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Informe. 94ª Reunión Anual de la Endocrine Society, HOUSTON, TX, USA –
JUNE 23 -26, 2012
Marco A. Rivarola y Alicia Belgorosky
Servicio de Endocrinologia, Hospital de Pediatria Garrahan,
Buenos Aires, Argentina
Nuevamente, dedicaremos la Sección Revisión de Temas de un número a comentar aspectos
seleccionados de la 94ª Reunión Anual de la Endocrine Society que tuvo como sede el George
R. Brown Convention Center, en Houston, Tx, entre el 23 y el 26 de Junio de 2012.
Transcribiendo al diario de la Reunión, ésta “incluye a más de 350 presentaciones de los
mayores expertos en el campo de la Endocrinología, por lo que ENDO 2012 promete algo para
cada uno de los delegados. El Comité científico de la Reunión Anual junto con la Presidente de la
Sociedad Janet E. Hall, MD, se propusieron armar un programa que fuese atractivo para todos
los participantes, además de presentar temas candentes en el campo de la endocrinología e
introducir innovaciones dentro del programa”. La lista de tópicos provistos por el programa fue la
siguiente. TOPICOS. SUPRARRENAL/EJE HPA - HUESO, HORMONAS CALCIOTROPICAS &
VITAMINA D – ENDOCRINOLOGIA CARDIOVASCULAR - DIABETES & METABOLISMO –
REGULACION DE GENES & DESARROLLO – HORMONA DE CRECIMIENTO, PROLACTINA &
IGFs - HORMONAS & CANCER – LIPIDOS – RECEPTORES DE MEMBRANA &
SEÑALIZACION INTRACELULAR – NEUROENDOCRINOLOGIA – OBESIDAD –
ENDOCRINOLOGIA PEDIATRICA – HIPOFISIS – ENDOCRINOLOGIA REPRODUCTIVA ACCION DE HORMONAS ESTEROIDEAS & RECEPTORES NUCLEARES.
El programa incluyó 14 Conferencias Plenarias, 58 Simposios (de 3 conferencias cada uno), 19
Sesiones Orales, 15 Sesiones Especiales, 4 Sesiones “El año en un tema”, 10 Foros de Manejo
de Casos, 56 Sesiones de “Encuentros con el Profesor”, 6 Sesiones con Maestros de la Clínica, 3
Guias prácticas de Clínica, 7 Sesiones de Endocrinología para enfermeras, y Reuniones de
Trabajo sobre Manejo de la Práctica Médica y Desarrollo de Carrera Académica. En conjunto,
ENDO 2012 ofreció más de 300 presentaciones de los líderes del mundo en la investigación y
práctica clínica endocrinológicas. Además se aceptaron 2589 Comunicaciones Libres, 270 como
presentaciones orales y 2319 como Posters. En todo momento, se sucedieron múltiples
actividades simultáneas. Este año, las Sesiones con Maestros de la Clínica incluyeron hipófisis,
diabetes tipo 1 y Pubertad Precoz; las Sesiones “El año en un tema” ofrecieron “dimorfismos
sexuales en la investigación endocrinológica y “conexiones obesidad-cáncer”. Los simposios
sobre innovaciones incluyeron temas diversos, tales como “imágenes y radiología
intervencionista en la evaluación de alteraciones endócrinas”, “receptores nucleares e
inflamación”, “diabetes y función cognitiva”. ENDO 2012 ofreció programas educacionales
específicamente diseñados para necesidades diversas, investigadores, jóvenes en formación o
clínicos experimentados.
Además, como siempre el Piso de Exhibidores ofreció la presencia de numerosos Stands de
firmas comerciales con diversos materiales de interés para los numerosos participantes. Se
puede obtener información adicional sobre el Meeting en el sitio de la Endocrine Society
www.endo-society.org.
A continuación se comentan y resumen algunas de las actividades seleccionadas de la Reunión
(Conferencias Plenarias y Simposios). En algunos casos, o no se encuentra un resumen o hay
uno muy breve. En estos casos se transcribe una selección de comentarios de artículos recientes
del conferencista.
Como es clásico, las Conferencias Plenarias se constituyeron en el pilar fundamental de la
reunión por la calidad de los conferencistas y por la importancia de los temas.
