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EFECTO DE GHRELINA Y 2,4-TIAZOLIDINEDIONA SOBRE LA DIFERENCIACIÓN DE TEJIDO ADIPOSO DE OVINOS IN VITRO TESIS QUE PARA OBTENER EL TITULO DE: MÉDICA VETERINARIA ZOOTECNISTA PRESENTA: BRICIA PLATA ANAYA ASESOR: Dra. MARÍA OFELIA MORA IZAGUIRRE CUAUTITLÁN IZCALLI, ESTADO DE MÉXICO 2010 UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN 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). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. Con cariño a mi familia que son el pilar de mi vida, especialmente a mi madre, mumi Te amo; a mis hermanos Ale y Rocker, que están siempre al pie del cañón, a mis amigas y amigos Ely, Sandy, Juan José y Héctor por haber compartido juntos, durante éstos 5 años, ésta generosa carrera. AGRADECIMIENTOS A la Universidad Nacional Autónoma de México, por ofrecerme la oportunidad de formar parte de “la máxima casa de estudios del país” y en especial, a la Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán Campo 4 por haberme formado en el camino profesional y ético de la Medicina Veterinaria y Zootecnia. A la Doctora Ofelia Mora Izaguirre por la asesoría de esta tesis, y a su incondicional apoyo y amistad que me ha ofrecido al final de mi carrera. Al Doctor y Profesor Emérito de la FES-C Dr. Armando Shimada Miyasaka por su confianza. Al Dr. José Luis Romano por el interés y el aporte financiero de éste proyecto. Al Instituto de Neurobiología, en especial al Dr. Alfredo Varela por su apoyo en el Laboratorio A-03 de Biología Molecular. A la Unidad de Proteogenómica en especial a la Dra. Anaid Antaramian y a la M en C Adriana González Gallardo. A la M en C Laura González Dávalos por su atención brindada en este proyecto. A la Dra. Patricia García Rojas Montiel por su generosa hospitalidad durante el tiempo en que realicé este proyecto. En general a todos mis compañeros (as) del laboratorio A-03 por su amistad y apoyo durante la realización de este trabajo. El presente trabajo fue financiado por el Proyecto 12604 del Fondo Sectorial de Investigación en Materia Agrícola, Pecuaria, Acuacultura, Agrobiotecnología y Recursos Filogenéticos Se realizó en el Laboratorio A3 del Instituto de Neurobiología de la UNAM, campus Juriquilla INDICE GENERAL Resumen 1 I.Introducción 3 II.Revisión Literaria 5 2.1 Producción ovina 5 2.2 Factores que intervienen en la modulación en el consumo alimenticio 7 2.3 Ghrelina 8 2.3.1 Distribución de Ghrelina en los tejidos 10 2.3.2 Estructura 10 2.3.3 Receptor de ghrelina 12 2.3.4 Acciones fisiológicas de la ghrelina 13 2.3.5 Efectos sobre la secreción de GH 14 2.3.6 Efectos sobre el balance energético 14 2.3.7 Ghrelina y adipogénesis 15 2.4 Tejido adiposo 16 2.4.1 Tejido adiposo blanco 16 2.4.2 Modelos de estudio del tejido adiposo blanco 17 2.4.3 Diferenciación adipocitaria 19 2.4.4 Inhibición del crecimiento 20 2.4.5 Expansión clonal 20 2.4.6 Expresión de genes marcadores del adipocito 20 2.4.7 Eventos tardíos y diferenciación terminal 22 III.Justificación 24 IV.Hipótesis 24 V.Objetivos 25 VI.Material y Métodos 26 VII.Resultados 30 VIII.Discusión 36 IX.Conclusiones 39 X.Técnicas empleadas 40 10.1 Purificación de RNA (RNeasy, Qiagen) 40 10.2 Transcripción reversa (RT) 41 10.3 Reacción en cadena de la polimerasa (PCR convencional) 42 10.4 Electroforesis en gel de agarosa 43 10.5 PCR Cuantitativo 47 XI.Bibliografía 49 LISTA DE CUADROS Cuadro 1. Neuropéptidos, neurotransmisores y hormonas involucradas en el control de la ingesta de alimento. 8 Cuadro 2. Alineación de los aminoácidos de ghrelina en diferentes especies. 12 Cuadro 3. Rol de la Fisiología de Ghrelina. 14 Cuadro 4. Modelos celulares in vitro para el estudio de la diferenciación adipocitaria. 18 LISTA DE FIGURAS Figura 1. Estructura de ghrelina acilada. 11 Figura 2. Cultivos primarios de tejido adiposo subcutáneo. 30 Figura 3. Fibroblastos de tejido adiposo subcutáneo en estado de preconfluencia. 31 Figura 4. Cultivo primario de tejido adiposo subcutáneo con seis diferentes tratamientos. 32 Figura 5. Morfología de un adipocito maduro de tejido adiposo subcutáneo. 32 Figura 6. Efecto de ghrelina y TZD sobre los niveles de inducción del mRNA de PPARγ, durante la adipogenésis en ambos tejidos. 33 Figura 7. Efecto de ghrelina y TZD sobre los niveles de inducción del mRNA de PPARγ, durante la adipogenésis en tejido adiposo subcutáneo. 34 Figura 8. Efecto de ghrelina y TZD sobre los niveles de inducción del mRNA de PPARγ, durante la adipogenésis en tejido adiposo omento. 35 1 RESUMEN La ghrelina es un péptido que actúa como ligando natural del receptor de secretagogos de la hormona de crecimiento (GHS-R). Se ha aislado de las células X/A del estómago. Tiene una variedad de funciones, principalmente en la regulación de secreción de la hormona de crecimiento y en el metabolismo energético. Dentro de éste último, la ghrelina estimula el consumo de alimento e incrementa el peso corporal en humanos y ratas. Recientemente la ghrelina ha demostrado tener efectos orexigénicos y adipogénicos en ratas in vivo e in vitro. La ghrelina también ha mostrado un efecto adipogénico, ya que incrementa la expresión del receptor activado por proliferadores peroxisomales gamma (PPARγ), que es un receptor nuclear de hormonas necesario para el desarrollo del tejido adiposo. Con el objetivo de comparar el efecto adipogénico de ghrelina y 2, 4 tiazolidinediona (2,4-TZD) en el tejido adiposo de ovino in vitro, se utilizaron cultivos primarios de tejido adiposo subcutáneo y de omento de 6 ovinos pelibuey. Los tratamientos para el proceso de diferenciación de los cultivos primarios consistieron en medio basal (como control negativo), medio de diferenciación (controlpositivo), 2,4-TZD y diferentes dosis de ghrelina (500, 1000 y 1500 pg/ml). Una vez diferenciadas las células, se extrajo el RNA total, posteriormente mediante la técnica de RT-PCR se identificó la expresión de PPARγ y se cuantificó mediante PCR Tiempo Real. Los resultados obtenidos muestran que los tratamientos de ghrelina y TZD no incrementaron los niveles de expresión de PPARγ sobre el medio de diferenciación (p<0.01). Los resultados muestran que el 2 medio de diferenciación fue el mejor inductor de la diferenciación adiposa de ovinos in vitro, medido esto a través de la expresión de PPARγ. Palabras clave: tejido adiposo, diferenciación adipocitaria, ghrelina, 2-4 tiazolidinedionas, PPARγ. 3 I. INTRODUCCIÓN La ovinocultura en México representa una de las actividades del sector pecuario que ha experimentado un auge en los últimos años, pasó de ser una actividad de ahorro familiar para autoconsumo a una actividad empresarial. Un factor determinante que detona esta actividad es la engorda de corderos, que permite acceder al mercado con un producto diferente en cuanto a calidad y que lleva al barbacoyero a mejorar los rendimientos y consecuentemente mejorar los precios para el productor en menor tiempo.1 La producción de ganado ovino para carne se desarrolla bajo diferentes contextos agroclimáticos, tecnológicos, sistemas de manejo y finalidad de explotación, la cual comprende principalmente la producción de corderos para engorda y compra- venta de animales viejos o de reemplazo criados en praderas para engorda en corral. En México el principal sistema de producción para engorda se realiza de forma intensiva, con un aumento en los costos de producción, para lo cual se requiere formular estrategias especificas a corto, mediano y largo plazo, que permitan un adecuado manejo técnico y económico del sistema de producción. 