10).…………………………………………………………………………….......47 Fig. 9. Concentración de tiol mM en plasma sanguíneo de pacientes con DMD/DMB en estado ambulatorio (n = 20) y no ambulatorio (n = 7)……………………………………………………………………..…………….48 Fig. 10. Porcentaje de atrapamiento del radical 2,2-difenil-1-picrilhidrazil (DPPH) en plasma sanguíneo de pacientes con DMD/DMB en estado ambulatorio (n = 29 y no ambulatorio (n = 10)………………………………………………………………...……………….49 Fig. 11. Expresión del mRNA de NFKB subunidad p65 en leucocitos de pacientes con DMD/DMB en estado ambulatorio (n = 12) y no ambulatorio (n = 6)..………………………..…………………………………………………..........50Fig. 12. Análisis de correlación entre los niveles de NO total en plasma sanguíneo de pacientes con DMD/DMB y la expresión de mRNA de NFKB subunidad p65 (n=18). ……………………………………………………………………..…….51 ii Fig. 13. Expresión del mRNA de NRF2 en leucocitos de pacientes con DMD/DMB suplementados con placebo (n = 9) o AGPI omega - 3 (n = 10) durante 6 meses ………..………………………………………………………..…..55 Fig. 14. Expresión del mRNA de NFKB subunidad p65 en leucocitos de pacientes con DMD/DMB suplementados con placebo (n = 9) o AGPI omega - 3 (n = 11) durante 6 meses…………………………………………………………….56 Fig. 15. Delta (Δ) Tiol (mM) en plasma sanguíneo de pacientes con DMD/DMB suplementados con placebo (n = 9) o AGPI omega - 3 (n = 11) durante 6 meses ………………………………………………………………….….57 Fig. 16. Delta (Δ) atrapamiento de DPPH (%) en plasma sanguíneo de pacientes con DMD/DMB suplementados con placebo (n = 13) o AGPI omega - 3 (n = 14) durante 6 meses…………………………………………………………….58 Fig. 17. Delta (Δ) NO total (µM) en plasma de pacientes con DMD/DMB suplementados con placebo (n = 9) o AGPI omega - 3 (n = 11) durante 6 meses………….………………………………………………………...…59 Fig. 18. Delta (Δ) Peróxido de Hidrógeno (pmol/mL) en plasma sanguíneo de pacientes con DMD/DMB suplementados con placebo (n = 8) o AGPI omega - 3 (n = 11) durante 6 meses………………………………….…………….60 Fig. 19. Delta (Δ) MDA (µM) en plasma sanguíneo de pacientes con DMD/DMB suplementados con placebo (n = 13) o AGPI omega - 3 (n = 14) durante 6 meses ……………………………………………………………61 Fig. 20. Delta (Δ) Proteína carbonilada nmol/mL en plasma sanguíneo de pacientes con DMD/DMB suplementados con placebo (n = 5) o AGPI omega - 3 (n = 3) durante 6 meses…………………………………………….……........……..62 Fig. 21. Resumen de resultados de la suplementación con AGPI omega -3 a pacientes con DMD/DMB…………………………………………………………………………………71 iii TABLAS Tabla. 1. Lista de primers diseñados para la cuantificación de mRNA………………..…40 Tabla. 2. Características generales de los pacientes con DMD/DMB en estado ambulatorio y no ambulatorio…………………….……………………….44 Tabla. 3. Características generales de los pacientes con DMD/DMB suplementados con placebo o AGPI omega - 3 por 6 meses……………………………………52 Tabla 4. Porcentaje de cambio de EPA en membrana de eritrocitos de pacientes con DMD/DMB suplementados con placebo o AGPI omega - 3 por 6 meses.………………………………………………………………………….53 Tabla 5. Porcentaje de cambio de DHA en membrana de eritrocitos de pacientes con DMD/DMB suplementados con placebo o AGPI omega - 3 por 6 meses.……………………………………………………………………..…..54 1 1. RESUMEN Las distrofias musculares de Duchenne y Becker (DMD/DMB) son causadas por mutaciones en el gen DMD que codifica para la distrofina, lo que resulta en la degeneración del músculo esquelético. El estrés oxidativo y la inflamación son los principales mecanismos implicados en la fisiopatología del proceso distrófico; por tal razón, es necesario buscar terapias que reduzcan el estrés oxidativo y la inflamación en la DMD/DMB. En este estudio nos hemos centrado en el estrés oxidativo de la DMD/DMB con diferente estado funcional muscular (ambulatorio y no ambulatorio). Además, con base en las propiedades antiinflamatorias y antioxidantes de los ácidos grasos poliinsaturados omega - 3 (AGPI omega - 3), se investigó el efecto de la suplementación con ácido eicosapentaenoico (EPA) y ácido docosahexaenoico (DHA) sobre marcadores de estrés oxidativo sistémico de pacientes con DMD/DMB. Se realizó el diagnóstico molecular de la DMD/DMB en los pacientes. Aquellos que tuvieron al menos una eliminación de exón en gen DMD se clasificaron como ambulatorios y no ambulatorios. Posteriormente, se suplementaron durante seis meses con 2.9 g de placebo (n = 14) o AGPI omega - 3 (n = 13). Se midió en el mes basal, en los meses 1, 2, 3, 4, 5 y 6 de suplementación, la concentración de óxido nítrico total (NO), de peróxido de hidrógeno (H2O2), de malondialdehído (MDA), de tiol y de proteínas carboniladas; además del porcentaje (%) de atrapamiento de 1, 1-Difenil-2-picrilhidrazilo (DPPH) en el plasma. La expresión del mRNA del factor nuclear kappa B (NFKB, por sus siglas en inglés) subunidad p65 y del factor nuclear eritroide 2 (NRF2) se midió en los leucocitos. El daño muscular se evaluó mediante la escala funcional de Vignos. Al inicio, los pacientes se clasificaron como ambulatorios y no ambulatorios. Los resultados mostraron que el NO, el MDA, y el mRNA de NFKB subunidad p65 están incrementados en los niños no ambulatorios (p < 0.05). La concentración de tiol se encuentra disminuida en los pacientes no ambulatorios (p < 0.05). 2 No se encontró relación entre estos marcadores y la escala Vignos. Se encontró una correlación positiva entre el NO total y el mRNA de NFKB subunidad p65 (r = 0.538, p = 0.02). Por otro lado la suplementación con AGPI omega - 3 disminuyó el mRNA de NFKB subunidad p65, aumentó el mRNA de NRF2 y aumentó la concentración de grupos tiol (p < 0.05). En conclusión, nuestro estudio demuestra que el daño oxidativo es mayor en los pacientes que se encuentran en estado no ambulatorio. No se encontró relación entre el daño oxidativo y la función muscular en la DMD/DMB. Los resultados sugieren un efecto benéfico sobre el daño oxidativo en los pacientes con DMD/DMB por la suplementación con AGPI omega - 3. Palabras clave: Distrofia muscular, estrés oxidativo, ambulatorio, no ambulatorio, AGPI omega - 3, NFKB subunidad p65, NRF2. 3 2. ABSTRACT Duchenne and Becker muscular dystrophies (DMD/BMD) are caused by mutations in DMD gene that codes for dystrophin leading to skeletal muscle degeneration. Oxidative stress and inflammation are the main mechanisms involved in the physiopathology of the dystrophic process and for that reason, it is necessary to look for therapies that reduce oxidative stress and inflammation in DMD/BMD. In this study, we evaluated the oxidative stress of DMD/BMD with different functional state of muscle (ambulatory and non-ambulatory). Also, based on the anti-inflammatory and antioxidant properties of omega - 3 polyunsaturated fatty acids (omega - 3 PUFAs), we investigated the effect of eicosapentaenoic acid (EPA) and docosahexaenoic acid (DHA) supplementation on systemic oxidative stress markers of DMD/BMD patients. Molecular diagnosis of DMD/BMD was carried out. Patients with a deletion in the DMD gen were classified as ambulatory and non-ambulatory. Next, they were supplemented for six months with 2.9 g of placebo (n = 14) or omega - 3 PUFAs (n = 13). At baseline, and 1, 2, 3, 4, 5 and 6 months of supplementation, plasma concentration of total nitric oxide (NO), hydrogen peroxide (H2O2), malondialdehyde (MDA), thiol, and protein carbonyl were determined; also DPPH scavenging % in plasma, NFKB p65 subunit and NRF2 mRNA in leukocytes were measured. Muscle damage was evaluated by Vignos functional rating scale. Also, previous the supplementation patients. The findings showed that NO, MDA, and NFKB p65 subunit mRNA are increased in non - ambulatory boys (p < 0.05). Thiol concentration is decreased in non-ambulatory patients (p < 0.05). No relation was found between measured markers and muscle function in DMD/BMD. A correlation between total NO and of NFKB p65 subunit mRNA was found (r = 0.538, p = 0.02). On the other hand, supplementation with omega - 3 PUFAs decreased NFκB p65 subunit mRNA and increased NRF2 mRNA and thiolgroups concentration (p < 0.05). 4 In conclusion, our study shows that oxidative damage is higher in non - ambulatory patients. There is no relation between oxidative damage and muscle function in DMD/DMB. Our results suggest a beneficial effect on oxidative damage in patients with DMD/DMB by omega - 3 PUFAs supplementation. Key words: Muscular dystrophy, oxidative stress, ambulatory, non-ambulatory, omega - 3 PUFAs. NFKB p65 subunit, NRF2. 