[L1-2] Genética Humana de Ultima Generación: Un Camino hacia la Nueva Biología (Next
Generation Human Genetics: A Path to New Biology).
Joel N Hirschhorn. Children's Hospital, Boston, MA.
Los estudios de Asociación al Genoma Ampliado (GWA) han identificado miles de variantes
genéticas comunes que influencian a los fenotipos humanos, aportando información clave para la
causa biológica como hecho novedoso. Para algunos rasgos y enfermedades, los estudios
genéticos humanos han proporcionado hipótesis claras sobre las causas biológicas subyacentes,
pero en muchos casos se requiere trabajo computacional y genético adicional antes que puedan
iniciarse estudios funcionales productivos. El seguimiento de estos estudios genéticos
computacionales y funcionales, permitirá que se produzca la transición desde el descubrimiento
genético a la visión interna biológica, que sigue siendo el objetivo principal de los estudios
genéticos humanos. La generación siguiente de métodos de secuenciación, que posibilitan
búsquedas comprehensivas de las variaciones en los exones o en el genoma total, modificará la
investigación genética, y probablemente cambie a la práctica clínica. Se discutirán ejemplos
específicos de estudios en marcha de rasgos antropométricos, así como los principios generales
que han surgido de los estudios GWA en humanos.
Uno de estos ejemplos es la publicación siguiente que tiene a Hirschhorn como co-autor.
PLoS Genet. 2011 Diciembre; 7(12): Las Variaciones Comunes Muestran Efectos
Poligénicos Predecibles sobre la Estatura en las Colas de la Distribución, Excepto en los
Individuos Extremadamente Bajos (Common Variants Show Predicted Polygenic Effects on
Height in the Tails of the Distribution, Except in Extremely Short Individuals). Yingleong
Chan, Oddgeir L. Holmen, Andrew Dauber, Lars Vatten, Aki S. Havulinna, Frank Skorpen, Kirsti
Kvaløy, Kaisa Silander, Thutrang T. Nguyen, Cristen Willer, Michael Boehnke, Markus Perola,
Aarno Palotie, Veikko Salomaa, Kristian Hveem, Timothy M. Frayling, Joel N. Hirschhorn, y
Michael N. Weedon.
La estatura es un rasgo hereditario que tiene estimaciones de herencia tan altos como 90%.
Estudios recientes de asociación al genoma ampliado han descubierto más de 180 variaciones
génicas comunes asociadas a la estatura. Cada una de estas variaciones tiene efectos pequeños
pero colectivamente explican aproximadamente el 10% de la herencia. Aunque estas variantes
están asociadas en forma robusta con la estatura cuando se las estudia como rasgo cuantitativo
en la población general, no se sabe si estas variantes tienen asociaciones similares con la
estatura en individuos ubicados en el extremo de la cola de la variación de la distribución de
tallas. Si estas variantes comunes no muestran la asociación esperada con la estatura en los
extremos (basadas en la distribución continua de sus efectos sobre el tamaño), entonces otros
factores aparte de estas variantes comunes contribuyen a la estatura extrema. Aunque hay
múltiple escenarios, una explicación posible es la existencia de variantes raras o de baja
frecuencia con grandes efectos sobre el tamaño corporal, que podrían ser responsables de la
herencia no aportada por las variaciones comunes, y que podrían aportar nuevas causas
biológicas en los mecanismos que afectan a la estatura. El poder entender el rol de las variantes
comunes en las colas de la distribución de tallas podría también proveer nuevas metodologías
que fueran útiles para el análisis genético futuro de rasgos cuantitativos. Para analizar estas
cuestiones se estudió en este trabajo a 1214 individuos ubicados en los extremos superior e
inferior de la distribución de tallas (los más altos y los más bajos, ubicados en 1.5%), derivados
de 78,000 individuos de las cohortes estudiadas por los autores. Se encontró que las variantes
comunes todavía influenciaban la estatura en estos extremos de la distribución: las variantes