2 Dentro del manejo técnico podemos mencionar como las de mayor importancia, el uso de razas especializadas para carne y la mejora de los sistemas de alimentación. 2 La alimentación representa aproximadamente el 60% de los costos de producción, por lo que ha sido necesario investigar acerca de los factores que se ven 4 implicados en el consumo de los animales que provoquen un aumento del mismo y una ganancia de peso en menor tiempo. 2 De manera que si se tiene un buen sistema de alimentación, éste se verá reflejado en canales de calidad, la cual estará dada por las características del músculo y la grasa. El sabor y la ternura de las carnes están determinados por el contenido de grasa. Los animales alimentados bajo el sistema intensivo producen carne más aceptable que la proveniente de animales finalizados en pastoreo, debido a que la grasa corporal de éstos últimos es escasa, lo cual reduce la ternura y gustocidad de su carne. La ghrelina es una hormona que se ha relacionado con en el consumo de alimento, es un péptido orexigénico que se produce principalmente en el estómago, actúa como ligando natural del receptor del secretagogo de la hormona de crecimiento GHS-R, tiene efectos en el metabolismo energético y se ha encontrado que estimula la diferenciación del tejido adiposo blanco de ratones.3 Con estos antecedentes resulta importante conocer el efecto de la ghrelina sobre la proliferación y diferenciación del tejido adiposo en ovinos, para que en el futuro pudiera ser usada en los sistemas de alimentación de ésta especie, mejorando la producción ovina y la calidad de la canal. 5 II. REVISIÓN DE LITERATURA 2.1 Producción ovina La producción pecuaria en México genera entre otros, uno de los nutrientes importantes en la dieta de los mexicanos: la proteína animal, la cual se puede obtener de productos de origen animal, como la carne de ovino. 4 Actualmente México cuenta con 7, 305, 578 cabezas de ovinos registrados en 2007, que generaron 48 534 toneladas de carne que fueron destinadas al consumo, en su mayoría para barbacoa, produciéndose un consumo per cápita de 0.8 kg/habitante. La mayor producción se concentra en los estados de México, Hidalgo, Veracruz y Puebla.5, 6 La producción nacional de carne, cubre aproximadamente el 56% del consumo, lo que genera que el 44% sea de importación de países como Australia, Nueva Zelanda y Estados Unidos, principalmente. 8 Como ya se mencionó, en los últimos años se han registrado cambios en cuanto a la integración de la cadena de la industria ovina en México, que se reflejan en cambios drásticos en el esquema de producción y transformación, de manera resumida, se puede decir que se ha modificado el objetivo de la producción ovina, que ha mantenido el inventario con un ligero crecimiento de 2.43% de acuerdo a la Tasa Media Anual de Crecimiento (TMAC) y se ha mejorado significativamente la producción y productividad, situación que en gran medida se debe a que se han 6 integrado esquemas de engordas intensivas tecnificadas.6 La engorda y finalización de corderos en corral es hoy en día parte fundamental dentro de la industria ovina mexicana, por lo que, es de gran importancia hacer investigaciones acerca de técnicas que mejoren la productividad de las engordas de corderos, tratando con esto de encontrar estrategias que permitan eficientizar al máximo la utilización de los recursos y mejorar los parámetros productivos de los corderos para lograr con esto mejorar la rentabilidad de la ganadería ovina.7 Una de las principales herramientas para mejorar la productividad de los corderos en engorda, es el poder influir sobre el consumo voluntario (CV) de alimento, ya que de este depende gran parte de la productividad del animal. 8 Si se ve al cordero como un medio para producir alimento de origen animal de alta calidad para el consumo humano y la materia prima para conseguir esto, es el alimento que consume el cordero, entonces incrementar el CV del animal dará como resultado una más rápida transformación a carne para consumo humano. Sin embargo, para tratar de manipular el consumo de los animales es necesario conocer la fisiología del mismo. 7 2.2 Factores que intervienen en la modulación del consumo alimenticio La regulación del balance de nutrientes depende de una estrecha relación entre lo que se ingiere, para mantener un estado nutritivo constante y en lo que se consume, para ejecutar las funciones de un individuo. De manera que el organismo controla mediante diversos estímulos el apetito y la saciedad.9 La modulación de la ingesta puede ser regulada por dos vías: central y periférica. El hipotálamo contiene múltiples sistemas neuronales, algunos contribuyen en la regulación de la homeostasis del balance energético; otros estimulan el consumo de alimento (señales orexigénicas) y otros lo disminuyen (señales anorexigénicas).9 Los primeros investigadores observaron que las lesiones en diversas áreas del hipotálamo afectaban el comportamiento alimentario y la regulación del peso corporal. Así, las lesiones bilaterales del hipotálamo ventromedial producían hiperfagia y obesidad, mientras que las lesiones laterales se traducían en afagia y pérdida de peso. Recientes investigaciones señalan que existen otras zonas del cerebro implicadas en la regulación del apetito. Adicionalmente a esta regulación central existen otras sustancias que se originan en la periferia, la mayoría constituidas por péptidos como la colecistocinina CCK, la insulina, el péptido similar al glucagón (GLP), la ghrelina, la leptina, así como la glucosa y otras sustancias producidas por el metabolismo (ver cuadro 1). 