5 3. INTRODUCCIÓN 3.1. Etiología La distrofia muscular de Duchenne (DMD) y la distrofia muscular de Becker (DMB) son enfermedades hereditarias musculares causadas por mutaciones en el gen de la distrofina (DMD) que se encuentra en el locus 21.2 en el brazo corto del cromosoma X. Dicho gen es susceptible a mutaciones ya que es el gen más grande en el humano; con un tamaño de 2.6 Mb, contiene 79 exones, codifica un mRNA de 14 kb y se traduce a una proteína de 427 kDa (Nowak y Davies, 2004; Singh et al., 2006; Kim et al., 2013). Las mutaciones asociadas a la DMD/DMB pueden ser eliminaciones, duplicaciones o mutaciones puntuales y generan un fenotipo carente de la proteína distrofina. En la DMD la distrofina tiene una ausencia casi total (>97%); mientras que en la DMB, la ausencia de la proteína es parcial (60-90%) (Hoffman et al., 1987; Nicholson et al., 1990; Emery, 1998; Singh et al., 2006; Grounds et al., 2008; Kim et al., 2013). Las eliminaciones son la causa más frecuente de daño al gen de la distrofina con 60 y 85% de los casos de DMD y DMB respectivamente, las duplicaciones representan el 5 y el 10% de los casos de la DMD y de la DMB correspondientemente, y las mutaciones puntuales representan del 25-30% y del 5-10% en la DMD y DMB respectivamente (Fig.1). Fig. 1. Tipos de mutaciones presentes en la DMD y la DMB. DMD DMB 6 En ambas distrofias, hay dos regiones llamadas “hot spots” en las cuales las eliminaciones y las duplicaciones son altamente susceptibles de presentarse. El “hot spot” menor comprende a los exones 2-20 (30% de los casos) y el mayor a los exones 44-53 (70% de los casos) del gen DMD (Forrest et al., 1988; den Dunnen et al., 1989; Koenig et al., 1989; Hu et al., 1990). El tamaño de la eliminación no siempre está asociado a la severidad de la enfermedad. Con base en la regla del marco de lectura, pacientes con DMB con eliminaciones grandes pueden producir mRNA de distrofina que dará lugar a una proteína trunca semifuncional (Monaco et al., 1988). Por otro lado, eliminaciones cortas en pacientes con DMD agruparía exones que posterior al splicing pueden cambiar el marco de lectura de traducción en el mRNA formando un codón de paro prematuro. Esta regla predice que los pacientes con DMB generan una proteína más pequeña semifuncional, mientras que los pacientes con DMD producen una forma ausente de la región C-terminal o no sintetizan la proteína (Monaco et al., 1988). La DMD y la DMB son las distrofias musculares más comunes, la primera con una incidencia de 1 en 3,600-6,000 varones recién nacidos con esperanza de vida de hasta 30 años, y la segunda con una incidencia de 1 en 18,500 con esperanza de vida de hasta 60 años (Drousiotou et al., 1998; Emery, 1998; Bushby et al., 1991; Hwa et al., 2007). 3.2. Fisiopatología La proteína distrofina se localiza debajo del sarcolema, hacia la cara citoplasmática de la célula muscular y es parte del complejo distrofina-glicoproteína (CDG). El CDG es una estructura que proporciona estabilidad mecánica al sarcolema del músculo estriado durante la contracción y la relajación ya que forma una conexión directa entre las miofibrillas (maquinaria contráctil), el sarcolema y la matriz extracelular (Hoffman et al., 1987; Grounds et al., 2005; Kosek y Bamman, 2008; Prins et al., 2009; Shin et al., 2013). Por tanto, la distrofina mantiene la fuerza, flexibilidad y estabilidad de las fibras musculares (Davies y Nowak, 2006). 7 Sincoilina Para su estudio, el CDG se ha dividido en tres subcomplejos: el subcomplejo distroglicano, formado por α- y β-distroglicanos. β-Distroglicano es una proteína integral de membrana que interactúa con la distrofina en el citoplasma y con α-distroglicano en la matriz extracelular conectando con la laminina 2 en la lámina basal (Koh, 2008). El subcomplejo sarcoglicano-sarcospan está compuesto por α-, β-, γ-, δ- sarcoglicanos y sarcospan. La función más importante de este subcomplejo es dar estabilidad a la subunidad α- distroglicano en el sarcolema (Crosbie et al., 1999). Por otro lado, asociada a α- distroglicano, se encuentra la proteína biglicano que también puede unirse a α- y γ- sarcoglicanos (Rafii et al., 2006). El último subcomplejo es el de proteínas asociadas a distrofina (CPAD) que incluye a proteínas como α- distrobrevina, sintrofina (α-, β1- y β2-), sintasa de óxido nítrico neuronal (nNOS) y sincoilina (Nowak y Davies, 2004; Koh, 2008) (Fig. 2). Citoplasma Sarcolema Matriz extracelular Colágena Sincoilina Laminina 2 α2 β1 γ1 βDG αDG Sarcospan δS γS βS αS Biglicano nNOS α β2 β1 αD Sintrofinas Filamento de actina Distrofina Fig. 2. Complejo distrofina glicoproteína (Chamberlain, 2002; Nowak y Davies, 2004; Fairclough et al., 2013) Modificado por el autor. α- y β-Distroglicano (αDG y βDG), α-, β-, γ-, δ- sarcoglicanos (αS, βS, γS, δS), sintasa de óxido nítrico neuronal (nNOS), α- distrobrevina (αD). 8 Si la distrofina es parcial o totalmente ausente a consecuencia de las mutaciones del gen DMD en la DMD/DMB, la miofibrilla se vuelve frágil y el sarcolema se rompe fácilmente a consecuencia del estrés mecánico, particularmente, después de contracciones sostenidas (Grounds et al., 2005; Deconinck y Dan, 2007). Con base en lo anterior, se considera que dicha ruptura del sarcolema es el evento primario que desregula el metabolismo celular en la DMD y la DMB (Grounds et al., 2008). La ausencia de distrofina y la ruptura del sarcolema provoca desorganización de la matriz extracelular, la entrada descontrolada de calcio a la célula muscular, la salida de creatina cinasa (CK), ausencia de sitios de anclaje para nNOS, generación de especies reactivas de oxígeno e incremento en la respuesta inflamatoria (Andrews, 2005; Deconinck y Dan, 2007; Han, 2011; Shin et al., 2013). Lo anterior desencadena dos procesos claves en la fisiopatología de ambas distrofias, estrés oxidativo e inflamación, los cuales originan ciclos repetidos de necrosis de tejido muscular y regeneración muscular como mecanismo compensatorio. Sin embargo, con el tiempo se presenta una depleción de células satélite y la capacidad regenerativa disminuye severamente reemplazando al tejido muscular por tejido adiposo y conectivo (Emery 1990; Grounds et al., 2008; Choi et al., 2015; Guiraud et al., 2015). 3.3. Estrés oxidativo Las especies reactivas de oxígeno (ERO) son moléculas que en su estructura atómica presentan un electrón desapareado o impar en el orbital externo, otorgándoles una configuración altamente reactiva o inestable a las moléculas (Mayor, 2010). Dichas ERO se forman durante una gran variedad de procesos metabólicos y son necesarias para la señalización celular. Sin embargo, un exceso en la producción de ERO es dañino para los componentes biológicos, principalmente para las macromoléculas (Terrill et al., 2013). 9 Cuando las ERO aumentan ocasionan un desbalance en relación con las moléculas antioxidantes y se presenta un proceso bioquímico conocido como estrés oxidativo (EO) (kim et al., 2013), condición que se ha observado tanto en el ratón mdx (modelo animal de la DMD) (Kaczor et al., 2007; Hauser et al., 1995; Ragusa et al., 1997), como en pacientes con DMD/DMB (Haycock etal., 1996; Rodriguez y Tarnopolsky, 2003). Debido a lo anterior, la deficiencia de distrofina está relacionada con el incremento del daño oxidativo de macromoléculas. Por ejemplo, se ha observado un incremento de peroxidación lipídica, oxidación de proteínas y DNA oxidado en pacientes con DMD y en el ratón mdx (Kim et al., 2013), lo que conduce hacia un estado de debilidad muscular (Terril et al., 2013). Dentro de las moléculas blanco más empleadas para evaluar el estrés oxidativo en individuos sanos, pacientes con DMD/DMB y ratones mdx se encuentra el NO, malondialdehído y peróxido de hidrógeno (estos dos últimos, indicadores de oxidación lipídica); proteínas carboniladas y proteínas tiol (indicadoras del estado redox de las proteínas). A partir de la deficiencia de la distrofina en la DMD/DMB se presenta diversos eventos que directa o indirectamente contribuyen a la exacerbación de la generación de estrés oxidativo en el músculo esquelético y que se revisan a continuación. 3.3.1. Sintasa de óxido nítrico neuronal (nNOS) La sintasa de óxido nítrico neuronal (nNOS) forma parte del CDG, anclándose directamente a este complejo, particularmente a dominios de la distrofina; por lo cual, en ausencia de ésta última, la nNOS esta deslocalizada del CDG y bajo esta condición, la concentración de nNOS en músculo es <20% comparada con músculo sano; lo cual marca el inicio de la generación de EO (Brenman et al., 1995; Chang et al., 1996). 10 Como consecuencia de la deslocalización de la nNOS, la producción de óxido nítrico (NO) está reducida, lo cual conduce a un aumento de superóxido ya que el NO inhibe la actividad de la NADPH oxidasa (NOX2); entonces, a bajas concentraciones de NO, se reduce la inhibición enzimática, provocando la generación constante de superóxido (Chang et al., 1996; Cave et al., 2005). 