Establecen un Modelo Experimental para Evaluar los Efectos de la Insulina en el Sistema Nervioso Central

• AUTOR : Pastorella M, Anita I
• TITULO ORIGINAL : Papel de la Angiotensina II En la Resistencia a la Insulina Neuronal en un Modelo Experimental de Diabetes Tipo 2 en Ratas
• CITA : Diabetes International 3(4):88-97, 2011
• MICRO : En ratas alimentadas con una dieta rica en grasas y tratadas con una dosis baja de estreptozotocina, es posible comprobar las acciones de la insulina y de la angiotensina II a nivel cerebral. Los resultados en este modelo experimental sugieren que en la diabetes se comprometen los efectos regulatorios centrales de la insulina en términos de la glucemia y que la angiotensina II tendría un papel decisivo en la resistencia neuronal a la insulina.

Introducción

El hipotálamo ejerce un papel esencial en el procesamiento de las señales que se originan en el intestino en respuesta a la ingesta. La glucosa circulante y los lípidos generan señales de regulación a nivel del sistema nervioso central. Por lo tanto, en el mantenimiento del equilibrio energético participan mecanismos periféricos y centrales. En este sentido, el hipotálamo, y especialmente el núcleo arcuato, actúa como un órgano receptor, integrador y transmisor de las señales que reflejan el estado energético del organismo. Diversos trabajos demostraron que los niveles séricos de la leptina e insulina, los ácidos grasos y el glicerol regulan la función del hipotálamo, el cual, a su vez, participa en la homeostasis neuroendocrina y autonómica de la adiposidad corporal total. En los últimos años, surgió un interés especial por conocer los procesos por los cuales el sistema nervioso central (SNC) interviene en el origen y la progresión de los trastornos metabólicos. Al menos dos estudios en roedores sugirieron que las alteraciones de la regulación hipotalámica tienen una importancia decisiva en la aparición de la diabetes tipo 2.

Se sabe que la insulina ejerce acciones metabólicas, neurotróficas, neuromoduladoras y neuroendocrinas en el tejido nervioso; de hecho, el compromiso de la disponibilidad de la hormona a nivel central se asocia con obesidad y otras anormalidades. Al menos tres trabajos demostraron la existencia de receptores para la insulina en el cerebro, particularmente en el bulbo olfatorio, en el núcleo arcuato del hipotálamo y en la corteza cerebral, en el cerebelo, en la amígdala y en el hipocampo. Sin embargo, el núcleo arcuato es el principal modulador de la conducta alimenticia a corto y largo plazo.

En los primates y roedores, la inyección de insulina en el cerebro se asocia con inhibición de la ingesta de alimentos y con pérdida de peso. La leptina y la insulina ejercen efectos similares a nivel del SNC. La insulina también determina, a nivel del SNC, la liberación de glucosa por el hígado. Los ratones con mutaciones del gen que codifica el receptor neuronal para la insulina tienen obesidad sensible a la dieta, aumento de la concentración plasmática de leptina, resistencia a la insulina e hipertrigliceridemia.

La resistencia a la insulina y la hipertensión arterial son trastornos que habitualmente se presentan en forma simultánea y que contribuyen a la aparición de diabetes y enfermedades cardiovasculares. Los estudios clínicos demostraron que los inhibidores de la enzima convertidora de angiotensina (IECA) y los antagonistas de los receptores de angiotensina (ARA) reducen el riesgo de diabetes; según la información disponible, la angiotensina II (A-II) participaría en la aparición de la diabetes tipo 2, ya que modularía, en forma negativa, las acciones periféricas de la insulina. En un estudio en ratas, la infusión de A-II indujo resistencia a la insulina; tanto los IECA como los ARA revierten dicho estado.

