2° Congreso Nacional de Química Médica Almanza-Pérez y col.

MODELO EXPERIMENTAL DE RATONES CON OBESIDAD, RESISTENCIA A LA INSULINA Y

DIABETES.

Almanza Pérez Julio1,2, Blancas Flores Gerardo1,2, Vázquez Carrillo Laura1, Ángeles Mejía Selene1, García Macedo Rebeca2, Cruz López Miguel2, Román Ramos Rubén1 y Alarcón Aguilar Francisco1. 1 Laboratorio de Farmacología, Departamento de Ciencias de la Salud. Div. De Ciencias Biológicas y de la Salud. Universidad Autónoma Metropolitana Unidad Iztapalapa. 2 Unidad de Investigación Médica en Bioquímica. Hospital de Especialidades. CMNSXXI. Email: aaasj2@prodigy.net.mx

RESUMEN

La diabetes tipo 2 se puede definir como un grupo de enfermedades metabólicas caracterizado por un estado de hiperglucemia crónico, resistencia a insulina y, en la mayoría de los casos, obesidad, como resultado de la falta en la secreción y/o acción de la insulina. Debido a la complejidad del padecimiento, aún se requieren nuevos modelos animales para poder estudiar sus diversos aspectos fisiopatológicos. En la literatura se tiene reportado un modelo de ratones con obesidad inducida por la administración de glutamato monosódico (ratones ob/GMS). Los ratones ob/GMS desarrollan complicaciones características como resultado de la neurointoxicación inducida. Además de obesidad hipofágica, presentan ceguera e hipóactividad. La obesidad se caracteriza por gran contenido de tejido adiposo, entre cuyas funciones principales se encuentran la regulación del balance energético y el metabolismo de lípidos, con la participación de adipocitocinas (resistina, leptina, adiponectina y TNF alfa, principalmente). Sin embargo, aún no se ha explorado la utilidad del modelo en la investigación de los procesos que llevan al desarrollo de obesidad y diabetes. El objetivo del presente trabajo consistió en valorar algunos parámetros bioquímicos relacionados con estos padecimientos en ratones ob/GMS, con la finalidad de validar su utilidad experimental. Después de la administración subcutánea de GMS, se realizaron pruebas de tolerancia a la glucosa oral y se determinó: A1c, triglicéridos, colesterol, ácido úrico, creatitinina, GPT y GOT, peso corporal, consumo de agua y alimento. Los ratones mostraron incremento gradual en el peso corporal, deterioro de la tolerancia a la glucosa, tendencia a desarrollar resistencia a la insulina y poliuria. No se encontraron cambios en los otros parámetros bioquímicos. La glucemia en ayuno tampoco mostró cambios importantes. Con esto se puede concluir que estos ratones ob/GMS pueden ser considerados como un modelo útil para el estudio de la obesidad característica de la diabetes tipo 2.

Palabras clave: Glutamato Monosódico, Obesidad, Diabetes.

INTRODUCCIÓN

La diabetes tipo 2 se puede definir como un grupo de enfermedades metabólicas caracterizado por un estado crónico de hiperglucemia, resistencia a insulina y, en la mayoría de los casos obesidad, como resultado de la falta en la secreción y/o acción de la insulina. Debido a la complejidad del padecimiento, aún se requieren nuevos modelos animales para poder estudiar sus diversos aspectos fisiopatológicos.

Un modelo experimental de obesidad puede inducirse en roedores después de su neurointoxicación neonatal con glutamato monosódico (GMS). Estos animales

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desarrollan obesidad severa en la edad adulta debido a que esta sal produce daños severos en neuronas circuventriculares, como es el caso de la región arcuato hipotalámica, reduciendo el número de células hasta en un 75% y, por tanto, disminuyendo las concentraciones del neuropéptido Y (Elefteriou et al., 2003). El efecto neurotóxico del GMS, el cual culmina con la muerte neuronal, se atribuye al efecto exitatorio mediado por sus receptores específicos, cuya concentración incrementada en la vecindad neuronal crea un estado de continua despolarización con un incremento sostenido de la permeabilidad membranal, un influjo pasivo de agua y un notable aumento de las concentraciones de Ca+2 intracelular, dando lugar a la exitabilidad y a la muerte neuronal. Estos hechos afectan funciones homeostáticas, tales como la reproducción y, principalmente, el peso corporal ya que los animales neurointoxicados con GMS presentan un aumento en el peso corporal que no puede ser atribuido a la mayor ingesta de alimento. Al parecer se trata de un desbalance metabólico que culmina con obesidad severa (Campos-Sepulveda et al., 2002).