9 8 Cuadro 1. Neuropéptidos, neurotransmisores y hormonas involucradas en el control de la ingesta de alimento. Abreviaturas, AgRP: péptido relacionado agouti; CART: transcrito regulado por cocaína y anfetamina; CCK: colecistoquinina; CRH: hormona liberadorade corticotropina; GLP-1: péptido similar al glucagon 1; MCH: hormona concentradora de los melanocitos; α- MCH: hormona estimulante de los melanocitos; NPY: neuropéptido Y; POMC: pro-opiomelanocortina; PYY: péptido YY (adaptado de Perelló et al., 2004) 9 Origen Actividad Orexigénica Actividad Anorexigénica Hipotalámico NPY CRH Galanina Urocortina β -endorfina α-MSH Dinorfinas GLP-1 Encefalinas CART MCH Neurotensina Orexinas AgRP Serotonina Glutamato GABA Noradrenalina Periférico Glucocorticoides Insulina Ghrelina Leptina PYY CCK 2.3 Ghrelina Algunos de lo factores que estimulan el apetito son producidos en el estómago, convirtiéndolo en uno de los principales reguladores de la ingesta; incluso el efecto físico del llenado mismo del estómago es un factor limitante para el consumo. Se ha mencionado que alimentos demasiado voluminosos determinan rápidamente 9 que el animal deje de comer, incluso dietas voluminosas y pobres en nutrientes. El estómago está comunicado con el sistema nervioso central por medio del nervio vago, en dicha comunicación, utiliza péptidos como neuromedina B y péptido liberador de la gastrina en dicha comunicación.10, 11 En la actualidad se conocen muchos factores que intervienen en la regulación del consumo alimenticio. Uno de esos factores que se ha investigado en años recientes es la ghrelina, una hormona involucrada en el consumo voluntario y en el metabolismo energético.3 Las primeras moléculas con actividad liberadora de la hormona de crecimiento GH (por sus siglas en inglés) se sintetizaron por Bowers et al., (1984) y se les denominó secretagogos de GH.12 Posteriormente se sintetizaron otros compuestos similares, de naturaleza tanto peptídica como no peptídica, recibiendo en conjunto el nombre de secretagogos de hormona de crecimiento (GHS).13 Estos compuestos liberadores actúan a través de receptores. El descubrimiento y clonación en 1996 del receptor específico para secretagogos de la hormona de crecimiento (GHS-R), puso de manifiesto la existencia de un ligando endógeno para este receptor.14 Kangawa et al., 1990, purificaron a partir de estómago de rata el ligando endógeno para los receptores de secretagogos de GH denominado Ghrelina. El termino Ghrelina es una palabra de raíz indoeuropea “ghr” que significa “crece”, en vista de la capacidad que tiene este péptido para liberar GH.3, 15 10 2.3.1 Distribución de Ghrelina en los tejidos El mayor sitio de producción de ghrelina es el estómago en su parte fúndica, principalmente por las células enteroendócrinas, llamadas células tipo A, que están presentes en las glándulas oxínticas del estómago, también se produce en el intestino delgado y grueso. Estas células contienen gránulos densos y compactos con ghrelina y constituyen cerca de la quinta parte de las células enteroendócrinas de la mucosa oxíntica en animales adultos. Existen otros órganos donde se ha localizado la expresión de RNAm de ghrelina como la hipófisis, hipotálamo, corazón, hígado, páncreas endocrino, pulmón, tejido adiposo blanco, gónadas y linfocitos.15, 16 2.3.2. Estructura La ghrelina es un péptido de 28 aminoácidos, el cual se encuentra unido a un ácido graso, en el residuo 3 de serina contiene 8 carbonos, esta acilación es crucial para su acción orexigénica y para la liberación de la GH, mediante la unión con el GHS-R (figura 1). 15 En el fondo gástrico se produce gran cantidad de ghrelina, la cual inicialmente no posee acilación en la estructura y por lo tanto no genera actividad con el GHS-R, pero se ha demostrado que al igual que la ghrelina completa induce adipogénesis.17 11 Ambas, ghrelina acilada y ghrelina desacilada están presentes en la circulación periférica, siendo la ghrelina desacilada la que se encuentra en mayor proporción en la circulación, esto sucede porque el ácido graso de la serina 3 es altamente inestable.18 Figura 1. Estructura de ghrelina acilada (adaptado de Kojima et al., 2004) La ghrelina humana y la de la rata son péptidos de 28 aminoácidos, mientras que la de ovino esta compuesta de 27 aminoácidos, por la ausencia de la glutamina en la posición 14 de la cadena.19 En la mayoría de los mamíferos en que se han estudiado las secuencias de aminoácidos de la ghrelina, estas han mostrado un alto grado de similitud, ya que los 10 aminoácidos N-terminales son idénticos y la acilación del residuo 3 se ha encontrado en las especies de vertebrados estudiadas que incluyen aves, reptiles, anfibios y peces. Incluso se ha comprobado con la observación in vitro, que un Acilo 12 fragmento acilado con solo los primeros 5 aminoácidos de la cadena N-terminal, estimula el GHS-R con una potencia similar al del péptido completo (cuadro 2).20 Cuadro 2. Alineación de los aminoácidos de ghrelina en diferentes especies (adaptado de Kojima et al., 2005)24 Mamífero 1 * 10 20 28 Humano G S S F L S P E H Q R V Q Q R K E S K K P P A K L Q P R Mono Rhesus G S S F L S P E H Q R A Q Q R K E S K K P P A K L Q P R Ratón G S S F L S P E H Q K A Q Q R K E S K K P P A K L Q P R Gerbo de Mongolia G S S F L S P E H Q K T Q Q R K E S K K P P A K L Q P R Rata G S S F L S P E H Q K A Q Q R K E S K K P P A K L Q P R Perro G S S F L S P E H Q K L Q Q R K E S K K P P A K L Q P R Cerdo G S S F L S P E H Q K V Q Q R K E S K K P A A K L K P R Borrego G S S F L S P E H Q K L Q – R K E P K K P S G K L K P R Bovino G S S F L S P E H Q K L Q – R K E A K K P S G K L K P R Aves 1 * 10 Pollo G S S F L S P T Y K N I Q Q Q K D T R K P T A R L H Pato G S S F L S P E F K K I Q Q Q N D P T K T T A K I H Emu G S S F L S P D Y K K I Q Q Q K D P R K P T T K L H Ganso G S S F L S P E F K K I Q Q Q N D P A K A T A K I H Pavo G S S F L S P A Y K N I Q Q Q K D T R K P T A R L H P R Peces 1 * 10 20 23 Trucha Arcoiris 1 G S S F L S P S Q K P Q V R Q G K G K – P P R V Trucha Arcoiris 2 G S S F L S P S Q K P Q G K G K – P P R V Anguila Japonesa G S S F L S P S Q R P Q G K D K K P P R V Pez Dorado G T S F L S P A Q K P Q – – G R R P P R V Pez Zebra G T S F L S P T Q K P Q – – G R R P P R V Tilapia G S S F L S P S Q K P Q N K V K S S R I Anfibio Rana Toro G L T F L S P A D M Q K I A E R Q S Q N K L R H G N M N 2.3.3. Receptor de ghrelina Los receptores para los secretagogos pertenecen a la familia de receptores acoplados a proteína G, con siete dominios transmembrana y están integrados por 366 aminoácidos. Estos receptores se han expresado principalmente en hipotálamo e hipófisis y se han aislado dos tipos de secuencias GHS-R1a y 13 GHS-R1b. El GHS-R1a, es el receptor activo a los secretagogos de GH. 3, 20 El receptor activo para ghrelina se ha localizado en órganos como corazón, riñón, hígado, páncreas, estómago e intestinos además en tejido adiposo, sin embargo, el receptor para ghrelina se encuentra en mayor cantidad en los núcleos arcuato y ventromedial del hipotálamo y en la glándula hipófisis.21 2.3.4. Acciones fisiológicas de la ghrelina La amplia distribución del GHS-R, indican que la ghrelina producida y secretada en el estómago puede tener una variedad de funciones regulatorias en el cerebro y tejidos periféricos a través de diversas vías (cuadro 3).22 La actividad fisiológica más estudiada ha sido por su capacidad como factor liberador de la hormona GH.17 Estudios recientes demuestran que la ghrelina tiene efectos orexigénicos y adipogénicos en ratones. Datos publicados indican que la ghrelina antagoniza las acciones de la leptina en la rata a través de la activación del receptor neuropéptido Y-Y1 hipotalámico. Así también se ha reportado que estimula la prolactina, ACTH y cortisol, en humano. La inducciónde ghrelina incrementa el peso corporal y el tejido adiposo. 