comunes (49/141) estaban nominalmente asociadas con la estatura en la dirección esperada más
frecuentemente que lo esperado (p<5×10−28), y los odd-ratios en las muestras extremas era
consistente con los efectos estimados, previamente, en los datos de la población general. Para
confirmar que las variantes comunes tenían los efectos esperados, los autores calcularon el
escore alélico pesado (WAS), que es la predicción pesada de la talla de cada individuo basada en
los efectos previamente estimados de las variantes comunes para la población general. El WAS
promedio fue consistente con lo esperado para los individuos altos pero no en los extremos para
los individuos más bajos (p<0.006), indicando que parte de la baja estatura se explica por factores
diferentes a las variantes genéticas comunes. La discrepancia fue más pronunciada (p<10−6) en el
extremo inferior máximo de individuos (talla <0.25 percentilo). Estos resultados en el extremo más
bajo de la cola son consistentes con un gran número de modelos que incorporan factores raros
genéticos no-aditivos o no-genéticos que disminuyen la talla. Además el análisis de hermanos dió
resultados que apoyaron que hay una arquitectura genética diferente en los individuos con
estatura extremadamente baja. En conclusión, el trabajo mostró que las variantes genéticas
comunes asociadas con la talla en la población general están también asociadas con la talla en la
cola de 1% de la distribución de talla. Los datos sugieren que alrededor del extremo inferior del
0,25% las variantes comunes juegan un rol menor, y hay un efecto alélico más grande y/o un
efecto de factores ambientales fuertes. Este hallazgo podría tener también implicancias mayores
para los estudios de enfermedades, es decir el modelo poligénico sería aplicable a enfermedades
representadas en la cola de la distribución normal subyacente, pero quizás no en enfermedades
que corresponden a los fenotipos más extremos.
[L2-1] Conferencia Premio al Investigador Clínico (Clinical Investigator Award Lecture):
Mecanismos Celulares de la Resistencia a la Insulina – Implicancias para la Obesidad,
Lipodistrofia, Diabetes Tipo 2 y Síndrome Metabólico (Cellular Mechanisms of Insulin
Resistance — Implications for Obesity, Lipodystrophy, Type 2 Diabetes & the Metabolic
Syndrome)
Gerald I Shulman. Yale University School of Medicine/Howard Hughes Medical Institute,
New Haven, CT.
La resistencia a la insulina es un factor mayor en la patogénesis de la diabetes tipo 2 y del
síndrome metabólico. En este trabajo se revisarán estudios recientes, utilizando espectroscopía
de resonancia magnética, que han encontrado que los depósitos de lípidos ectópicos en el hígado
y en el músculo esquelético son un factor causal y unificador en la patogenia de la resistencia a la
insulina asociada con la obesidad, lipodistrofia, diabetes tipo 2 y síndrome metabólico.
(1) Shulman GI. Cellular mechanisms of insulin resistance. J Clin Invest. 2000;106(2):171-6. PMID:10903330,
PMC314317. (2) Petersen KF, Oral EA, Dufour S, Befroy D, Ariyan C, Yu C, Cline GW, DePaoli AM, Taylor SI,
Gorden P, Shulman GI. Leptin reverses insulin resistance and hepatic steatosis in patients with severe lipodystrophy.
J Clin Invest. 2002;109(10):1345-50. PMID:12021250, PMC150981. (3) Petersen KF, Dufour S, Befroy D, Lehrke M,
Hendler RE, Shulman GI. Reversal of nonalcoholic hepatic steatosis, hepatic insulin resistance, and hyperglycemia by
moderate weight reduction in patients with type 2 diabetes. Diabetes. 2005;54(3):603-8. PMID:15734833,
PMC2995496. (4) Samuel VT, Liu ZX, Qu X, Elder BD, Bilz S, Befroy D, Romanelli AJ, Shulman GI. Mechanism of
hepatic insulin resistance in non-alcoholic fatty liver disease. J Biol Chem. 2004;279(31):32345-53. PMID:15166226.
(5) Samuel VT, Liu ZX, Wang A, Beddow SA, Geisler JG, Kahn M, Zhang XM, Monia BP, Bhanot S, Shulman GI.