3.3.2. Superóxido dismutasa La enzima superóxido dismutasa incluye a tres variedades; superóxido dismutasa 1 (SOD1) que se localiza en citoplasma, superóxido dismutasa 2 (SOD2) que se localiza en mitocondria y superóxido dismutasa 3 (SOD3) que es extracelular (Cristiana et al., 2014). Se ha observado que una baja actividad muscular incrementa la actividad de la superóxido dismutasa que convierte al superóxido en peróxido de hidrógeno, que está asociado con peroxidación lipídica, agravando el daño a las membranas de células musculares exacerbando la fisiopatología de la DMD (Tidball y Wehling-Henricks, 2007; Lawler et al., 2003; Rando et al., 1998). 3.3.3. Calcio intracelular Como se mencionó anteriormente la ausencia de la distrofina conduce a un rompimiento del sarcolema, lo cual incrementa el flujo de calcio hacia dentro de la célula (Rando, 2002). Asociado a esto, se ha descrito que elevadas concentraciones de calcio en el citoplasma incrementan el calcio mitocondrial. Aunque el mecanismo exacto por el cual el Ca2+ estimula la producción de especies reactivas de oxígeno dentro de la mitocondria permanece sin conocerse bien. Se han propuesto varios mecanismos posible; por ejemplo que el Ca2+ estimula la tasa metabólica, activándose la producción de óxido nítrico y su efecto sobre los complejos respiratorios, que induce la disociación de citocromo C generando lipoperoxidación de cardiolipina, dando como resultado un incremento en permeabilidad mitocondrial, permitiendo la liberación de citocromo C, de GSH y de enzimas antioxidantes dependientes de NADPH (Peng y Jou et al., 2010). 11 3.4. Inflamación El estrés oxidativo es un regulador importante de la fisiopatología de la enfermedad ya que éste mantiene activa la respuesta inflamatoria establecida desde etapas tempranas de la enfermedad, además, participa en el proceso de la regeneración muscular (Haycock et al., 1996; Rando et al., 1998; Terrill et al., 2013). El daño muscular en la DMD/DMB causa la liberación de citocinas como el factor de necrosis tumoral (TNF-α). Interferón γ (IFN- γ), Interleucina -1 (IL-1) e Interleucina-4 (IL- 4) (Porter et al., 2002; Villalta et al., 2011). Dichas interleucinas promueven la activación de macrófagos M1 (proinflamatorios) y suprime la activación de macrófagos M2 (antinflamatorios), provocando una inflamación persistente. Sin embargo, el incremento de niveles de citocinas antiinflamatorias como Interleucina-10 (IL-10) desactiva a los macrófagos M1 y promueven su transición a macrófagos M2 promoviendo la reparación tisular. Aunque como el daño muscular es constante, se favorece la respuesta proinflamatoria y la necrosis, ocasionando un reemplazo de músculo por tejido fibroso y adiposo (Villalta et al., 2011). A su vez, la inflamación también genera más estrés oxidativo, ya que células del sistema inmune como macrófagos generan ERO para promover la fagocitosis (Tidball, 2005). El proceso inflamatorio también es regulado por otras moléculas como el factor de transcripción maestro NF-κB que induce expresión de genes involucrados en la respuesta inflamatoria como los que codifican para las citocinas (Moylan y Reid, 2007). Con base en lo anterior, se genera un “círculo vicioso” entre la inflamación y el estrés oxidativo, aumentando el daño muscular, reflejado en el debilitamiento de dicho tejido (Bowie y O´Neill, 2000; Tidball y Wehling-Henricks, 2007) (Fig. 3). 12 3.5. Características clínicas Los niños recién nacidos con DMD son regularmente asintomáticos, los primeros síntomas empiezan a partir de los dos años de edad y consisten en problemas en la forma de caminar (pasos cortos con movimientos suaves de lado a lado, la forma de caminar es en puntas y posición lordótica), pseudohipertrofia en pantorrillas, signo de Gowers (deben usar las manos para levantar los muslos e incorporarse en una posición vertical), caídas frecuentes y dificultad para subir las escaleras (Verma et al., 2010). Entre los seis y ocho años, el deterioro muscular de los pacientes con esta distrofia se vuelve más evidente y a los trece años empieza a presentarse escoliosis con pérdida de ambulación (Wong y Christopher, 2002; Verma et al., 2010). El deceso se presenta por insuficiencia respiratoria o cardiaca como consecuencia del debilitamiento de músculos asociados a ambas funciones (Hwa et al., 2007; Verma et al., 2010) (Fig. 4). Fig. 3. Fisiopatología de la DMD/DMB mediada por estrés oxidativo. 13 En contraste, los pacientes con DMB presentan un fenotipo menos severo, con una edad de inicio de la enfermedad alrededor de los trece años y un avance clínico más lento comparado con los pacientes con DMD (Nouri et al., 2014; Khordadpoor-Deilamani et al., 2011); presentan los síntomas a edades más avanzadas; por ejemplo, la pérdida de ambulación no se presenta antes de los 16 años (Aartsma et al., 2006). Fig. 4. Características clínicas generales de la Distrofia Muscular de Duchenne (Modificada y traducida de Verma et al., 2010). 14 3.6. Tratamiento El tratamiento integral de los pacientes diagnosticados con DMD incluye glucocorticoides, rehabilitación cardiaca, respiratoria y ortopédica mejorando la calidad de vida, salud y longevidad (Bushby et al., 2009). Los glucocorticoides más comúnmente utilizados son prednisolona y una combinación de éste fármaco con Deflazacort, los cuales representan la única intervención farmacológica usada para disminuir la progresión del debilitamiento muscular, escoliosis, insuficiencia respiratoria, el proceso inflamatorio y conservar la ambulación (Ricotti et al., 2013; Bushby et al., 2009). El mecanismo principal de los glucocorticoides se basa en su acción anti-inflamatoria ya que inhiben la función de NF-κB, aunque no tienen un efecto directo sobre el estrés oxidativo (Du et al., 2000). Sin embargo, los glucocorticoidesson inhibidores altamente inespecíficos; por lo cual, se asocian a varios efectos secundarios adversos (Malik et al., 2013) como desarrollo de obesidad (Bonifati et al., 2000), desmineralización ósea (Khalid, 2011), retardo en el crecimiento (Foster et al., 2004), cambios en el comportamiento (Stuart et al., 2005), hipertensión (Balaban et al., 2005), intolerancia a la glucosa, gastritis, reflujo gastroesofágico (Bushby et al., 2009), úlcera peptídica (Brunton et al., 2005) y mioglobinuria (Garrood et al., 2008). Debido a los efectos adversos de los glucocorticoides, ha surgido la necesidad de buscar tratamientos alternativos sin o con menores efectos secundarios adversos, que disminuyan el proceso inflamatorio y el estrés oxidativo. En varios estudios se ha demostrado que la suplementación con antioxidantes en el ratón mdx (modelo de la DMD) previenen el daño muscular al disminuir el estrés oxidativo y al inhibir la acción de NF-κB (Carlson et al., 2005; Messina et al., 2006; Kim et al., 2013). Entre las posibles alternativas podría ser el uso de ácidos grasos poliinsaturados omega - 3 debido a su acción antioxidante (Giordano y Visioli, 2014). 15 3.7. Ácidos grasos poliinsaturados omega - 3 Los ácidos grasos son ácidos carboxílicos de cadena hidrocarbonada con grupos funcionales carboxilo y metilo en los extremos. De acuerdo al número de dobles enlaces en la cadena hidrocarbonada, los ácidos grasos se clasifican en: ácidos grasos saturados (sin dobles enlaces entre los carbonos), monoinsaturados (un doble enlace) y poliinsaturados (más de un doble enlace) (Yates et al., 2014). Dichas biomoléculas tienen nombres sistemáticos y comunes; aunque también son descritos por una nomenclatura que describe el número de átomos de carbono en la cadena, el número de dobles enlaces y la posición del primer doble enlace a partir del grupo metilo terminal, conocido como el carbono “n” u “ω”. Esta última nomenclatura permite la identificación de dos familias diferentes de ácidos grasos poliinsaturados (AGPI): las familias ω-3 y ω-6 (Yates et al., 2014; Ratnayake y Galli, 2009). Los ácidos grasos esenciales son AGPI con todos los dobles enlaces en posición cis y no pueden ser sintetizados por los mamíferos, incluido el humano, por lo que es necesario consumirlos directamente en la dieta (Pinazo-Duran y Boscá-Gomar, 2012; Simopoulos, 2001). Los AGPI ω-3 y ω-6 son esenciales porque nuestro organismo no puede introducir dobles enlaces en carbonos antes del carbono 9 (contando a partir del grupo metilo) en ácidos grasos saturados. Así que, la introducción de dos carbonos en los ω-3 y ω-6 origina AGPI de cadena más larga a partir del ácido linoleíco (18:2) y linolénico (18:3). La capacidad que tienen los mamíferos de introducir dobles enlaces y de elongar la cadena hidrocarbonada de ácidos grasos ω-3 y ω-6, es el mecanismo por el cual el ácido linolénico es precursor de AGPI de cadena larga con más de 20 átomos de carbono (Pinazo-Duran y Boscá-Gomar, 2012). El ácido linolénico es precursor principalmente del ácido eicosapentaenoico (20:5 n-3, EPA) y del ácido docosahexaenoico (22:6 n-3, DHA) (Pinazo-Duran y Boscá-Gomar, 2012; Alessandri et al., 2009; Innis, 2003). 