22 14 Cuadro 3. Papel fisiológico de la Ghrelina (adaptado de Susuki et al., 2006)23 Metabolismo energético Estimula el apetito Promueve el almacenamiento de tejido adiposo Tracto gastrointestinal Promueve la motilidad gástrica Sistema endocrino Estimula la secreción de ACTH Estimula la secreción de la GH Sistema cardiovascular Incrementa el gasto cardiaco Disminuye la presión arterial, sin ningún cambio significativo en la frecuencia cardiaca 2.3.5 Efectos sobre la secreción de la hormona de crecimiento. La ghrelina actúa sobre el GHS-R, incrementando el Ca2+ intracelular utilizando a éste como segundo mensajero, y estimulando así la liberación de GH. La actividad de ghrelina es similar a la hormona liberadora de GH, (GHR) solo que ésta última utiliza AMPc como segundo mensajero. El efecto máximo de estimulación por la ghrelina es dos a tres veces más que GHRH in vivo. La inyección de ghrelina induce la potente liberación de GH en ratas y humanos. 24 2.3.6 Efectos sobre el balance energético Diversos estudios en diferentes especies han mostrado que la administración de ghrelina favorece un incremento en la ingesta de alimento. La ghrelina ejerce 15 efectos sobre el balance energético de manera dependiente e independiente del aumento de la ingesta de alimentos. Los efectos sobre la ingesta y de adiposidad, son independientes de los efectos sobre la secreción de GH, que son mediados por mecanismos centrales específicos.20 La ghrelina está contenida en neuronas del núcleo arqueado del hipotálamo, que es una región que regula el apetito. A este respecto, se ha encontrado que la ghrelina aumenta la expresión en neuronas del núcleo arqueado hipotalámico de dos péptidos con claros efectos orexigénicos: neuropéptido Y (NPY) y la proteína relacionada con la proteína Agouti (AgRP). En contraste con la leptina que disminuye la expresión de NPY y AgRP, también la ghrelina inhibe neuronas que producen propiomelanocortina (POMC) y el transcrito regulado por cocaína y anfetamina (CART) las cuales producen efectos anorexigénicos. 24 2.3.7 Ghrelina y adipogénesis Ghrelina tiene diferentes líneas de estudio, entre ellas su participación en el metabolismo energético, estimulación del consumo de alimento, inducción de adipocidad y aumento del peso corporal.25 Choi et al., 2003, demostraron que la ghrelina aplicada sobre preadipocitos de rata (de tejido adiposo blanco de regiones epididimal y parametrial) in vitro inducía la diferenciación hacia adipocitos maduros. También evaluaron la expresión del RNAm del PPARγ, que es usado como un indicador en el proceso de diferenciación de preadipocitos, observando un incremento de esta expresión por medio de RT-PCR.22 16 La ghrelina desacilada es una de las formas de ghrelina que se presenta en mayor concentracion en la circulación, siendo la forma que más participa en el proceso de diferenciación in vitro. Aunque ambas formas participan en el proceso de adipogenesis, solo la ghrelina desacilada ha demostrado que no utiliza al receptor GHSR 1α para su función, al contrario de la forma acilada de ghrelina.26, 27 2.4 Tejido Adiposo El tejido adiposo se distribuye en diferentes zonas del cuerpo, principalmente en área dérmica, subcutánea, mediastínica, mesentérica, perigonadal, perirrenal y retroperitoneal.28 Los mamíferos cuentan con dos tipos de tejido adiposo: el tejido adiposo pardo o marrón y el tejido adiposo blanco, ambos tienen funciones distintas. El tejido adiposo blanco almacena la energía sobrante en forma de triacilgliceroles y cuando la ingesta es menor al gasto energético libera ácidos grasos libres y glicerol, mientras que el tejido adiposo pardo provee energía en forma de calor.29 2.4.1 Tejido adiposo blanco El tejido adiposo blanco, lo constituyen diversos tipos celulares, como son: adipocitos (en ellos se almacenan las gotas de grasa), preadipocitos (células comprometidas con el linaje adipocitario pero vacías de lípidos), fibroblastos, células mesenquimales, células sanguíneas, células endoteliales y neurocitos. 30 17 Varios estudios señalan que los adipocitos derivan de un precursor embrionario multipotente, el cual tiende a diferenciarse en células unipotentes y éstas a su vez generan otros linajes celulares como condrocitos, miocitos, osteoblastos y adipocitos. 31 2.4.2 Modelos de estudio del tejido adiposo blanco El estudio de los procesos de diferenciación adipocitaria se ha realizado mediante diferentes modelos celulares in vitro, que han permitido conocer los eventos moleculares y celulares que se llevan a cabo durante la transición de células indeferenciadas llamados preadipocitos hasta la formación de células grasas redondeadas maduras. Estos modelos son principalmente las líneas celulares preadipocitarias y los cultivos primarios de células precursoras provenientes del estroma vascular del tejido adiposo (Cuadro 4).28, 31 18 Cuadro 4. Modelos celulares in vitro para el estudio de la diferenciación adipocitaria (adaptado de Moreno et al., 2002) 28 Líneas celulares Origen /Especie Indicadores de la diferenciación Categorias ES Blastocitos/Embrión ratón Ácido retinóico Totipotente Ta1 Fibroblastos 10 T1/2 tratados con 5- azacitidina/Embrión ratón 10%, SFB 1 , Insulina, dexametazona Multipotente 3T3-L1 Fibroblastos/Embrión ratón 10%, SFB, Insulina, dexametazona, IBMX 2 Unipotente 3T3-F442A Fibroblastos/Embrión ratón 10%, SFB, insulina Unipotente Ob17 Grasa epididimal/ratón ob/ ob adulto 8% SFB, insulina, tridoyotironina Unipotente Cultivos Primarios Origen Inductores de la diferenciación Categorías Rata Células estromas vasculares de grasa subcutánea, epididimal, retroperitoneal. Insulina con o sin SBF Unipotente Ratón Células estroma vasculares de grasa subcutánea Insulina, HDL 3 , dexametazona Unipotente Cerdo Células estromas vasculares de grasa subcutánea Insulina con o sin glucocorticoides Unipotente Humano Células estroma vasculares de grasa subcutánea y omental. Insulina y glucocorticoides Unipotente 1. SFB suero fetal bovino; 2. IBMX: isobutilmetilxantina; 3. HDL: lipoproteínas de alta densidad. Las líneas celulares preadipocitarias como la 3T3-L1 y la 3T3-F442A las cuales fueron aisladas por clonación desde células derivadas de embrión de ratón se han utilizado ampliamente para el estudio de la diferenciación adipocitaria. Son de morfología fibroblástica, aunque están comprometidas a la línea adipocitaria. Son células aneuploides, y esta característica puede influir en su capacidad para diferenciarse, de forma que los procesos in vitro no reflejan completamente lo que sucede en una situación in vivo.29 19 Los cultivos primarios de células precursoras se pueden obtener de diversas especies, en diferentes etapas del desarrollo postnatal y de diferentes depósitos grasos, esto es importante porque existen diferencias en el comportamiento metabólico de las células maduras según su origen anatómico, además de ser células diploides, que a diferencia de las líneas celulares reflejan mejor una situación in vitro.28, 29 Tanto las líneas celulares de preadipocitos, como los cultivos primarios en su fase de crecimiento, son muy parecidos morfológicamente a los fibroblastos.30 Una vez que las células han alcanzado la confluencia, el tratamiento con inductores adecuados de la diferenciación conduce a un cambio drástico en la forma de las células.29,31 Los tratamientos incluyen inductores adipogénicos como la dexametasona (corticoide), isobutilmetilxantina (IBMX) que estimula el aumento de la concentración del AMPc y altas concentraciones de insulina, en presencia de suero fetal bovino. 