Aunque en varias investigaciones se ha sugerido un deterioro en la tolerancia a la glucosa con resistencia a la insulina en los animales obesos por la administración de GMS (ob/GMS), en realidad aún no se ha explorado de manera conveniente la utilidad del modelo en estudios de obesidad y diabetes.

OBJETIVO

El objetivo del presente trabajo consistió en valorar algunos parámetros bioquímicos relacionados con estos padecimientos en ratones ob/GMS, con la finalidad de caracterizar el trastorno metabólico inducido y validar su utilidad experimental.

MATERIAL Y MÉTODOS

Ratones hembras y machos de la cepa CD-1 con un peso aproximado de 25-35 g, obtenidos del bioterio de la UAM-I. fueron cruzados a razón de 3 hembras por 1 macho. Las hembras preñadas fueron distribuidas por separado, con alimento y agua ad libitum. Una vez nacidas las crías, a las de una hembra se les administró solución salina por vía subcutánea a dosis de 0.01 ml/g (grupo sano) y al resto, GMS a dosis de 2 mg/kg de peso corporal, al día 2 y 4 postnatal y 4 mg/kg al día 6, 8, y 10 postnatal, por vía subcutánea para inducir obesidad (grupo experimental). Las crías fueron destetadas y sexadas al mes de edad y se les mantuvo con alimento y agua ad libitum. Durante 18 semanas se determinó su peso corporal, consumo de agua y alimento. Se les realizó una curva de tolerancia a la glucosa oral (2 g/kg), midiendo las concentraciones de glucosa en sangre cada 30 minutos por 2 ½ horas (con glucómetros Acutrend Sensor Roche). En la semana 15 se les realizó una segunda curva de tolerancia a la glucosa y al minuto 0, 30 y 150 se obtuvo una muestra sanguínea con la que se determinaron las concentraciones séricas de insulina por medio de ELISA (Linco Research). Así mismo, se les determinaron parámetros bioquímicos con tiras reactivas de reflotron (Roche). Una semana después se sacrificaron y se realizó la disección de cada animal y se pesaron los siguientes órganos, corazón, hígado, riñones, páncreas y pulmón.

RESULTADOS

En la Figura 1 se muestran los cambios en el peso corporal a lo largo de 18 semanas. A los 3 meses de edad la diferencia en los pesos es estadísticamente

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significativa, hasta llegar a formar una meseta que representa cerca del 22% de incremento en peso con respecto a los animales sanos.

El tipo de obesidad que desarrollan estos animales es de tipo hipofágica, por lo que se observó a lo largo de 14 semanas que estos animales consumían menor cantidad de alimento y de agua que los ratones sanos, manteniendo un comportamiento similar durante su desarrollo (Figura 2).

Los ratones obesos muestran intolerancia a la glucosa después de la semana 14. Esta intolerancia se va agravando conforme transcurre el tiempo pues otra prueba de tolerancia a la glucosa realizada a las 18 semanas se determinó que el pico hiperglucemico es de mucho mayor tamaño e intensidad que el que se presenta a las 14 semanas (Figura 3).

Así mismo, se obtuvieron muestras de suero a los 0, 30, y 150 minutos después de la administración de glucosa para cuantificar las concentraciones séricas de insulina en ambos grupos de animales. En la figura 5 se puede observar que los ratones ob/GMS son hiperinsulinémicos y tal parece que estos animales ya no tienen la capacidad de secretar más insulina de la que están secretando normalmente, pues al recibir la carga de glucosa no se detectaron cambios significativos en sus concentraciones de insulina.

En cuanto a los parámetros bioquímicos determinados (colesterol, triglicéridos, creatinina, urea, TGO y TGP) no se observaron cambios significativos con respecto a los animales normales, al igual que en el peso de los diferentes órganos, aunque se observó que en los animales obesos existe una ligera tendencia a presentar menor peso en sus órganos, lo cual se correlaciona con una baja en la hormona de crecimiento.

Con esto se puede concluir que estos ratones ob/GMS pueden ser considerados como un modelo útil para el estudio de la obesidad característica de la diabetes tipo 2.