16 La síntesis de EPA y DHA requiere de procesos de desaturación y elongación llevados a cabo por desaturasas y elongasas, respectivamente (Innis, 2003). La delta-6-desaturasa introduce un doble enlace en C18 y la delta-5-desaturasa lo introduce en C20. La elongasa que participa en el paso de C20 a C22 es poco efectiva, y es por esta razón que la síntesis es insuficiente y a pesar de existir aporte suficiente de linolénico, el DHA puede no alcanzar la concentración necesaria para realizar de forma conveniente todas sus funciones en las células (Lord y Bralley, 2002; Pinazo-Duran y Boscá-Gomar, 2012). En resumen, la DMD y DMB son enfermedades de carácter genético, lo cual lleva a que la terapia para combatirla desde su origen sea extremadamente compleja de llevar a cabo en la práctica clínica. Sin embargo, se puede retrasar su avance interviniendo en las manifestaciones secundarias a través de fármacos. La terapia farmacológica más utilizada consiste en la administración de antiinflamatorios del tipo glucocorticoides; pero sus múltiples efectos secundarios fomentan la búsqueda de otras terapias alternativas. Como ya fue descrito anteriormente, el estrés oxidativo es un factor importante que modula el avance de la enfermedad; por lo que es necesaria la búsqueda de tratamientos antioxidantes que neutralicen el efecto de las especies reactivas de oxígeno. Los ácidos grasos poliinsaturados omega - 3 EPA y DHA han sido probados en diferentes estudios para disminuir las ERO bajo diferente condiciones, sobre todo en adultos; aunque hasta la fecha, no se han realizado ensayos clínicos para evaluar el efecto de los ácidos grasos omega - 3 (EPA/DHA) sobre el estrés oxidativo en pacientes con DMD/DMB. Debido a lo anterior, es necesario evaluar este tipo de alternativas terapéuticas para mejorar la calidad de vida de los pacientes son DMD/DMB. Debido a los efectos positivos de la suplementación con ácidos grasos omega - 3 (EPA y DHA) sobre el estrés oxidativo en sujetos sanos y en el modelo murino de la DMD (ratones mdx), se espera que al suplementar con estos ácidos grasos a los pacientes con DMD/DMB presenten un estrés oxidativo menor que los pacientes suplementados con placebo. 17 4. OBJETIVOS 4.1. Objetivo general Evaluar el efecto de la suplementación de AGPI omega - 3 (EPA/DHA) sobre el estrés oxidativo en pacientes con DMD/DMB. 4.2. Objetivos particulares • Determinar el estado oxidativo de pacientes con DMD/DMB con diferente función muscular: estado ambulatorio y no ambulatorio. • Identificar el efecto del EPA y DHA sobre la concentración de NO plasmático en pacientes con DMD/DMB. • Identificar el efecto del EPA y DHA sobre la concentración de H2O2 plasmático en pacientes con DMD/DMB. • Determinar el efecto del EPA y DHA sobre el marcador plasmático de lipoperoxidación MDA en pacientes con DMD/DMB. • Determinar el efecto del EPA y DHA sobre el marcador plasmático de oxidación proteica tiol y proteína carbonilada en pacientes con DMD/DMB. • Identificar el efecto del EPA y DHA sobre la capacidad de atrapamiento del radical DPPH en pacientes con DMD/DMB. • Identificar el efecto del EPA y DHA sobre la expresión del gen del factor de transcripción de respuesta antioxidante NRF2 y del factor de transcripción maestro de inflamación NF-κB subunidad p65 en leucocitos de pacientes con DMD/DMB. 18 5. ANTECEDENTES 5.1. Estrés oxidativo en modelo mdx y pacientes con DMD/DMB En el estudio realizado por Singh et al. (2009) se observó que en el diafragma de ratones mdx de tres meses de edad se encuentra aumentada la expresión de NFKB (p65) en comparación con el grupo de ratones no distróficos de la misma edad. Sin embargo, no hay estudios que evalúen la expresión de p65 en el estado no ambulatorio y ambulatorio de la DMD/DMB. De tal manera que en el presente estudio se evaluó encontrando una mayor expresión de NFκB (p65) en el estado no ambulatorio de los pacientes. Gücüyener et al. (2000) midieron los niveles séricos de NO en 26 pacientes con DMD de 4 a 11 años comparando con un grupo control de individuos sanos de 4 a 12 años y encontraron que el NO sérico en pacientes con DMD era significativamente menor. Por otro lado, Grosso et al. (2008) midieron las concentraciones de 8-isoprostano (marcador de lipoperoxidación en plasma sanguíneo en un grupo de 17 paciente con DMD (8.7 ± 4.3 años), un grupo de 24 pacientes con DMB (16 ± 9.6 años) y un grupo control de 20 individuos sanos (14 ± 7 años). En este estudio se encontró que los pacientes con distrofinopatías presentaron niveles más elevadosde 8-isoprostano en comparación con el grupo control; sin embargo, no se encontraron diferencias cuando se comparó al grupo de pacientes con DMD respecto al grupo con DMB. En esta investigación se sugiere la realización de estudios en los que se evalúe la lipoperoxidación de estos pacientes en el estado ambulatorio y no ambulatorio; incluso, la información sobre el estado diferencial de estrés oxidativo en pacientes son DMD/DMB es nula. 19 5.2. Actividad antioxidante y antiinflamatoria de EPA y DHA en cultivos celulares, modelo mdx y humanos En un estudio realizado por Saw et al. (2013), se observó que una baja concentración de DHA (3.13 µM) o una elevada concentración de EPA (12.5 µM) en sinergismo con astaxantina (12.5 µM) aumentaban el mRNA de NRF2 en cultivo de células HepG; sin embargo, no se conoce el mecanismo por el cual los AGPI omega - 3 participan en el incremento del transcrito de NRF2. El mecanismo de activación de NRF2 está mejor descrito en la literatura y este es a través de la generación de 4 hidroxihexenal e hidroxinonenal a partir de ambos AGPI omega - 3, que directamente activan a NRF2 promoviendo su translocación al núcleo (Gao et al., 2007). Cabe mencionar que se ha observado que tanto el EPA como el DHA también tienen la propiedad de disminuir la expresión del factor maestro de inflamación NF-κB así como también su activación en algunos tipos celulares como osteoclastos en condiciones de cultivo celular (Zwart et al., 2010). Por otro lado, en estudios realizados en humanos, particularmente, se ha observado que la suplementación (2.2 g/día) con EPA y DHA en sujetos sanos, reduce los niveles de la proteína reactiva C (marcador de inflamación) después de realizar actividad física intensa, comparado con el grupo que recibió como placebo aceite de soya. Sin embargo, a pesar de esperar una respuesta positiva sobre más marcadores de estrés oxidativo, ésta no se presenta, probablemente debido al período corto de la suplementación (6 semanas) (Bloomer et al., 2009). Otro estudio sobre estrés oxidativo y suplementación con ácidos grasos omega 3, fue el realizado por Kiecolt-Glacer et al. (2013). Los resultados revelaron una reducción de F2- isoprostanos (marcador de lipoperoxidación) en suero de pacientes adultos sanos suplementados por 4 meses con EPA/DHA (2.5/1.5 g/día), comparados con el grupo que recibió como placebo una mezcla de aceite de palma, olivo, soya, canola y coco (2.5 g/día). 20 Igualmente, Mas et al. (2010) realizaron un trabajo sobre el efecto de EPA y DHA sobre los niveles de F2-isoprotanos en plasma de hombres obesos. El estudio consistió en suplementar con EPA a un grupo de 20 sujetos, con DHA a un grupo de 19 sujetos y un grupo de 17 sujetos con aceite de oliva. Los hallazgos demostraron que los niveles de F2-isoprostanos disminuyen en aquellos sujetos que fueron suplementados con 4 g de EPA o 4 g de DHA. Por otro lado, Atashak et al. (2013) suplementaron a atletas de 18 a 24 años. El primer grupo de 10 sujetos fue suplementado con 3 g de EPA y DHA por 7 días y el segundo grupo de 10 sujetos fue suplementado con placebo. Ambos grupos fueron sometidos a actividad física excéntrica y se encontró que 24 horas después se redujo la concentración de MDA en el plasma de los atletas suplementados con EPA y DHA. Respecto a los estudios en animales, se ha observado que la suplementación con EPA y DHA por 16 días a ratones mdx disminuye la necrosis muscular, los niveles de TNF-α, 4-hidroxinonenal (4-HNE, marcador de lipoperoxidación) la proteína reactiva C y la enzima creatina cinasa; esta última, es utilizada como un marcador para el diagnóstico clínico en la DMD/DMB. En dicho estudio, los ratones mdx se suplementaron con 0.003 g/día de EPA/DHA. El grupo control se suplementó con 0.003 g/día de aceite mineral (Fogagnolo et al., 2013; Ventura et al., 2011). En este sentido, Apolinário et al. (2015) realizaron un trabajo sobre el efecto de la terapia a largo plazo con AGPI omega - 3 sobre la regeneración muscular en el ratón mdx. En dicho estudio 8 ratones mdx fueron suplementados con 0.003 g EPA/DHA, 8 ratones mdx suplementados con aceite mineral y 8 ratones sanos (control) suplementados con aceite mineral. En su estudio, los autores observaron la disminución de NF-κB a nivel de proteína en diafragma y cuádriceps de los ratones mdx suplementados con EPA/DHA. 21 6. METODOLOGÍA Este estudio que evaluó el efecto de los AGPI omega - 3 (EPA y DHA) sobre el estrés oxidativo en pacientes con DMD/DMB, forma parte de un proyecto integral en el que también se estudió el efecto de dichos ácidos grasos sobre la composición corporal, resistencia a la insulina, degeneración muscular y regeneración muscular en dichos pacientes. 