28 También se han usado ligandos de PPARγ, comolas tiazolidinedionas TZDs, estimulantes de la adipogénesis en líneas celulares y cultivos primarios. 29 2.4.3 Diferenciación adipocitaria La diferenciación de las células del tejido adiposo es un proceso en el que los preadipocitos deben interrumpir su crecimiento y salir del ciclo celular previamente a su conversión terminal en adipocitos. En este proceso van adquiriendo la expresión de numerosos genes característicos del adipocito maduro, lo que 20 aunado a su función conducirá finalmente a la obtención del fenotipo característico del adipocito.32 2.4.4 Inhibición del crecimiento Una vez que los preadipocitos alcanzan la confluencia, sufren inhibición por contacto, entonces cesa su multiplicación dejando que se exhiban algunos de los marcadores que conducirán a la diferenciación. La expresión de la lipoproteínlipasa (LPL) se considera como un marcador temprano de la diferenciación adipocitaria, se presenta de manera espontánea al mismo tiempo que se alcanza la confluencia, lo que sugiere que la LPL refleja el cese de la multiplicación.31, 33 2.4.5 Expansión clonal Los tratamientos que inducen la adipogénesis promueven a los preadipocitos a que generar una o dos rondas de expansión clonal, antes de que se transcriban los genes marcadores del adipocito y su fenotipo. Esta expansión mitótica clonal de células comprometidas es esencial para completar la diferenciación terminal en adipocitos maduros.29 2.4.6 Expresión de genes marcadores del adipocito Se han descrito dos familias de factores de transcripción, los exaltadores de unión a proteínas en sitios CCAAT (C/EBPs, por sus siglas en inglés) pertenecientes a la familia de región básica del cierre de leucina (bZIP) y los receptores proliferadores 21 de peroxisomas activados, especialmente el gama (PPAR, por sus siglas en inglés). Estos factores han sido identificados como los reguladores directos de genes adipogénicos.32 La primera fase de la cascada de adipogénesis inicia con el incremento de la expresión y acumulación de los factores de trascripción C/EBPβ y C/EBPδ, estimulados in vitro por medio de isobutilmethilxantina y dexametasona, respectivamente. Se acumulan dentro de las primeras 4 horas, pero son inicialmente inactivos. En este proceso las células reingresan al ciclo celular y es cuando experimentan la expansión mitótica clonal.34, 35,36 Durante la transición de la fase G1 a S, C/EBPβ es hiperfosforilado secuencialmente y de esta forma pasa a ser activo, siendo responsable de iniciar la activación del C/EBPα. La transcripción y activación de C/EBPα puede ser regulada mediante insulina.32, 37 La segunda fase se presenta con la activación de los factores de transcripción de C/EBPα y PPARγ los cuales activan la expresión de la mayoría de los genes que caracterizan al fenotipo adipocitario, como son la sintasa de ácidos grasos (FAS, por sus siglas en inglés), la glicerolfosfato deshidrogenasa, la acetil CoA carboxilasa (ACO), el receptor de glucosa (GLUT4), el receptor de insulina y la proteína ligadora de ácidos grasos (aP2/FABP, por sus siglas en inglés), ambos tienen un efecto sinérgico sobre el proceso de diferenciación adipocitaria.38 22 PPARγ es un miembro de la superfamilia de receptores nucleares hormonales y como factor de transcripción necesita heterodimerizar con otro receptor nuclear de hormona, el receptor X de retinoides (RXR) para unirse al DNA y ser transcripcionalmente activo.29 Existen dos isoformas del PPAR γ, γ1 y γ2, siendo γ2 expresada en grandes cantidades en el tejido adiposo y está más relacionada con el metabolismo lipídico.39 Las tiazolidinedionas (TZD’s), fármacos con acción antidiabética, actúan como ligandos directos de PPARγ, y se ha observado que son potentes y efectivos estimulantes de la adipogénesis.40, 41 Los factores de transcripción C/EBPb y C/EBPd parecen jugar también un importante papel en la inducción de PPARγ.42 2.4.7 Eventos tardíos y diferenciación terminal En la fase final de la diferenciación, los adipocitos en cultivo incrementan marcadamente la lipogénesis de novo, observándose, por tanto, un incremento en la expresión y actividad de enzimas implicadas en esta ruta, tales como la sintetasa de ácidos grasos, enzima málica y la glicerol 3-fosfato deshidrogenasa; en esta etapa aumenta también considerablemente la sensibilidad a la insulina, debido a un gran aumento en el número de receptores de insulina y transportadores de glucosa dependientes de insulina (GLUT4). La diferenciación de los adipocitos conlleva una pérdida de receptores adrenérgicos β1, mientras que se produce un incremento de los β2 y β3, resultando un incremento total en el 23 número de receptores adrenérgicos. Además, se expresan y sintetizan también otros genes y productos específicos de los adipocitos como aP2, una proteína fijadora de ácidos grasos específica de adipocitos y perilipina, una proteína asociada a las gotas de lípidos.31 24 III. JUSTIFICACIÓN En roedores se ha observado que la aplicación de ghrelina promueve la adipocidad, lo que aunado al hecho de que en el promotor del gen de ghrelina existe un sitio PPRE para que se una PPARγ, sirve de justificación para plantear la posibilidad de que la aplicación de ghrelina en ovinos estimulará la proliferación y diferenciación de adipocitos in vitro, lo que a futuro podrá ser probado in vivo y permitirá su uso como fármaco para mejorar la calidad de la canal en ésta especie. IV. HIPÓTESIS La ghrelina actuará como promotor de la diferenciación adipocitaria de ovinos in vitro y ello se medirá mediante la expresión del factor de transcripción PPARγ. 25 V. OBJETIVOS Objetivo general Determinar el efecto de la ghrelina sobre la diferenciación del tejido adiposo ovino in vitro. Objetivos específicos 1.- Evaluar el efecto de diferentes dosis de ghrelina (500, 1000 y 1500 pg) sobre la diferenciación de tejido adiposo blanco de ovino in vitro. 2.- Evaluar el efecto de TZD sobre la diferenciación de tejido adiposo blanco de ovino in vitro. 3.- Identificar la expresión del RNAm de PPARγ por PCR convencional y cuantificarlo mediante PCR cuantitativo. 