Inhibition of protein kinase Cepsilon prevents hepatic insulin resistance in nonalcoholic fatty liver disease. J Clin
Invest. 2007;117(3):739-45. PMID:17318260, PMC1797607. (6) Erion DM, Shulman GI. Diacylglycerol-mediated
insulin resistance. Nat Med. 2010;16(4):400-2. PMID:20376053. (7) Samuel VT, Petersen KF, Shulman GI. Lipidinduced insulin resistance: unravelling the mechanism. Lancet. 2010;375(9733):2267-77. PMID:20609972,
PMC2995547. (8) Petersen KF, Dufour S, Hariri A, Nelson-Williams C, Foo JN, Zhang XM, Dziura J, Lifton RP,
Shulman GI. Apolipoprotein C3 gene variants in nonalcoholic fatty liver disease. N Engl J Med. 2010;362(12):1082-9.
PMID:20335584, PMC2976042. (9) Lee HY, Birkenfeld AL, Jornayvaz FR, Jurczak MJ, Kanda S, Popov V, Frederick
DW, Zhang D, Guigni B, Bharadwaj KG, Choi CS, Goldberg IJ, Park JH, Petersen KF, Samuel VT, Shulman GI.
Apolipoprotein CIII overexpressing mice are predisposed to diet-induced hepatic steatosis and hepatic insulin
resistance. Hepatology;54(5):1650-60. 2011. PMID:21793029, PMC3205235. (10) Jornayvaz FR, Birkenfeld AL,
Jurczak MJ, Kanda S, Guigni BA, Jiang DC, Zhang D, Lee HY, Samuel VT, Shulman GI. Hepatic insulin resistance in
mice with hepatic overexpression of diacylglycerol acyltransferase 2. Proc Natl Acad Sci U S A. 2011;108(14):574852. PMID:21436037, PMC3078388. (11) Kumashiro N, Erion D, Zhang D, Kahn M, Beddow S, Chu X, Still C, Gerhard
G, Han X, Dziura J, Petersen K, Samuel V, Shulman GI. Cellular Mechanism of Insulin Resistance in Nonalcoholic
Fatty Liver Disease. Proc Natl Acad Sci U S A. 2011;108(39):16381-5. PMID: 21930939, PMC3182681. (12) Samuel,
VT and Shulman, GI Integrating Mechanisms for Insulin Resistance: Common Threads and Missing Links. Cell. (in
press 2012).
Se comenta una revisión reciente publicada por el conferencista (G.I. Shulman) como co-autor
sobre este tema.
Cell. 2012 Mar 2;148(5):852-71. Mecanismos de la Resistencia a la Insulina: Discusiones
Comunes y Eslabones Perdidos. (Mechanisms for insulin resistance: common threads and
missing links.) Samuel VT, Shulman GI. La Resistencia a la insulina es una alteración
metabólica compleja que desafía cualquier explicación simplificada de un camino etiológico único.
Los siguientes mecanismos (principalmente en músculo e hígado) han sido implicados en la
patogénesis de la resistencia a la insulina. 1. ACUMULACIÓN DE METABOLITOS LIPÍDICOS
ECTÓPICOS. Caminos metabólicos involucrados en la resistencia a la insulina del músculo:
principalmente la activación mediada por diacilglicerol (DAG) de la proteína quinasa Cθ (PKCθ) y
subsecuente inhibición de la señalización de insulina, así como de aumentos de la fosfatasa
proteica 2 (PP2A), mediados por ceramida (lípido de membrana, precursor de esfingomielina) con
secuestración aumentada de Akt2 por la PKCζ. El impedimento en la activación de Akt2 limita la
traslocación de vesículas de glucosa (GSVs) a la membrana plasmática, resultando en una
disminución de la captación de glucosa. La menor actividad de Akt2 también disminuye la síntesis
de glucógeno mediada por insulina. En conjunto estos estudios apoyan el paradigma de que la
acumulación de DAG en el músculo conduce a resistencia a la insulina muscular por activación de
las nuevas isoformas de PKCs. Caminos metabólicos involucrados en la resistencia a la insulina
del hígado: principalmente la activación mediada por diacilglicerol (DAG) de la PKCε e
impedimento subsecuente de la señalización de insulina, así como de aumentos de PP2A,
mediados por ceramida, con secuestración aumentada de Akt2 por la PKCζ. La disminución de la
activación de Akt2 disminuye la inactivación de la proteína FOXO1 (forkhead box protein O1) y
resultando en mayor expresión de enzimas clave para la gluconeogénesis. Como en el músculo,
también la menor actividad de Akt2 disminuye la síntesis de glucógeno mediada por insulina. 2.