6.1. Características del estudio El diseño del estudio fue un ensayo clínico, aleatorizado, controlado, doble ciego que se llevó a cabo en la Unidad de Investigación Médica en Nutrición, ubicada en el Hospital de Pediatría “Dr. Silvestre Frenk Freund” en Centro Médico Nacional Siglo XXI del Instituto Mexicano del Seguro Social. Dicho estudio fue registrado en Clinical Trials (NCT01826422). 6.2. Sujetos de estudio Los pacientes con DMD/DMB que participaron en este estudio clínico fueron individuos varones entre 3 y 13 años con diagnóstico clínico y molecular de DMD/DMB. Dichos sujetos de estudio provenían del Instituto Nacional de Rehabilitación, Centro de Rehabilitación Infantil Teletón Hidalgo, Hospital General “Dr. Gaudencio González Garza” de Centro Médico Nacional La Raza y el Hospital de Pediatría “Dr. Silvestre Frenk Freund” de Centro Médico Nacional Siglo XXI, IMSS. 22 6.3. Criterios de inclusión Los criterios de inclusión al estudio fueron: que los pacientes presenten un diagnóstico positivo clínico y molecular de DMD/DMB, el consentimiento de participación firmado por los padres; en el cual, se comunica por escrito la información necesaria respecto al proyecto y el asentimiento de los pacientes. 6.4. Criterios de exclusión Se consideró como criterios de exclusión que los pacientes hayan estado en tratamiento con glucocorticoides, que consumieran suplementos alimenticios que contuvieran AGPI omega - 3 o suplementos alimenticios ricos en antioxidantes y que el paciente presentara alergia a la proteína del pescado. 6.5. Criterios de eliminación Se consideraron como criterios de eliminación que los pacientes presentaran reacciones alérgicas (enrojecimiento de la piel, comezón, vómito; hinchazón de cara, ojos, labios, lengua o garganta) a los componentes proteicos de pescado que se pueden encontrar en el suplemento, apego a la suplementación menor al 80%, abandono del estudio y el desarrollo de alguna complicación propia de la enfermedad que impida su participación en el proyecto. 6.6. Tamaño de muestra Se tomó en cuenta un estudio previo realizado en la UIMN del Hospital de Pediatría de CMN Siglo XXI, IMSS, en el que se suplementó a un grupo de niños obesos con 0.9 g/día de EPA/DHA durante un mes. 23 En dicho estudio se determinó la resistencia a la insulina mediante el modelo homeostático (índice HOMA, Homeostasis Model Assessment). La disminución del índice HOMA fue de 15% con una desviación estándar de 28.78. Tomando en cuenta un valor Z-alfa de 0.05, beta de 0.80 y utilizando la fórmula para diferencia de medias se obtuvo un tamaño muestra de 29 sujetos por grupo: Media = 15 DE = 28.78 α= 0.05 β= 0.20 N = 28.8 = 29 sujetos por grupo Con base en la información anterior, se pretendió que el ensayo clínico se realizará en un total de 58 individuos que se dividirían en dos grupos de 29 sujetos; el grupo suplementado con AGPI omega - 3 y el grupo suplementado con el placebo. Sin embargo, solo se incluyeron a los pacientes captadosde agosto de 2014 a mayo de 2016. 6.7. Diagnóstico molecular DMD/DMB El diagnóstico molecular de los pacientes con diagnóstico clínico provenientes de las Instituciones arriba mencionadas se realizó en una muestra de DNA genómico de leucocitos de sangre periférica. La muestra de sangre se centrifugó a 3500 rpm para separar la fase leucocitaria, posteriormente se utilizó una solución de lisis (Red blood Cell Lysis, RBCL) para eliminar los eritrocitos y así obtener el paquete celular libre de eritrocitos. N = 2 (Zα + Zβ)2 = (28.78)2 (1.96 + 0.84)2 = (828)(7.84) = 6492 2 (15)2 225 225 N = 2 (Zα + Zβ)2 = (28.78)2 (1.96 + 0.84)2 = (828)(7.84) = 6492 2 (15)2 225 225 24 La muestra de DNA se extrajo mediante el kit QIAamp DNA Mini Kit (51306, QIAGEN). Posteriormente, el DNA se cuantificó con un espectrofotómetro Nanodrop ND-1000 U. V.-vis y se determinó su integridad sometiendo una muestra de éste a electroforesis horizontal en gel de agarosa al 1.0% teñido con bromuro de etidio (0.5 ug/mL). El diagnóstico consiste en la identificación de eliminaciones de exones del gen DMD (a partir del DNA extraído) mediante el kit MPCR Kit for Human DMD/BMD Set I+II (MP- 70056, Maxim Biotech, Inc) que se basa en la reacción múltiple en cadena de la polimerasa (MPCR, por sus siglas en inglés). Los primers que integraban el SET I y el SET II se usaron para amplificar diferentes exones del gen. El SET I amplifica los exones 4 (196 pb), 8 (360 pb), 12 (331 pb), 17 (416 pb), 19 (459 pb), 44 (268 pb), 45 (547 pb), 48 (506 pb) y 51 (388 pb). El SET II amplifica los exones promotor (535 pb), 3 (410 pb), 6 (202 pb), 13 (238 pb), 43 (357 pb), 47 (181 pb), 50 (271 pb), 52 (113 pb) y 60 (139 pb). El producto de la reacción se somete a electroforesis horizontal en un gel de agarosa al 2% teñido con 1.5 µL de bromuro de etidio para visualizar la amplificación de los exones mediante un documentador AlphaimagerTM y detectar las eliminaciones comparando con la muestra de un individuo varón sin DMD/DMB. 6.8. Aleatorización Como se mencionó anteriormente, este fue un estudio doble ciego, por lo que durante toda la fase de suplementación los tratamientos fueron designados como Tratamiento 1 y Tratamiento 2, donde cualquiera de ellos tenía la misma probabilidad de ser el tratamiento de AGPI omega - 3 o el placebo. Para la asignación de los Tratamientos 1 y 2, se llevó a cabo una aleatorización de los pacientes por medio del programa Random Allocation Software (Saghaei, 2004). 25 6.9. Suplementación El grupo experimental fue suplementado con 10 cápsulas diarias Nordic NaturalsTM que equivalen a una dosis de AGPI omega - 3 de 2.9 g/día (EPA 15.5%, DHA 77.6% y otros 6.9%), mientras que el grupo control (placebo) fue suplementado con 10 cápsulas diarias Progela S.A de C.V que equivalen a una dosis de AG omega - 6 y 9 de 2.9 g/día (ácido linoléico 55.6%, ácido oleico 31.1% y otros 13.3%). La suplementación en ambos grupos fue durante 6 meses, iniciando el mismo día en que se realiza la toma de la muestra basal de sangre. 6.10. Procedimientos 6.10.1. Características generales de los pacientes suplementados Como parte de un proyecto que tiene diferentes objetivos, al inicio del estudio se registraron los datos de edad (años), uso de silla de ruedas, peso corporal (Kg) (TANITA escala digital BWB-700, Báscula silla SECA 954) y talla (cm) (Estadímetro de pared marca SECA, medición de talla en posición decúbito supino) de los pacientes que participan en el estudio. Con los datos anteriores, se calculó el índice de masa corporal (IMC) y los datos se reportan en percentil del IMC de cada uno de los pacientes. 6.10.2. Cita mensual 6.10.2.1. Entrega de cápsulas Se programó una cita mensual de los pacientes (en ayuno) durante los 6 meses del período de suplementación y las cápsulas se entregaban cada mes al padre o tutor quien supervisaba el consumo diario de las cápsulas por parte de los pacientes. En los frascos entregados con los tratamientos cada mes, se incluía un 7% más de cápsulas para reemplazar las extraviadas y evitar la suspensión o retraso en la ingestión de las mismas. 26 6.10.2.2. Muestra sanguínea En cada cita mensual de los pacientes se obtuvo una muestra sanguínea venosa de 12 mL en tubos VacutainerTM con EDTA como anticoagulante. Se solicitó a los pacientes evitar realizar actividad física intensa al menos por 48 horas previas a la toma de muestra sanguínea. Dichas muestras sanguíneas se centrifugaron a 3500 rpm (12 cm de radio del rotor) por 10 minutos a 5°C para la separación de eritrocitos y plasma sanguíneo. Los eritrocitos se lavaron de 2 a 3 veces con solución salina al 0.9% y se almacenaron a -70º C hasta su uso para la determinación del perfil de ácidos grasos, lo cual nos permitió evaluar el apego al tratamiento. El plasma sanguíneo se almacenó a -70°C hasta su uso para la medición de marcadores sistémicos de estrés oxidativo y daño oxidativo. 