26 VI. MATERIAL Y MÉTODOS Ubicación Este trabajo se realizó en el Laboratorio de RuMeN (Ruminología y Metabolismo Nutricional) de la FES-Cuautitlán ubicado en el laboratorio A-03 del Instituto de Neurobiología de la UNAM Campus Juriquilla, Querétaro. Animales Se usaron 6 ovinos Pelibuey, los cuales fueron sacrificados para obtener muestras de tejido adiposo de dos diferentes depósitos, subcutáneo y omento. Cultivos primarios de adipocitos Para el cultivo celular se recolectó tejido adiposo subcutáneo y de omento (aproximadamente 10 g) de cada uno de los animales, los cuales fueron depositados en tubos de 50 ml con 15 ml de medio basal cada uno. El medio basal consistió en una solución Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium (DMEM), que contenía 5% de suero fetal bovino (SFB), 100 mM de ácido ascórbico, 100 U/ml de penicilina y 100 μg/ml de estreptomicina. Para la obtención de la pastilla celular las muestras fueron digeridas en una solución salina de Hanks balanceada (HBSS) que contenía 100 U/ml de penicilina, 100 g/ml estreptomicina y 250 ng/ml de anfotericina B, con 1 mg/ml de colagenasa tipo I por 2 h a 37°C con una agitación de 95 rpm. Las muestras se filtraron y centrifugaron por 5 min a 106 rcf. Se retiró el sobrenadante y se diluyó la pastilla de células con medio basal para ser 27 sembrado en cajas de 24 pozos con 0.5 ml en cada uno, incubándolas a 37°C con 95 % de humedad relativa y 5% de CO2. Los cultivos celulares fueron lavados con solución salina de fosfatos (PBS 1X) después de 5 h. Una vez alcanzada la preconfluencia, se indujo la diferenciación de preadipocitos de los cultivosañadiendo al medio los agentes adipogénicos 3-isobutil-1-metilxantina 0.5 mM, 0.25 μM dexametasona y 2.5 μg/ml de insulina por 2 días y aplicando a su vez los tratamientos, los cuales consistieron en medio basal (como control negativo), medio de diferenciación (control positivo), 20μM de 2,4-TZD y diferentes dosis de ghrelina (500, 1000 y 1500 pg/ml), utilizando 4 pozos por tratamiento. El medio fue reemplazado con DMEM que contenía 5% SFB, 2.5 μg/ml de insulina y se cambió cada tercer día. Extracción de RNA de células, PCR convencional y PCR cuantitativo Una vez que las células se diferenciaron se les extrajo el RNA total (Rneasy kit®, Qiagen, Apéndice 10.1), y a partir de éste se realizó una transcripción reversa, con la enzima superscript transcriptasa reversa (RT. Apendice 10.2) (Lifes Technologies, Inc), obteniéndose el DNA complementario. El RT se realizó utilizando oligo (dT). 12-18 Una vez obtenido el producto de RT, este fue amplificado mediante la reacción en cadena de la polimerasa (PCR. Apendice 10.3) con oligonuclétidos específicos para PPARγ, como indicador de diferenciación adiposa. Los oligonucleótidos utilizados fueron: Sentido 5´- GACTTGAACGACCAAGTAACTC y Antisentido 5´-CTCTGCTAATACAAGTCCT. 28 La expresión de PPARγ fue detectada en gel de agarosa al 1% con una banda de 511 pb. Posteriormente se cuantificó la expresión del gen de PPARγ mediante PCR cuantitativo o de tiempo real (Apéndice 10.5). Para ello se emplearon otro par de oligonucleótidos específicos, siendo éstos: el sentido 5´- CTTCAGCTTTCTCCCTGAGC; y el antisentido 5´- GTCTGCCTGACGGTTCTTA. . Las muestras se prepararon por duplicado, incluyendo un blanco que sustituye al cDNA por agua, y se prepararon a su vez las mismas muestras pero utilizando oligos sentido y antisentido para el gen de β-actina citosólica como gen endógeno o de referencia. El producto del PCR se secuenció para comprobar que correspondiera a ghrelina en la Unidad de Proteogenómica del Instituto de Neurobiología de la UNAM campus Querétaro. La secuenciación se realizó en un 310 Abiprism sequencer con la versión 3 Big Dye de Applied Biosystems. Esta herramienta de biología molecular se basa en la determinación de la secuencia sucesiva de nucleótidos en una muestra de DNA. El método más popular para hacerlo se llama método de determinación por dideoxinucleótidos, porque utiliza nucleótidos sintéticos durante la reacción. Para secuenciar una muestra de DNA, este se desnaturaliza durante 5 minutos a 94°C, debido a que el templado de DNA que se necesita para secuenciar tiene que ser de cadena sencilla. 29 Análisis Estadístico Para el análisis de resultados se utilizó un diseño estadístico completamente al azar con arreglo factorial, siendo la variable de respuesta el número de copias del mensajero de PPARγ. El modelo empleado fue: Y = µ + Tt i + Tej j + Tt-Tej j + E Donde: Y = Variable de respuesta: número de copias de PPARγ; µ = Media poblacional; Tt i = Efecto del tratamiento en su i-ésimo nivel; Tej j = Efecto del tejido en su jotaésimo nivel; Tt-Tej j = interacción tratamiento-tejido E = error experimental. 30 VII. RESULTADOS Cultivos primarios Posteriormente al sembrado de los preadipocitos, tratados con medio basal, se registraron los cambios morfológicos de dichas células, ya que estos cambios enfatizan el momento para la aplicación de los medios de diferenciación con los diferentes tratamientos. Inicialmente los cultivos primarios de tejido adiposo de ovino presentaron células de morfología similar a fibroblastos, eritrocitos y algunos contaminantes como agentes patógenos u otros tipos celulares (figura 2). Figura 2. Cultivo primario de tejido adiposo subcutáneo. La flecha indica una célula de morfología similar a fibroblasto posterior a las 5 horas de haberse sembrado. Análisis en microscopio de fluorescencia, fotografías tomadas a 10X. fibroblasto eritrocito 31 Después de las 5 horas, se realizaron los lavados con PBS 1X, para mantener a las células viables, quitando con ello cualquier agente que estuviera contaminando el medio, evitando que los fibroblastos no compitieran por nutrientes y espacio en el proceso de proliferación. Durante el estado de preconfluencia (figura 3a), las células comenzaron a multiplicarse y se expandieron llenando la superficie de los pozos (figura 3b). Una vez logrado este estadío, se aplicaron los tratamientos de ghrelina y 2,4 -TZD utilizando los medios de diferenciación I y II. Figura 3. Fibroblastos de tejido adiposo subcutáneo en estado de preconfluencia. En la figura a los fibroblastos se encuentran en proceso de multiplicación en medio basal; en la figura b ya están confluentes logrando ocupar toda la superficie del pozo. Análisis en microscopio de fluorescencia, fotografías tomadas a 10X. En el proceso de diferenciación de los preadipocitos a adipocitos, se notaron los cambios morfológicos de una célula fibroblástica a un adipocito maduro, de conformación redonda y con gránulos de grasa, vistos microscópicamente en el campo obscuro, como una gota brillante dentro de la célula. A nivel microscópico todos los tratamientos generaron diferenciación de los preadipocitos, sin embargo el tratamiento con medio de diferenciación mostró el proceso más tempranano que los demás tratamientos (figura 4 y 5). a b 32 Figura 4. Cultivo primario de tejido adiposo subcutáneo con seis diferentes tratamientos. Cantidad de células diferenciadas con los diferentes tratamientos. (a) Medio basal (control negativo), (b) Medio de Diferenciación, (c) 2,4 -TZD, (d) ghrelina 500pg, (e) ghrelina 1500pg, (f) ghrelina 1500pg. Análisis en microscopio de fluorescencia, fotografías tomadas a 10X. Figura 5. Morfología de un adipocito maduro de tejido adiposo subcutáneo. (a) Tratamiento con ghrelina y (b) tratamiento con 2,4 -TZD. Análisis en microscopio de fluorescencia, fotografías tomadas a 40X. a b f e d c a b 33 Cuantificación del RNAm de PPARγ Los niveles de expresión del gen de PPARγ inducidos por 2,4 -TZD y ghrelina fueron iguales a los del medio basal (figura 6) para los cultivos primarios de tejido adiposo de ovino in vitro, en contraste con el medio de diferenciación (control positivo), que marcó mayores niveles de inducción. Figura 6. Efecto de ghrelina y 2,4 -TZD sobre los niveles de inducción del mRNA de PPARγ, durante la adipogénesis en ambos tejidos. El medio basal representa el control negativo y el medio de diferenciación el control positivo. El efecto en el tejido adiposo subcutáneo, los niveles de expresión del RNAm de PPARγ efectuadas por 2,4 -TZD y ghrelina son iguales a las del medio basal (control negativo), el tratamiento que marcó mayores niveles de inducción fue el medio de diferenciación (figura 7). 