El núcleo arcuato del hipotálamo expresa receptores para la insulina y la A-II. Los resultados de los trabajos experimentales sugieren que la A-II interfiere con las vías de señalización de la insulina, pero los efectos centrales de la A-II todavía no se conocen. En este contexto, los hallazgos observados en modelos murinos genéticamente predispuestos a presentar diabetes (ratones ob/ob o ratas Zucker fa/fa), como también en los modelos de diabetes inducida por fármacos, por ejemplo estreptozotocina (ETZ), deben interpretarse con cautela porque reflejan mal los procesos que realmente suceden en los seres humanos. Sin embargo, los animales alimentados por períodos prolongados con dietas con alto contenido de grasas (DAG) presentan alteraciones metabólicas semejantes a las que se observan en la diabetes tipo 2, motivo por el cual podrían ser particularmente aptos para el estudio de la enfermedad. Por lo tanto, en el presente estudio efectuado en ratas alimentadas con DAG y tratadas con una dosis baja de ETZ, un modelo fenotípico que se asemeja a la diabetes tipo 2 en los seres humanos, los autores evaluaron la influencia de la A-II sobre la acción de la insulina en el hipotálamo y viceversa. Para ello, los animales fueron tratados por vía intracerebroventricular (ICV) con A-II, insulina o ambas.

Materiales y métodos

El estudio se realizó en ratas macho Sprague-Dawley de 100 a 120 g. Los animales se dividieron en 2 grupos experimentales; el grupo 1 incluyó ratas alimentadas con dieta estándar, en tanto que los animales del grupo 2, recibieron una DAG (rica en colesterol y ácidos grasos saturados). Estos últimos recibieron, en la semana 10, una dosis baja de ETZ (35 mg/kg por vía intraperitoneal) con el propósito de inducir diabetes. La aparición de diabetes se monitorizó antes, durante y al final del período de tratamiento mediante la determinación de la glucemia, el perfil de lípidos (niveles de colesterol y triglicéridos) y el peso corporal. La prueba de tolerancia a la glucosa (realizada al final del período de inducción de la diabetes) permitió conocer la resistencia a la insulina. Los animales con glucemia en ayunas > 200 mg/dl y con intolerancia a la glucosa se consideraron diabéticos.

Mediante cirugía estereotáxica se implantaron cánulas en el ventrículo lateral izquierdo para la administración de angiotensina II, insulina o angiotensina más insulina.
El análisis estadístico se realizó con pruebas ANOVA y de la t, con correcciones de Bonferroni.

Resultados

La administración de la dieta estándar (grupo 1) o de la DAG más ETZ se asoció con un aumento sostenido del peso corporal; sin embargo, hacia la semana 12, los animales del grupo 2 tuvieron un peso 15% más alto respecto de las ratas del grupo control.

Durante las primeras 8 semanas, la glucemia en ayunas fue similar en los animales de los 2 grupos; no obstante, luego de la administración de ETZ en la semana 10, los animales alimentados con la DAG presentaron hiperglucemia franca. En estos animales, también se comprobaron trastornos en el perfil de lípidos: aumento progresivo de los niveles de los triglicéridos y del colesterol; ambos parámetros fueron más altos en comparación con los valores en el grupo control. Las diferencias fueron particularmente importantes a partir de la semana 10, luego de la administración de ETZ.

En los animales del grupo 2, la prueba de tolerancia a la glucosa reveló resistencia a la insulina. En estas ratas, la glucemia volvió a los valores basales a las 3 horas de la sobrecarga de glucosa, en tanto que, en los animales del grupo control, los valores se normalizaron a las 2 horas.

Los niveles de la glucemia se determinaron antes, a los 30 minutos, a la hora y a las 2 y 4 horas posteriores a la administración central de insulina por vía ICV. Se comprobó una reducción progresiva de la glucemia; el descenso máximo se comprobó a la segunda hora de la administración central de insulina; los valores empezaron a normalizarse unas 4 horas después del tratamiento.

En otros experimentos, se evaluó el efecto de la insulina y de la angiotensina II, administradas por vía central, sobre la glucemia en animales alimentados con la dieta estándar y con la DAG.