6.10.2.3. Apego de los pacientes a la suplementación El apego de los pacientes a la suplementación se evaluó por el incremento de la proporción de EPA y DHA en las membranas de los eritrocitos, a partir de un perfil de ácidos grasos obtenido por cromatografía de gases. La incorporación de EPA y DHA en los eritrocitos es un indicador de la incorporación de estos ácidos grasos en los tejidos. Si el paciente consume el suplemento que contiene los AGPI omega - 3, habría un incremento en el porcentaje de EPA y DHA en los eritrocitos. Por lo cual, para evaluar el apego de los pacientes a la suplementación se determinó el % de cambio de los ácidos grasos EPA y DHA respecto al estado basal, en eritrocitos durante los 6 meses de suplementación. Para conocer el porcentaje de EPA y DHA se realizó un perfil de ácidos grasos de los eritrocitos de cada muestra mensual de los pacientes por cromatografía de gases como se describe a continuación: 27 6.10.2.3.1. Extracción de lípidos por el método de Folch modificado El paquete eritrocitario que se obtuvo como se mencionó en el apartado 6.10.2.2 se lavó tres veces con solución salina (0.9%). Se colocó 1 g de la muestra de los eritrocitos en tubos de vidrio COREX, posteriormente, los tubos se pesaron y se agregó lentamente 10.5 mL de una solución isopropano/hexano (4.5:6.0). Para evitar que las células se aglomeraran, las muestras se mantuvieron en agitación con vórtex. Después los tubos se centrifugaron a 1200 rpm por 4 minutos y la mezcla de solventes se vertió en tubos previamente pesados y se evaporó en una corriente de nitrógeno. Posteriormente, los tubos se pesaron y se les agregó 900 µL de hexano para disolver la grasa extraída y se incubo 5 minutos a temperatura ambiente. La solución de hexano se pasó a tubos previamente pesados, se evaporó mediante una corriente de nitrógeno y los tubos se pesaron nuevamente. Se cuantificó la grasa extraída por diferencia de pesos, entre los tubos sin muestra y los tubos con la muestra evaporada. 6.10.2.3.2. Metilación de los ácidos grasos Para facilitar el análisis cromatográfico, los ácidos grasos fueron transformados en ésteres metílicos para volverlos volátiles, mediante un proceso conocido como cis- esterificación. A la muestra de grasa extraída a partir de los eritrocitos se le agregó 1 mL de metanol, 1 mL de HCl 3N y 500 µL de ácido margárico como estándar, y la mezcla se incubó a 90° C por 60 minutos. Terminado el calentamiento, los viales se enfriaron con agua corriente y se agregó 1 ml de una solución de trifloruro de boro disuelto en metanol con una concentración al 14%, esto se agitó durante 30 segundos y se colocó en el módulo de calentamiento en las mismas condiciones del punto anterior. En seguida se enfrió y se agregó 1 mL de isooctano y 4 mL de solución saturada de NaCl (130 g en 500mL de H2O), se agitó durante 2 minutos y se centrifugó a 2500 rpm a 4°C durante 10 minutos. Finalmente, la fase superior se transfirió a un vial ámbar previamente pesado, con tapa de rosca y se evaporó el disolvente con corriente de nitrógeno. 28 El vial se volvió a pesar para calcular el peso y diluir la muestra hasta obtener una concentración de 1 mg/uL e inyectarla en el cromatógrafo de gases. 6.10.2.3.3. Cromatografía de gases Los metil esteres de ácidos grasos, se separaron y cuantificaron en un cromatógrafo de gases con un auto inyector (Hewlett- PackardTM 5890 Series I, Palo Alto US) unido a una columna capilar. Se utilizó una columna cromatográfica de sílica de 60 metros, con 0.25 mm de diámetro interno y 0.20 µm de grosor (J&W DB-225). El volumen de inyección fue de 1 µL y se usó helio como gas acarreador con un flujo de 1.2 mL/min. La temperatura del inyector fue de 240 °C, la del detector se ajustó a 270 °C y, el horno se programó inicialmente a 70 °C, aumentando a 30 °C/min hasta alcanzar 175 °C y luego se incrementó 1.2 °C/ min hasta llegar a 230 °C, una vez que se alcanzó la temperatura se mantuvo así durante 5 minutos. La identificación de los ácidos grasos de las muestras se realizó en base a su comparación con el tiempo de retención de estándares de ácidos grasos purificados comerciales (Supelco™ 37 Component FAME Mix). En las muestras se identificaron 13 ácidos grasos de entre 12 y 24 carbonos; posteriormente se integró su área para saber el porcentaje de ácido graso presente en la muestra en base a la suma de las áreas de todos los ácidos grasos identificados. 6.11. Marcador de daño celular Para evaluar el daño celular muscular se midió la concentración de la enzima creatina cinasa (CK) en suero solamente en las muestras basales de los pacientes ya que la medición de esta molécula se empleó para establecer las características de la población de estudio. 29 Además, la medición de CK nos permitió responder el objetivo particular de la determinación del estado oxidativo de pacientes con DMD/DMB con diferente función muscular: estado ambulatorio y no ambulatorio. Las concentraciones de CK se midieron en una muestra de 40 µL de suero sanguíneo de los pacientes en un autoanalizador automático para química clínica SPIN 120 (SPINREACT). La prueba colorimétrica se basa en que la creatina cinasa cataliza la transferencia reversible de un grupo fosfato de la fosfocreatina al ADP. Esta reacción se acopla con otras catalizadas por la hexocinasa (HC) y por la glucosa-6-fosfato deshidrogenasa (G6F- DH): 𝐹𝑜𝑠𝑓𝑜𝑐𝑟𝑒𝑎𝑡𝑖𝑛𝑎 + 𝐴𝐷𝑃 𝐶𝐾 → 𝐶𝑟𝑒𝑎𝑡𝑖𝑛𝑎 + 𝐴𝑇𝑃 𝐴𝑇𝑃 + 𝐺𝑙𝑢𝑐𝑜𝑠𝑎 𝐻𝐶 → 𝐴𝐷𝑃 + 𝐺𝑙𝑢𝑐𝑜𝑠𝑎 − 6 − 𝑓𝑜𝑠𝑓𝑎𝑡𝑜 𝐺𝑙𝑢𝑐𝑜𝑠𝑎 − 6 − 𝑓𝑜𝑠𝑓𝑎𝑡𝑜 + 𝑁𝐴𝐷𝑃+ 𝐺6𝐹−𝐷𝐻 → 6 − 𝑓𝑜𝑠𝑓𝑜𝑔𝑙𝑢𝑐𝑜𝑛𝑎𝑡𝑜 + 𝑁𝐴𝐷𝑃𝐻 + 𝐻+ La velocidad de formación de NADPH es proporcional a la concentración catalítica de CK en las muestras. Se lee la absorbancia inicial de la muestra y la absorbancia cada minuto durante tres minutos. Posteriormente se calcula el promedio de la diferencia de absorbancia por minuto (ΔA/min) y la concentración de CK se calcula con la siguiente fórmula: 𝐶𝐾 ( 𝑈 𝐿 ) = (ΔA/min)(4127) La unidad internacional (UI) es la cantidad de enzima que convierte 1 µmol de sustrato por minuto en condiciones estándar. La concentración se expresa en unidad por litro (U/L). 30 6.12. Evaluación de la función muscular La exploración sobre la función muscular en los pacientes con DMD/DMB se realizó mediante la escala de Vignos en su primera cita (Basal). Dicha escala está integrada por 9 categorías diferentes que reflejan el nivel de función muscular de los pacientes. Las categorías de la escala de Vignos se enlistan a continuación: Categorías en la escala de Vignos 1. Camina y puede subir escaleras sin ayuda. 2. Camina y puede subir escaleras con ayuda de barandal. 3. Camina y puede subir escaleras lentamente con ayuda de barandal (más de 25 segundos en 8 escalones regulares). 4. Camina sin ayuda y puede levantarse de la silla pero no puede subir escaleras. 5. Camina sin ayuda pero no puede levantarse de una silla o subir escaleras. 6. Camina sólo con ayuda o camina de forma independiente con férulas largas (aparato ortopédico) de piernas. 7. Camina con férulas largas pero requiere apoyo para el equilibrio. 8. Se levanta con ayuda de férulas pero no puede caminar aun con ayuda. 9. Confinado a una silla de ruedas. 10. Confinado a la cama. 31 6.13. Marcadores de estrés oxidativo 6.13.1. Peróxido de hidrógeno Para la determinación del peróxido de hidrógeno (H2O2) las muestras de plasma sanguíneo de los pacientes fueron desproteinizadas mediante una columna de centrifugación de 10 kD con filtro de polietersulfona (ab93349, Abcam), con capacidad de 500 µL a 12500 rpm (8.5 cm de radio de rotor) por 15 minutos. A partir de la muestra obtenida en el tubo colector de la columna de centrifugación se realizó la determinación de peróxido de hidrógeno con un volumen de 50 µL de plasma libre de proteína mediante un kit colorimétrico (No. de catálogo ab102500, Abcam) que utiliza una curva estándar para calcular la concentración de peróxido de hidrógeno (pmol) a partir de la medición de la absorbancia de las muestras a 570 nm. La técnica se basa en la reacción de la sonda OxiRed con el H2O2 en la muestra de plasma, en presencia de la peroxidasa de rábano (HRP, por sus siglas en inglés) generando un producto con color (λmáx = 570 nm). 