1 1.689 1.170 0.749 1.138 1.115 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 Medio Basal Medio de Diferenciación TZD Ghrelina 500 pg Ghrelina 1000 pg Ghrelina 1500 pg Tratamiento V e c e s d e i n d u c c ió n d e l m R N A d e P P A R γ Efecto de ghrelina y TZD sobre la inducción del mRNA de PPARγ de cultivos primarios de tejido adiposo subcutáneo y omento de ovino 1 1.689 1.170 0.749 1.138 1.115 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 Medio Basal Medio de Diferenciación TZD Ghrelina 500 pg Ghrelina 1000 pg Ghrelina 1500 pg Tratamiento V e c e s d e i n d u c c ió n d e l m R N A d e P P A R γ Efecto de ghrelina y TZD sobre la inducción del mRNA de PPARγ de cultivos primarios de tejido adiposo subcutáneo y omento de ovino P<0.01, n=6, EE= 0.16 a a a a a b 34 Para el caso del tejido adiposo de omento, los niveles de expresión del RNAm de PPARγ fueron iguales en los diferentes tratamientosen comparación con el medio basal (figura 8). Figura 7. Efecto de ghrelina y 2,4 - TZD sobre los niveles de inducción del RNAm de PPARγ, durante la adipogenésis en tejido adiposo subcutáneo. Efecto en una población de seis animales, con una p< 0.01. 1 2.195 1.318 1.088 1.153 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 0.583V e c e s d e i n d u c c ió n d e l m R N A d e P P A R γ Medio Basal Medio de Diferenciación TZD Ghrelina 500 pg Ghrelina 1000 pg Ghrelina 1500 pg Tratamiento Efecto de ghrelina y TZD sobre la inducción del mRNA de PPARγ de cultivos primarios de tejido adiposo subcutáneo de ovino 1 2.195 1.318 1.088 1.153 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 0.583V e c e s d e i n d u c c ió n d e l m R N A d e P P A R γ Medio Basal Medio de Diferenciación TZD Ghrelina 500 pg Ghrelina 1000 pg Ghrelina 1500 pg Tratamiento Efecto de ghrelina y TZD sobre la inducción del mRNA de PPARγ de cultivos primarios de tejido adiposo subcutáneo de ovino a a a a a b 35 Figura 8. Efecto de ghrelina y 2,4 -TZD sobre los niveles de inducción del RNAm de PPARγ, durante la adipogenésis en tejido adiposo omento. Efecto en una población de seis animales, con una p< 0.01. 1 1.182 1.021 0.915 1.188 1.076 0 0.5 1 1.5 2 2.5 V e c e s d e i n d u c c ió n d e l m R N A d e P P A R γ Efecto de ghrelina y TZD sobre la inducción del mRNA de PPARγ de cultivos primarios de tejido adiposo omento de ovino Medio Basal Medio de Diferenciación TZD Ghrelina 500 pg Ghrelina 1000 pg Ghrelina 1500 pg Tratamiento 1 1.182 1.021 0.915 1.188 1.076 0 0.5 1 1.5 2 2.5 V e c e s d e i n d u c c ió n d e l m R N A d e P P A R γ Efecto de ghrelina y TZD sobre la inducción del mRNA de PPARγ de cultivos primarios de tejido adiposo omento de ovino Medio Basal Medio de Diferenciación TZD Ghrelina 500 pg Ghrelina 1000 pg Ghrelina 1500 pg Tratamiento a a a a a a 36 VIII. DISCUSIÓN Con base en los resultados obtenidos (Figuras 7, 8 y 9) podemos observar que ni la ghrelina ni la 2,4 -TZD aumentaron la expresión del RNAm del PPARγ, el cual fue utilizado con indicador de la diferenciación de los preadipocitos obtenidos a partir del tejido adiposo subcutáneo y de omento. Es decir, comparados con el medio de diferenciación (control positivo) ninguno de los tratamientos mostró ser superior a dicho control positivo. En el caso de los cultivos realizados a partir del omento, la TZD y la ghrelina fueron iguales al control positivo, no así para los cultivos de tejido adiposo subcutáneo donde los tratamientos con TZD y ghrelina fueron inferiores al control positivo. Estos resultados muestran que existe un efecto sobre la diferenciación adiposa dependiendo de la región anatómica con la cual se esté trabajando, en éste sentido en humanos se ha observado que la ghrelina acilada y desacilada in vitro en cultivos de adipocitos obtenidos del omento estimula la expresión del RNAm de PPARγ y SREBP1, éstos autores reportan el uso de dosis menores a las empleadas en éste trabajo. 44 Por otro lado, Choi et al., (2003) obtuvieron un incremento de la expresión del RNAm de PPARγ en preadipocitos de las regiones epididimal y parametrial de ratas de cuatro semanas de edad, cuando aplicaron ghrelina en unas dosis de 10-8 M, es decir casi 10 veces más que la empleada en éste trabajo.22 37 Es decir, además de la región anatómica, la diferenciación adiposa inducida por ghrelina también está afectada por la dosis empleada, lo que nos sugiere que en posteriores experimentos podrían probarse dosis superiores a las utilizadas. El efecto de la ghrelina sobre el aumento de la adiposidad, sobre todo la del tipo visceral en roedores ya ha sido probado por otros autores sin embargo su efecto sobre el tejido adiposo subcutáneo o sobre el aumento del consumo voluntario in vivo aún no es muy claro. 44, 25 Recientemente se ha reportado que el efecto de la ghrelina sobre el tejido adiposo visceral tal vez no sea aumentando la diferenciación, lo que podría explicar porque en éste trabajo no se observó un aumento del RNAm de PPARγ, sino provocando un aumento en el volumen celular mediante la reducción en la exportación de lípidos vía el transportador G1 del casette de unión al ATP (Davies et al., 2009); los mismos autores señalan que el tratamiento con ghrelina no reguló ninguno de los biomarcadores de adipogenesis que ellos probaron en tejido adiposo visceral (PPARγ o CCAAT/potenciador de la proteína alfa) ni tampoco los reguladores de los substratos de entrada al tejido adiposo (glut4, lipoporoteína lipasa o CD36), aunque si observaron un incremento en la expresión del RNAm de SREBP1.45 Estos autores mencionan que el efecto de ghrelina en el tejido adiposo también se ve afectado por el estado energético del propio tejido así como por mecanismos de ajuste fino de movilización de ácidos grasos, que en los rumiantes se sabe son de vital importancia por el estado de gluconeogénesis constante. 46 38 Por otro lado, se ha demostrado la presencia del receptor de ghrelina (GHS-R) en diferentes tejidos entre ellos el estómago, la región hipotalámica, el corazón, el pulmón, el páncreas, el intestino, el riñón y el tejido adiposo. Choi et al. (2003) demostraron la expresión de GHS-R en adipocitos aislados y cultivados de rata y midieron un aumento en la expresión del RNAm de dicho receptor por efecto de la adición de ghrelina en el medio de cultivo, en ovinos ya esta reportada la presencia de dicho receptor y se ha visto una inhibición en su expresión por efecto del uso de antagonistas in vitro, sin embargo no existen reportes del efecto de la ghrelina sobre su expresión, por lo que éste es un tema aún por estudiar en rumiantes productores de carne.22, 47 En el futuro, resultará interesante estudiar el efecto de la ghrelina no solo sobre el tejido adiposo, sino también sobre el músculo en especies productoras de carne, dado su posible uso como agente promotor de la calidad y la cantidad de carne. 