Peso Corporal

0

10

2 0

3 0

4 0

50

6 0

70

5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

Edad (semanas)

Pes

o (

g)

Sano

ob/GMS

* ** *

* ** *

Figura 1. Peso corporal, de ratones neurointoxicados con GMS y sanos a lo largo de 18 semanas de edad. Media + D.E. *Diferencia significativa con respecto al control (p<0.05). n=18

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Consumo de alimento

15

2 0

2 5

3 0

3 5

4 0

0 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Edad (semana)

Pes

o (

g)

SANO

ob/GMS

* * * * * *

Media + D.E. *Diferencia significativa con respecto al control (p<0.05). n=18

Consumo de Agua

2 0

2 5

3 0

3 5

4 0

4 5

5 0

5 5

6 0

0 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Edad (semanas)

Ag

ua

(mL

)

SANO

ob/GMS

* * * **

Figura 2. Consumo de alimento y agua de ratones neurointoxicados con GMS y sanos a lo largo de 14 semanas de edad. Media + D.E. *Diferencia significativa con respecto al control (p<0.05). n=18

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Curva de Tolerancia a la Glucosa

80

100

120

140

160

180

200

T0 T30 T60 T90 T120 T150

Tiempo (min)

Glu

cosa

(m

g/d

L)

Sano

ob/GMS

*

*

Media + D.E. *Diferencia significativa con respecto al control (p<0.05). n=18

Curva de Tolerancia a la glucosa

0

25

50

75

100

125

150

175

200

225

250

T0 T30 T60 T90 T120 T150

Tiempo (min)

Glu

cosa

(m

g/d

L)

Sanoob/GMS

* *

Figura 3. Curva de tolerancia a la glucosa por vía oral en ratones sanos y ob/GMS a las 14 y 18 semanas de edad. Media + D.E. *Diferencia significativa con respecto al control (p<0.05). n=18

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Curva de Insulina

0

2.5

5

T0 T30 T150

Tiempo (min)

Insu

lina

(ng

/ml)

Sanoob/GMS

*

*

*

Figura 4. Curva de insulina en ratones sanos y ob/GMS a las 18 semanas de edad.

REFERENCIAS

1. Campos-Sepulveda E., Ayala Guerrero F., Rubio Poo C., Roman Ramos R. (2002). Neonatal monosodium glutamate increases etanol susceptibility effects in adult mice. Proc. West. Pharmacol. Soc. 45; 44-46.

2. de Carvalho-Papa P, Vargas AM, da Silva JL, Nunes MT, Machado UF. (2002). GLUT4 protein is differently modulated during development of obesity in monosodium glutamate-treated mice. Life Sci. 6; 1917-28.

3. de Mello Ma., de Souza CT., Braga LR., dos Santos JW., Ribeiro IA., Gobatto CA. (2001). Glucosa tolerante and insulin action in monosodium glutamate (MSG) obese exercise-trained rats. Physiol Chem Phys Med NMR. 33; 63-71.

4. Dolnikoff M., Martín-Hidálgo A., Machado UF., Lima FB., Herrera E. (2001). Decreased lipolysis and enhanced glycerol and glucose utilization by adipose tissue prior to development of obesity in monosodium glutamate (MSG) treated-rats. Internat. J. Obes. 25; 426-433.

5. Ebihara, K., Ogawa, Y., Masuzaki, H., Shintani, M., Miyanaga, F., Aizawa-Abe, M., Hayashi, T., Hosoda, K., Inoue, G., Yoshimasa, Y., et al. (2001). Transgenic overexpression of leptin rescues insulin resistance and diabetes in a mouse model of lipoatrophic diabetes. Diabetes 50; 1440-1448.

6. Elefteriour F., Takeda S., Liu X., Armstrong D., Karsenty G. (2003). Monosodium glutamate-sensitive hypothalamic neurons contribute to the control of bone mass. Endocrinol. 144; 3842-3847.

7. Hirata AE., Andrade IS., Vaskevicius P., Dolnikoff MS. (1997). Monosodium glutamate (MSG)-obese rats develop glucose intolerance and insulin resistance to peripheral glucose uptake. Braz. J. Med. Biol. Res. 30; 671-4.

8. Nagata M., Susuki W., Iisuka S., Takeda S., Aburada M. y Miyamoto K. Type 2 diabetes mellitus in obese mouse model induced by monosodium glutamate. (2006). Exp. Anim. 55(2); 109-115.

9. Nakayama D., Magami Y., Azuma T., Inokuchi H., Furukawa M., Ohyashiki J., Yoshimoto T., Mizuguchi J., Moriyasu F., Kawai K., i Hattori T. (2003). Turnover of Acinar and Islet Cells in the Pancreas of Monosodium Glutamate–Treated Obese Mice. Obes. Res. 11; 87-94.