𝑂𝑥𝑖𝑅𝑒𝑑 + 𝐻2𝑂2 𝑃𝑒𝑟𝑜𝑥𝑖𝑑𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑟á𝑏𝑎𝑛𝑜 → 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜 𝑐𝑜𝑛 𝑐𝑜𝑙𝑜𝑟 Las concentraciones de peróxido de hidrógeno de cada muestra se calculan de la siguiente forma: a) Promediar y restar el valor de absorbancia del blanco (estándar 1) de todos los estándares y las muestras, ésta es la absorbancia corregida. b) Promediar y graficar las absorbancias corregidas de cada estándar en función de las concentraciones finales de H2O2. c) Establecer la ecuación de la recta a partir de la curva estándar graficada. d) Extrapolar las lecturas de las muestras usando la siguiente ecuación: 32 𝐶𝑚 = ( 𝐴𝑏𝑠𝑜𝑟𝑏𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎 − (𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑐𝑒𝑝𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑐𝑜𝑛 𝑌) 𝑃𝑒𝑛𝑑𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 ) e) La concentración de las muestras es calculada como: 𝐶𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝐻2𝑂2 = 𝐶𝑚 𝑉𝑚 Donde: 𝐶𝑚 = 𝐶𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑢𝑟𝑣𝑎 𝑒𝑠𝑡á𝑛𝑑𝑎𝑟 (𝑝𝑚𝑜𝑙) 𝑉𝑚 = 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 (µ𝐿) 6.13.2. NO total Para la determinación de la concentración de óxido nítrico total las muestras de plasma sanguíneo de los pacientes se desproteinizaron mediante una columna de centrifugación de 10 kD con filtro de polietersulfona (ab93349, Abcam), con capacidad de 500 µL a 12 500 rpm (8.5 cm de radio de rotor) por 15 minutos. A partir de 40 µL de la muestra obtenida en el tubo colector, se realizó la determinación de óxido nítrico mediante un ensayo colorimétrico (No. de catálogo 780001, Cayman Chemical Company) que utiliza una curva estándar para calcular la concentración de nitrato + nitrito (µM) a partir de la medición de la absorbancia de las muestras a 545 nm. La técnica se fundamenta en dos pasos, el primero consiste en la conversión de nitrato a nitrito utilizando a la enzima nitrato reductasa. El segundo paso es la adición del reactivo de Griess 1 (Sulfanilamida) y reactivo de Griess 2 (N-(1-naftil) etilendiamina), los cuales convierten el nitrito a un compuesto azo púrpura obscuro. 𝟏) 𝑁𝑂3 𝑁𝑖𝑡𝑟𝑎𝑡𝑜 𝑟𝑒𝑑𝑢𝑐𝑡𝑎𝑠𝑎 → 𝑁𝑂2 𝟐) 𝑁𝑂2 + 𝑆𝑢𝑙𝑓𝑎𝑛𝑖𝑙𝑎𝑚𝑖𝑑𝑎 1 + N − (1 − naftil) etilendiamina → 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜 𝐴𝑧𝑜(𝑁 = 𝑁) 33 Las concentraciones de NO total de cada muestra se calculan de la siguiente forma: a) Promediar y restar el valor de absorbancia del estándar A (0 µM) de todos los estándares y las muestras. b) Promediar y graficar las absorbancias corregidas de cada estándar en función de las concentraciones finales de H2O2. c) Graficar las absorbancia de cada estándar en función de las concentraciones de nitrato. d) Establecer la ecuación de la recta a partir de la curva estándar graficada. e) La concentración de las muestras es calculada como: 𝑁𝑂 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 (µ𝑀) = ( 𝐴545 − 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑐𝑒𝑝𝑐𝑖ó𝑛 𝑐𝑜𝑛 𝑌 𝑃𝑒𝑛𝑑𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 ) ( 200µ𝐿 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑢𝑠𝑎𝑑𝑎 (µ𝐿) ) 6.14. Marcadores de daño oxidativo Como marcadores de daño oxidativo se midió la oxidación lipídica y oxidación proteíca. 6.14.1. Marcador de lipoperoxidación Como marcador de oxidación lipídica se midió la concentración de malondialdehido (MDA por sus siglas en inglés) en plasma sanguíneo. 6.14.1.1. Malondialdehído La determinación de la concentración de MDA en plasma sanguíneo no requiere de preparación o purificación de la muestra y se realizó directamente sobre un volumen de 50 µL de muestra de plasma a través de un ensayo colorimétrico de sustancias reactivas 34 al ácido tiobarbitúrico (TBARS, por sus siglas en inglés) (No. de catálogo 700870, Cayman Chemical Company) que utiliza una curva estándar para calcular la concentración de MDA (µM) a partir de la medición de la absorbancia de las muestras a 535 nm. TBARS = Substancias reactivas al ácido tiobarbitúrico, TCA = Ácido tricloroacético. La técnica se basa en la reacción a temperatura elevada (90-100 °C) del malondialdehido (MDA) y el ácido tiobarbitúrico (TBA, por sus siglas en inglés) que forman un aductor de MDA-TBA. 𝑀𝐷𝐴 + 𝑇𝐵𝐴 90−100 °𝐶 → 𝐴𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑀𝐷𝐴 − 𝑇𝐵𝐴 + 2𝐻2𝑂 Las concentraciones de MDA de cada muestra se calculan de la siguiente forma: a) Promediar y restar el valor de la absorbancia del estándar A (0 µM) del resto de los estándares y las muestras. Esta es la absorbancia corregida. b) Promediar y graficar los valores de absorbancia corregida de cada estándar en función de la concentración de MDA. c) Establecer la ecuación de la recta a partir de la curva estándar graficada. d) Calcular las concentraciones de MDA de cada muestra como se muestra a continuación: 𝑀𝐷𝐴 (µ𝑀) = [ (𝐴𝑏𝑠𝑜𝑟𝑏𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎) − (𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑐𝑒𝑝𝑐𝑖ó𝑛 𝑐𝑜𝑛 𝑌) 𝑃𝑒𝑛𝑑𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 ] 35 6.14.2. Marcadores de oxidación proteica Como marcadores de oxidación proteica se midieron proteínas carboniladas y grupos tiol. 6.14.2.1. Proteínas carboniladas Las proteínas carboniladas se midieron en una submuestra de los pacientes, esto se realizó con la finalidad de determinar si existen cambios en la concentración de este marcador en pacientes con distrofia, ya que hasta nuestro conocimiento no existen reportes de las proteínas carboniladas en pacientes con distrofia muscular. La medición de la concentración de este marcador se realizó directamente en un volumen total de 400 µL de plasma sanguíneo por muestra a través de un ensayo colorimétrico de proteínas carboniladas (No. de catálogo 10005020, Cayman Chemical Company). Los 400 µL de muestra se dividieron en dos ya que se utilizaron 200 µL para la muestra problema y 200 µL para la muestra control; en base a esta última se hace el cálculo de la concentración de proteínas carboniladas (nmol/mL) a partir de la absorbancia medida en las muestras a 370 nm. Esta técnica se basa en la reacción entre 4,4-dinitrofenilhidrazina (DNPH) y las proteínas carboniladas que al reaccionar producen hidrazona, cuyo color puede ser medido por espectrofotometría. La reacción que describe a este ensayo se muestra a continuación: Hidrazona 36 Para conocer las concentraciones de proteínas carboniladas de cada muestra se realizó lo siguiente: a) Restar las absorbancias de los controles de las muestras. Esta es la absorbancia corregida. b) Determinar las concentraciones como se indica a continuación: 𝑃𝑟𝑜𝑡𝑒í𝑛𝑎𝑠 𝑐𝑎𝑟𝑏𝑜𝑛𝑖𝑙𝑎𝑑𝑎𝑠 ( 𝑛𝑚𝑜𝑙 𝑚𝐿 ) = ( 𝐴𝑏𝑠𝑜𝑟𝑏𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎 0.011 µ𝑀−1 ) ( 500 µ𝐿 200 µ𝐿 ) 6.14.2.2. Grupos tiol Los grupos tiol fueron se midieron directamente en 15 µL de plasma sanguíneo a través de un ensayo colorimétrico de cuantificación de tiol (No. de catálogo T-6060, Life Technologies Corporation) que utiliza una curva estándar para calcular la concentración de tioles (mM) a partir de la medición de la absorbancia de las muestras a 410 nm. En este ensayo los grupos tiol reducen un disúlfido inhibido derivado de la papaína que activa a dicha enzima (A). La actividad de la enzima es medida usando el sustrato cromogénico de la papaína, N-benzoyl-L-arginina, p-nitroanilida (L-BAPNA) (B). Dicha reacción permite detectar pequeñas concentraciones de hasta 0.2 µM (0.2 nanomoles en 1 mL de reacción). Además, el kit incluye L-cisteína, reactivo de Ellman y cistamina. La L-cisteína sirve como un estándar en la reacción y el reactivo de Ellman es usado para determinar con precisión la concentración actual de tiol de las soluciones estándar de L-cisteína. La cistamina permite la detección de tioles de difícil detección que tiene valores altos de pK. La cistamina, un disúlfido, experimenta una reacción con las proteínas tiol, produciendo 2- mercaptoetilamina (cisteamina) (C) la cual libera papaína activa. Las reacciones de este ensayo se muestran a continuación: 37 Para conocer las concentraciones de tiol de cada muestra se realizó lo siguiente: a) Calcular la absorbancia corregida restando el valor de la absorbancia de la reacción control de los valores de absorbancia de los estándares y las muestras. b) Graficar la curva de la absorbancia corregida a 410 nm de los estándares L- cisteína vs el contenido de tiol. c) Establecer la ecuación de la recta a partir de la curva estándar graficada. d) Determinar las concentraciones como se indica a continuación: 𝑇𝑖𝑜𝑙 (𝑚𝑀) = [ (𝐴𝑏𝑠𝑜𝑟𝑏𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎) − (𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑐𝑒𝑝𝑐𝑖ó𝑛 𝑐𝑜𝑛 𝑌) 𝑃𝑒𝑛𝑑𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 ] Inactiva L-BAPNA Activa Compuesto de color amarillo Cisteamina Cistamina Tiol 38 6.15. Capacidad de atrapamiento del radical DPPH Para este ensayo se siguió la propuesta de Blois (1958) modificado por Koren et al. (2010). La capacidad de atrapamiento del 2,2-difenil-1-picrilhidrazilo (DPPH, por sus siglas en inglés) es indicador de capacidad antioxidante y se midió directamente en 30 µL de plasma sanguíneo a través de un ensayo colorimétrico que se basa en la reducción del radical DPPH. El DPPH es un radical estable de color violeta