39 IX. CONCLUSIONES La hormona ghrelina no afecta la diferenciación del tejido adiposo subcutáneo ni de omento de ovino in vitro. El ligando sintético de PPARγ, 2, 4 TZD tampoco promovió la diferenciación adiposa de ovinos in vitro. Los mejores inductores de la diferenciación adiposa de ovinos in vitro fueron 3- isobutil-1-metilxantina, dexametasona e insulina quienes aumentaron dos veces la expresión de PPARγ, gen maestro de la diferenciación adiposa. El presente trabajo servirá como referencia para futuras investigaciones sobre el efecto de ghrelina en la especie ovina, para lograr en un futuro cercano, mejorar la producción de ésta especie en México. 40 X. TÉCNICAS EMPLEADAS A continuación se describen las técnicas de Laboratorio antes mencionadas de manera más detallada. 10.1 Purificación de RNA (RNeasy, Qiagen). 1.- Colorar cada tratamiento (4 pozos) en un tubo de 1.5 ml con 350 µl de buffer RLT y agregar 3.5 µl de B mercaptoetanol. 2.- Centrifugar el lisado por tres minutos a máxima velocidad y tomar solo el sobrenadante en un tubo nuevo. 3.- Agregar un volumen de etanol al 70 % al lisado homogenizado y mezclar muy bien, homogenizando. 4.- Pasar no mas de 700 µl de la muestra al RNeasy mini spin columna (el cual debe estar en un tubo colector), centrifugar por 15 segundos a 10 621 rcf. Si hay mas de 700 µƖ del lisado adicionarlo en la misma columna secuencialmente. Eliminar el líquido del tubo colector. 5.- Agregar 70 µƖ del buffer RW dentro de la columna y centrifugar por 15 segundos a 10 621 rcf para lavar. Descartar el líquido. 6.- Agregar 500 µƖ de bufferRPE en la columna y centrifugar por dos minutos a máxima velocidad. Este paso puede repetirse para quitar cualquier residuo de etanol de la columna. 7.- Volver a centrifugar a máxima velocidad por un minuto. 41 8.- Transferir la columna a un tubo colector nuevo y agregar 30 µƖ de agua libre de RNasa directamente en la columna. Eluir centrifugado por un minuto a 10 621 rcf. 9. Almacenar en alícuotas a -70° C. 10.2 Transcripción reversa (RT). Transcripción reversa. 1.- Preparar la siguiente reacción en un tubo de 500 µƖ 2 mg de RNA 6 µƖ de Buffer RT 5x. 0.75 µƖ DNAsa. cbp 30 µƖ de agua. 2.- Incubar a T ambiente durante 15 minutos. 3.- Incubar a 70 ° C durante 5 minutos. 4.- Añadir los siguientes reactivos 1 µƖ oligonucleótido sentido ( Oligo dT 5 mM) 1 µƖ dNTP´s (10 mM) 5.- Incubar a T ambiente durante 5 minutos. 42 6.- Incubar en hielo mientras se añade 2 µƖ Buffer 5x. 3 µƖ DTT (0.1M) 1 µƖ inhibidor RNAsa. 7.- Homogenizar e incubar 42° C durante 2 minutos. 8.- Añadir 1mµƖ de enzima RT-Superscript II (Invitrogen) 9.- Incubar a 42° C durante 50 min. 10.- Incubar 70° C durante 15 minutos. 11.- Poner el cDNA en hielo. 10.3 Reacción en cadena de la polimerasa (PCR convencional). 1.- Preparar la siguiente reacción. 1 µƖ MgCl 50mM 2.5 µƖ Buffer 10x. 1 µƖ DNTP´s 10mM 1 µƖ Oligo sentido (10mM) 1 µƖ Oligo antisentido (10mM) 43 3 µƖ cDNA. 0.5 µƖ Taq polimerasa (Invitrogen) 14 µƖ Agua 2.- Incubar 2 minutos a 94° C. 3.- Incubar 40 ciclos de: 45 segundos a 94° C. 1 minuto a 56° C. 1 minuto a 72° C. 4.- Incubar finalmente 2 minutos a 72° C. 5.- Mantener en refrigeración. 10.4 Electroforesis en geles de agarosa. Electroforesis para DNA. 1.- Gel de agarosa al 1%. 2.- En 30 ml de buffer TBE agregar 0.30 gr de agarosa. 3.- Calentar 30 segundos en horno de microondas. 4.- Agregar 16 µl de bromuro de Etidio (0.5 mg/ml) 5.- Colocar la mezcla en el molde y dejar solidificar por 30 minutos. 44 6.- Aplicar las muestras en un volumen de 10µl con jugo azul 1x. 7.- Correr las muestras en el gel a 80 voltios durante 45 minutos. 8.- Observar en transiluminador. Es posible visualizar 20 ng de DNA en el gel. 9.- Fotografiar con tiempo de exposición 1 y apertura de 8 ó 5.4 Electroforesis para RNA. (Condiciones desnaturalizantes) Antes de usar el aparato de electroforesis, debe lavarse de la siguiente manera. 1.- Lavar con SDS 0.5% en agua DEPC (c/gasa). 2.- Enjuagar con agua DEPC. 3.- Enjuague con H2O2 3% en agua DEPC. 4.- Enjuague con agua DEPC. 5.- Enjuague con etanol absoluto. 6.- Dejar secar. Preparación del gel agarosa / formaldehido (p/30ml) Agarosa 0.3gr Agua 21.6 ml MOPS 10x 3 ml 45 Hervir hasta solubilizar y agregar Formaldehido 12.3 M 5.4 ml Colocar en el molde y dejar enfriar. Buffer de corrida MOPS 10x 22ml Formaldehido 13.2 ml Agua DEPC 184.8 ml Preparación de la muestra Agua + RNA 5µl (2-5 µl) MOPS/FA 5µl (MOPS 10x 20 µl + FA 32µl + Agua 8µl) Calentar a 65° C por 5 minutos y poner en hielo Agregar Sol. Ficoll/BBP 2 µl (loading biffer) Bromuro de Etidio 1µl (1µg/µl) Centrifugar 10 segundos Colocar la muestra en el gel y correr a 80 voltios por 45 minutos Observar en el transiluminador 46 Fotografiar. El gel al 1% es conveniente para moléculas de RNA de 500 pb – 10 kb, un porcentaje mayor es para moléculas más pequeñas. Las condiciones desnaturalizantes del gel son necesarias para que el RNA se separe adecuadamente, pues tiende a formar estructuras secundarias. Solución Ficol/BBP 30µl Ficol 10µl Azul de bromofenol saturado Buffer MOPS 10x 20g MOPS 25ml Acetato de Na 1M, pH 6 10 ml EDTA 0.5 M, pH 8 450 ml Agua. Ajustar el pH a 7 con NaOH (10N) y guardar protegido de la luz. 47 10.5 PCR Cuantitativo. RNA amplificación Kit (2015137, Roche) Equipo Termociclador Light Cycler (Roche, Alemania) 1.- Preparar la siguiente reacción en tubos capilares especiales para el equipo empleado. Master Mix 6 µl cDNA 1 µl Oligo sentido 0.24 µl Oligo antisentido 0.24 µl Agua 4.26 µl Mg Cl2 0.5 µl 2.- Mezclar los ingredientes de la reacción y centrifugar para bajarlos. 3.- Colocar los capilares en el rotor. 4.- Amplificar en el Termociclador. Condiciones de amplificación. Desnaturalización inicial: 94 ºC por 2 min; Desnaturalización: 94 ºC por 30 s; 48 Alineación: 58 ºC por 8 s; y Extension: 72 ºC por 8 s, por 55 ciclos. Las lecturas del amplificado fueron realizadas durante la extensión de cada ciclo de amplificación y durante la tercera parte de la desnaturalización. Importante: Antes de comenzar a correr la muestra de interés debe realizarse una curva estándar amplificando cantidades conocidas de DNA (ver manual de usuario del Termociclador Light Cycler, Roche). 49 XI. BIBLIOGRÁFIA 1. ARTEAGA JD. Situación actual y perspectivas de la industria ovina en México. Revista del Borrego, Edición Especial. Julio-Octubre 2002. 2. BERUMEN A. Rentabilidad de una explotación ovina en el trópico (resumen). 1er Simposium Internacional sobre Ovinocultura Tropical. Tabasco, México. 2004. pp. 60-67. 3. SEOANE LM, LAGE M, AL-MASSADI O, DIÉGUEZ C, CASANUEVA FF. Papel de la ghrelina en la fisiopatología del comportamiento alimentario. Rev Med Univ Navarra 2004; 48: 11-17. 4. www.fao.org.mx 5. www.inegi.gob 6. www.siap.sagarpa.gob.mx 7. CUÉLLAR A. Perspectivas de la producción ovina en México para el año 2010. 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Resultados VIII. Discusión IX. Conclusiones X. Técnicas Empleadas XI. Bibliografía
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