ACTIVACIÓN DE LA VÍA DE RESPUESTA A PROTEÍNAS MAL PLEGADAS (unfolded protein
response, UPR). Esta vía es una respuesta celular al estrés del retículo endoplásmico (RE),
activada por exceso de proteínas mal o no-plegadas en el lumen del RE. En el músculo bajo
algunas circunstancias (como un ejercicio agudo extremo), se puede llevar a la activación de
ATF6 (activating transcription factor 6) del RE y a una respuesta adaptativa mediada por PGC1α
(peroxisome proliferator coactivator α). En el hígado, la UPN puede aumentar la lipogénesis vía
XBP1s (X-box binding protein 1, XBP1s) y también aumentar la gluconeogénesis vía el factor de
trascripción C/EBP (CCAAT-enhancer-binding proteins) que interacciona con el motivo CCAAT
(cytidine-cytidine-adenosine-adenosine-thymidine box motiv). Las membranas del RE también
contienen enzimas lipogénicas clave y generan gotas lipídicas. Las proteínas que regulan la
liberación de estas gotas lipídicas [e.j., ATGL (Adipose triglyceride lipase) y PNPLA3 (Patatin-like
phospholipase domain-containing protein 3] pueden modular la concentración de intermediarios
lipídicos clave en compartimentos celulares aislados. 3. VÍAS INMUNES INNATAS. En el
músculo, la activación de la proteína IκBα (inhibidor de kappa B) (IκB kinase, IKK) que inactiva al
factor de trascripción NF-κB impacta en la síntesis de ceramidas, y la activación de JNK1 (c-Jun
N-terminal kinase, JNK1) inhibe la señalización de insulina vía fosforilación de serinas del IRS1
(sustrato de receptor de insulina 1). En el hígado, también juegan un rol, la activación de IKK, la
cual impacta en la síntesis de ceramidas, y la activación de JNK1, que inhibe la lipogénesis.
Sin embargo, estas vías están también íntimamente relacionadas con cambios en la captación de
ácidos grasos, la lipogénesis y el gasto energético, todos ellos pueden por tanto impactar en la
deposición ectópica de lípidos. Las gotas lipídicas intracelulares, o adiposomas, son considerados
actualmente como sitios de síntesis activa de lípidos y de lipólisis. Finalmente, estos cambios
celulares pueden convergir en promover la acumulación de metabolitos lipídicos (diacilgliceroles
y/o ceramidas) en el hígado y en el músculo esquelético, generando un camino metabólico final
que produce inhibición de la señalización de insulina y resistencia a la insulina.
Inflamación y Metabolismo Energético. Bajo ciertas condiciones (e.j., disfunción de adipocitos o
ayuno), la liberación de quimoquinas y/o la lipólisis del tejido adiposo promueve la activación de
macrófagos. Los macrófagos activados pueden producir señalizaciones en otros tejidos via la
liberación de varias citoquinas (e. j., TNFα, IL-6, etc). En los adipocitos, la señalización de
citoquinas promueva lipólisis vía una disminución de proteínas estabilizadoras de las gotas
lipídicas (e. j., perilipin, o FSP27). En las células musculares, las citoquinas promueven la
oxidación lipídica, y en situaciones extremas producen atrofia muscular vía mayor proteólisis. En
el hígado, la señalización de citoquinas aumenta la lipogénesis e impide la oxidación de lípidos.
Los efectos sobre el balance energético pueden depender mayormente de las citoquinas
específicas que se activen y del grado de activación. Sin embargo, los cambios del balance
energético pueden principalmente dictar los cambios en la acumulación de lípidos ectópicos y, en
última instancia el desarrollo de la resistencia a la insulina.
Los mecanismos celulares discutidos en esta Revisión están finamente afinados para permitir que
los humanos se adapten y resistan en condiciones de austeridad, pero se vuelven patogénicos en
el medio ambiente moderno de exceso de nutrientes. La evidencia presentada sugiere que los
lípidos ectópicos (diaacilglicerol y posiblemente ceramidas) podrían estar en la raíz de las causas
de resistencia a la insulina del hígado y el músculo y que nuevos tratamientos que se dirijan a
disminuir el contenido lipídico en estos órganos representarán los objetivos terapéuticos más
eficaces para el tratamiento de la resistencia a la insulina y sus co-morbidades asociadas. A nivel
de la sociedad, los esfuerzos concertados para restaurar el balance en nuestras dietas y
comportamientos pueden prevenir la obesidad y la deposición ectópica de lípidos y pueden lograr
que estas viejas vías biológicas vuelvan a su rol fisiológico en una vida sana.