intenso que al reducirse forma un compuesto de color amarillo llamado difenil picrilhidrazina en relación con el número de electrones incorporado a su estructura, dicha reacción se presenta a continuación: La absorbancia de la difenil picrilhidrazina se midió a 518 nm mediante un espectrofotómetro Pharmacia Biotech Ultrospe 2000 UV/visible Spectrophotometry utilizando celdas Eppendorf UVette ® (eppendorf). La capacidad de atrapamiento del radical DPPH se expresa en % en base al siguiente algoritmo: % 𝑑𝑒 𝑎𝑡𝑟𝑎𝑝𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝐷𝑃𝑃𝐻 = (𝐷𝑂 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑙 − 𝐷𝑂 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎) 𝐷𝑂 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑙 𝑥100 Todos los ensayos colorimétricos (exceptuando la capacidad de atrapamiento del radical DPPH) se midieron en un espectrofotómetro para microplacas compacto Epoch2 (BioTek Instruments, Inc.) y analizados con su software Gen5TM (BioTek Instruments, Inc.). A) B) DPPH radical DPPH no radical 39 6.16. Expresión relativa de NRF2 y NFKB subunidad p65 6.16.1.Extracción de RNA total Se extrajo el RNA total de los leucocitos mediante el método de extracción fenólica con TRIzol (Reagent InvitrogenTM Life Technologies) (Chomczynsky et al., 1987), dicho método se basa en el uso de una solución monofásica de fenol e isotiocianato de guanidina para lisis de las células, la cual separa a las muestras en dos fases (acuosa y orgánica). Seguida de la extracción y precipitación de RNA total con cloroformo e isopropanol respectivamente a partir de la fase acuosa. Posteriormente el RNA total se cuantificó con un espectrofotómetro Nanodrop ND-1000 y se determinó la integridad del RNA sometiendo una muestra de éste a electroforesis horizontal en gel de agarosa al 1.0% teñido con bromuro de etidio (0.5 µg/mL). 6.16.2. Síntesis de cDNA El cDNA se sintetizó a partir de 2 μg de RNA total utilizando la transcriptasa reversa MMLV. El RNA total se pre-incubó con random primers y desoxirribonucleótidos trifosfato (dNTPs) (100 mM) a 65°C por 5 minutos. Posteriormente el producto se incubó con una solución amortiguadora de Tris-HCl (250 mM), KCl (375 mM), y MgCl2 (15 mM) y DTT (0.1 M) a 37°C durante 2 minutos. Finalmente, la síntesis de cDNA se realizó con la transcriptasa reversa del virus de la leucemia murina Moloney (M-MLV, por sus siglas en inglés) y agua grado biología molecular libre de RNAsas en un volumen final de 20 μL. La síntesis se realizó a 25°C por 10 minutos seguida de una incubación a 37°C durante 50 minutos y finalmente a 70°C por 15 minutos. 40 6.16.3. PCR en tiempo real La cuantificación del RNAm de NFκB (p65) y NRF2 se realizó mediante PCR en tiempo real y se utilizaron a B2M como gen de normalización. El cDNA sintetizado se amplificó mediante la enzima DNA polimerasa del kit LightCycler Fast Start DNA MasterPLUS SYBR Green I (Roche, Indianapolis, IN) con los primers diseñados para NFKB (p65), NRF2 y B2M (Tabla 1). Los primers fueron sintetizados por la empresa InvitrogenTM. La reacción se llevó a cabo en un termociclador (Lightcycler Nano, Roche) para PCR en tiempo real, que mide continuamente la amplificación de productos de PCR en cada ciclo, usando primers comunes para PCR y el fluorocromo SYBR Green que se intercala en el surco menor de las hebras de doble cadena de DNA, emitiendo fluorescencia. La amplificación se realizó en un volumen total de 20 μL conteniendo 2 μL de cDNA, 40 pmol de cada primer y 4 μL de MasterPLUS SYBR Green que contiene la enzima polimerasa Fast Start, amortiguador para PCR, SYBR Green y MgCl2 3.5 mM en capilares de borosilicato de 20 μl. Durante la reacción, la polimerasa se activa y el cDNA se desnaturaliza pre-incubando a 95°C durante 10 minutos. La amplificación se desarrolló durante 35 ciclos a 95°C por 10 segundos y un alineamiento 60°C por 7 segundos. La adquisición de la fluorescencia se realizó al terminar este ciclo de PCR. Gen Primers NFKB subunidad p65 F- GATGATGAAGACCTGGGGGC R- GGGTACTCCATCAGCATGGG NRF2 F- TGGTTCCAAGTCCAGAAGCC R- CACTGTCAACTGGTTGGGGT B2M F- TGCTGTCTCCATGTTTGATGTATCT R- TCTCTGCTCCCCACCTCTAAGT Tabla. 1. Lista de primers diseñados para la cuantificación del mRNA 41 Todas las reacciones se realizaron por duplicado. Para el análisis de la expresión se determinó el ciclo donde inició el aumento de la fluorescencia, denominado punto de corte (Cp, por las siglas en inglés de crossing point) o ciclo de umbral (Ct, por las siglas en inglés de cycle threshold) se determinó el Ct del gen de normalización, y se calculó el valor de ΔΔCt en unidades relativas y el resultado final se informa como 2- ΔΔCt. 6.17. Análisis estadístico Los datos se analizaron con el programa SPSS v22.0. (IBM Corp. Released 2011). Para todos los análisis estadísticos primeramente se exploró la distribución Gaussiana de los datos mediante las pruebas de Shapiro-Wilk (N ≤ 30) y Kolmogorov-Smirnov (N > 30). Para las comparaciones de estado ambulatorio vs estado no ambulatorio, las comparaciones de los datos poblacionales y las comparaciones mensuales entre tratamiento de los pacientes suplementados con placebo vs AGPI omega - 3 se procedió como se menciona a continuación. Si los datos tenían distribución normal se presentaron como media ± la desviación estándar y se utilizaron pruebas de T de Student, mientras que si los datos no tenían distribución normal se presentaron como mediana, (valor mínimo, valor máximo) y se utilizaron pruebas de U de Mann-Whitney. Se realizó una correlación de Spearman entre los niveles de expresión de mRNA de NFKB (p65) y NO total. Para todos los análisis se emplearon intervalos de confianza del 95% y se consideró un valor alfa < 0.05. 42 6.18. Aspectos éticos y beneficios otorgados al paciente El estudio fue registrado ante la Comisión Nacional de Investigación Científica del IMSS (R-2012-785-066) y de acuerdo al Reglamento de la Ley General de Salud en Materia de Investigación para la Salud, Titulo segundo: De los aspectos éticos de la investigación en Seres Humanos, Capítulo 1, Artículo 17, es una investigación en categoría de riesgo mayor que el mínimo (Reglamento de la Ley General de Salud en Materia de Investigación para la Salud, en Línea). A los padres o tutores de los pacientes se les explicaron los fundamentos, procedimientos del estudio, los beneficios proporcionados al participar en el estudio, el derecho de confiabilidad y de abandono del estudio. Además, se les informó verbalmente utilizando un lenguaje comprensible para los padres, acerca de la inocuidad y los beneficios que tienen los AGPI omega - 3 EPA y DHA en la salud. Los beneficios que se otorgaron al paciente durante su participación en el estudio fueron: a) Diagnóstico molecular. b) Pruebas bioquímicas mensuales de concentraciones de glucosa, triglicéridos, colesterol HDL, colesterol LDL, transaminasas y creatina cinasa (CK) en suero, lo cual indica el estado de salud metabólico del paciente. c) Plan de nutrición personalizado. 43 7. RESULTADOS 7.1. Diagnóstico molecular DMD/DMB El diagnóstico molecular de DMD/DMB fue un criterio de inclusión de los pacientes a esta investigación. Se realizaron 34 diagnósticos moleculares de DMD/DMB por PCR Multiplex a pacientes con diagnóstico clínico en un período de agosto de 2014 a diciembre de 2015. Esta prueba sólo permite detectar las eliminaciones en los hot spots; es decir, los 18 exones que son más susceptibles a eliminación y que se dividen en Set I y Set II en el estuche comercial de la PCR Multiplex (Fig. 5 A y B). A Sujeto sano Paciente 1 Paciente 2 Paciente 3 * * * * Marcador pb B Sujeto sano Paciente 1 Paciente 2 Paciente 3 * * * Marcador pb Fig. 5. Diagnóstico molecular de DMD/DMB de 3 pacientes con diagnóstico clínico. El diagnóstico por PCR multiplex permite la identificación de exones eliminados del gen DMD. Se muestra la comparación con un sujeto sano. A) Análisis de los exones correspondientes al SET I (exones 4, 8, 17,19, 44, 45, 48, 12 y 51. B) Análisis de los exones correspondientes al SET II (exones promotor, 3, 6, 13, 43, 47, 50, 52 y 60). Las líneas rojas indican el número de exón amplificado del gen DMD y los asteriscos indican eliminación de algún exón. 44 7.2. Daño oxidativo en pacientes con DMD/DMB en estado ambulatorio y no ambulatorio antes de la suplementación Primeramente es importante mencionar que los resultados de los diferentes grupos de estudio tienen distinto número de sujetos. Esto se debe a varias razones; primero, la medición de las moléculas fue utilizando un estuche comercial que requería completar cierto número de muestras. Segundo, algunos de los sujetos no terminaron la suplementación. Finalmente, el volumen de la muestra sanguínea