Tesis Doctorado
Evaluación del efecto epigenético de la inactividad física en el origen de la diabetes mellitus tipo 2: estudio experimental
Autor
Márquez-Andrade, José Luis
Institución
Resumen
La Diabetes mellitus tipo 2 (DM2) es una enfermedad multifactorial que está relacionada con
obesidad y bajos niveles de actividad física. Las investigaciones previas comúnmente han asociado
la DM2 con los niveles de actividad física en la adultez. Sin embargo, poco es lo que se conoce
acerca del rol de la inactividad física, en estadíos tempranos del desarrollo, en la predisposición a un
fenotipo insulino resistente el cual puede estar relacionado con DM2 cuando el sujeto adulto es
expuesto a una dieta alta en grasas.
Objetivo: Investigar los efectos epigenéticos de la inactividad física y su potencial relación con el
origen de la Diabetes mellitus tipo 2.
Métodos: Sesenta ratas macho Wistar de 23 días de edad, fueron distribuidas en tres grupos,
Control (Std), Restricción de movimiento (RM) y Ejercicio (Ex). Entre el día post natal 23 y el día
70 las ratas del grupo RM fueron alojadas en pequeñas jaulas que no permitían una actividad
motora relevante. Entre el día post natal 70 y el 103, la mitad de cada grupo fue alimentada con una
dieta alta en grasas (DAG). Se evaluó el crecimiento de las ratas y su ganancia de peso, además de
los niveles plasmáticos de glucosa, insulina y citocinas pro-inflamatorias. En el músculo sóleo se
evaluó la expresión génica de AKT1, PPARβ/δ, GSK3β, TNF-α y GLUT4 y la expresión proteica
de Akt, PPARβ/δ, GSK3β y GLUT4. Finalmente, se evaluó la metilación global del ADN de
células musculares del sóleo y se valoró el patrón de metilación específica en una región del
promotor del gen GLUT4.
Resultados: La restricción de movimiento por limitación de espacio reduce el crecimiento de ratas
Wistar juveniles. Una DAG, administrada por 30 días durante la vida adulta, genera un aumento de
la masa grasa y mayor ganancia de peso en los animales que permanecieron inactivos durante su
etapa de crecimiento post natal. La restricción de movimiento limita el crecimiento muscular en las
ratas estudiadas. La DAG utilizada no logró modificar los parámetros plasmáticos de glucosa e
insulina. Sin embargo, generó un aumento en los niveles plasmáticos de TNF-α en los animales que
permanecieron inactivos durante su etapa de crecimiento post natal. La DAG utilizada provocó una
disminución de la captación de glucosa inducida por 1000 µU/mL de insulina en el músculo sóleo,
aislado e incubado, de los animales que permanecieron inactivos durante su etapa de crecimiento
post-natal. La inactividad física temprana disminuyó la expresión génica de AKT1, GSK3β y
GLUT4, pero no de TNF-α en el músculo sóleo. La DAG disminuyó la expresión génica de
PPARβ/δ en el músculo sóleo en las ratas inactivas, pero el ejercicio durante etapas tempranas del
desarrollo protegió a los animales de esta desregulación. La inactividad física temprana disminuyó
la expresión proteica de Akt, GSK3β y GLUT4 en el músculo sóleo. Además, la DAG disminuyó la
expresión proteica de PPARβ/δ sólo en el músculo sóleo en las ratas inactivas durante su desarrollo
post-natal. La restricción de movimiento temprano, se asoció con una hipometilación global del
ADN del músculo sóleo, independiente de la dieta administrada durante la vida adulta de los
animales. Finalmente, la restricción de movimiento se asoció con una hipermetilación de la región
promotora del gen GLUT4, comprendida entre las bases -522 y -748, independiente de la dieta
administrada.
Conclusiones: La inactividad física en etapas tempranas del desarrollo predispone a un fenotipo
insulino resistente cuando el animal es expuesto a una dieta alta en grasas durante la vida adulta.
Esta respuesta diabetogénica puede ser explicada por la desregulación de genes involucrados en
mantener la homeostasis normal de la glucosa, fenómeno que puede ser explicado, al menos para el
caso del gen GLUT4, por modificaciones epigenéticas que incluyen hipometilación global e
hipermetilación específica de una región reguladora en su promotor. PFCHA-Becas Doctor en Ciencias Mención Biología Celular y Molecular Aplicada 127 p. PFCHA-Becas TERMINADA