En los animales del grupo control, la inyección de insulina se asoció con reducción de los niveles de la glucemia en 20.4 ± 6.2%, en tanto que la angiotensina II indujo un incremento de 16.8 ± 3.6%. El pretratamiento con angiotensina II no solo suprimió el efecto hipoglucemiante de la insulina, sino que indujo un aumento de la glucemia de 8.5 ± 2.3% a las 2 horas. En los animales diabéticos, la insulina no afectó los niveles de la glucosa, pero la inyección de angiotensina II se asoció con un incremento de 23.2 ± 5.9%, significativamente más alto que el observado en el grupo control. En las ratas pretratadas con angiotensina II y, luego, con insulina, la glucemia aumentó en un 13.5 ± 2.8%, un incremento también superior al registrado en el grupo control.

Discusión

La participación del SNC en la aparición y progresión de la diabetes todavía se conoce poco. En el modelo animal utilizado en la presente ocasión, con hallazgos fenotípicos semejantes a los que se observan en la diabetes tipo 2 de los seres humanos, se comprobó que las ratas son más sensibles a presentar resistencia a la insulina cuando son alimentadas con una DAG, desde temprana edad. Sin embargo, a pesar de la hiperinsulinemia y dislipidemia asociadas, los animales no presentan hiperglucemia franca. El tratamiento con ETZ (que induce disfunción de las células beta del páncreas, tal como sucede en los enfermos con diabetes tipo 2), genera, en cambio, hiperglucemia importante; más aún, la hipercolesterolemia e hipertrigliceridemia fueron más notables luego de la administración de ETZ.

Por su parte, en la prueba de tolerancia a la glucosa, los animales tratados con DAG y ETZ presentaron un incremento rápido de la glucemia, con una lenta normalización, alrededor de 3 horas más tarde. Dichos hallazgos sugieren que en estos animales hay menor captación periférica de insulina, un fenómeno similar al que se observa en los pacientes con diabetes tipo 2. En general, el modelo propuesto caracterizado por hiperglucemia, dislipidemia, resistencia a la insulina y daño parcial de las células beta del páncreas simula por completo los trastornos metabólicos presentes en los enfermos con diabetes tipo 2.

La A-II es uno de los mediadores que participan en la resistencia periférica a la insulina; la A-II se asocia con la producción de especies reactivas de oxígeno que interfieren con la señalización dependiente de la insulina. La síntesis de la A-II depende de la glucemia y, a la inversa, la concentración plasmática de la glucosa es sensible a los cambios en los niveles de la A-II. Estas observaciones confirman que el sistema renina-angiotensina participa fuertemente en el control periférico de la glucemia; empero, los efectos en el SNC son menos conocidos. Los resultados del presente estudio indican, por primera vez, que la A-II ejerce una función decisiva en el control central de la glucemia, de modo tal que tanto la A-II como la insulina tendrían una interacción importante en situaciones fisiológicas y patológicas. La inyección ICV de A-II indujo hiperglucemia en los animales del grupo control y más aún en los animales con diabetes. Por su parte, la inyección central de insulina indujo una reducción de la glucemia en los animales no diabéticos, un efecto que, sin embargo, disminuyó considerablemente en las ratas con diabetes. Los hallazgos demuestran la resistencia neuronal a la insulina. En el modelo animal utilizado en esta ocasión, la administración central de A-II inhibió el efecto hipoglucemiante de la insulina, inyectada en el SNC. A su vez, la insulina redujo considerablemente la acción hiperglucemiante de la A-II. Todo apunta a la existencia de un antagonismo fisiológico entre ambos péptidos en el SNC.

Conclusión

Las observaciones en conjunto sugieren que la diabetes tipo 2 es un trastorno metabólico con consecuencias centrales, como también una anormalidad del SNC con repercusiones metabólicas periféricas.

Especialidad: Bibliografía - Endocrinología