___________________________________________________________________________
ILUSTRACIÓN DOCENTE
Figura 1
______________________________________________________________________________________________
Figura 2
Pasos intermedios no mostrados
Figura 3
JNK1: kinasa Jun-N-terminal 1, IKK: kinasa del inhibidor de ĸB
Figura 4
[L2-2] Control trascripcional de la biología del tejido adiposo y de la homeostasis de la
energía. (Transcriptional Control of Adipose Biology & Energy Homeostasis: Toward Novel
Therapeutics) Bruce Spiegelman. Dana Farber Cancer Institute/Harvard Medical School,
Boston, MA.
Se comenta una revisión reciente publicada por el conferencista (B. Spiegelman), como co-autor,
sobre este tema.
Cell 2012 Jul 20;150(2):366/76. Los adipocitos beige son un tipo distinto de célula grasa
termogénica (Beige adipocytes are a distinct type of thermogenic fat cell in mouse and
human) Wu J y col.
Resumen. La grasa parda genera calor via la proteína mitocondrial de desacoplamiento UCP1
(mitocondrial uncoupling protein 1, UCP1), como defensa de la hipotermia y la obesidad. Datos
recientes sugieren que hay dos tipos distintos de grasa parda: la grasa parda clásica derivada del
linaje muscular celular myf-5 y las células UCP1 positivas que emergen de la grasa blanca de un
linaje no myf-5. En este trabajo se reporta el aislamiento de células beige de depósitos de grasa
blanca murina. Las células beige se parecen a las células grasas blancas en tener expresión
extremadamente baja de UCP1, pero, como las células grasas pardas clásicas responden a la
estimulación con AMP cíclico con una alta expresión de UCP1 y del ritmo mitocondrial. Las
células beige tienen un una expresión génica distinta tanto de las células grasas blancas o
pardas, y son más sensibles a la hormona polipeptídica Irisina. Se aporta evidencia de que los
depósitos de grasa parda previamente identificados en adultos normales están en realidad
compuestos por adipocitos beige. Estos datos proveen una base para estudiar a este tipo de
célula de mamífero con potencial terapéutico.
En este trabajo se reporta la clonación de células grasas beige murinas y se describe su
característica génica específica. Aunque estas células tienen un nivel basal de expresión del gen
UCP1 muy bajo, comparable al de la célula grasa blanca, conservan una capacidad notable de
activar fuertemente la expresión de este gen y activar un programa robusto de gasto energético
respiratorio que es equivalente al de la clásica célula grasa parda. Además se demuestra que los
depósitos de grasa parda previamente observados en los humanos adultos tienen una expresión
génica y una característica inmunohistoquímica propias de una célula grasa beige. Estos datos
demuestran la existencia y propiedades de un tipo celular diferente de célula adiposa común a
ratones y humanos. El potencial terapéutico de ambos tipos de célula grasa parda es claro ya que
las manipulaciones genéticas en ratones aumentan la cantidad de grasa beige o parda tienen una
fuerte acción anti-obesidad y anti-diabetes. Como se expresó previamente, la grasa parda utiliza
su alto contenido en UPC1 mitocondrial para desacoplar la respiración y disipar la energía
química como calor. Datos recientes indican que los humanos adultos tienen depósitos
importantes de células “pardas” UCP1-positivas detectadas con métodos de exploración con
tomografía de emisión de positrones (PET), en especial en las regiones supraclavicular y del
cuello.
Los autores además caracterizaron varias líneas celulares de ambos subgrupos (beige y blanco)
derivadas de depósitos subcutáneos en términos de sus propiedades moleculares y funcionales.
Todas estas líneas fueron, en forma reproducible, altamente adipogénicas y presentaron niveles
similares de adipogénesis y expresión de marcadores específicos de célula grasa (e.j., aP2,
adiponectina, adipsina y PPARγ). Ambos grupos de células derivadas de la región inguinal
mostraron niveles basales similarmente bajos de Ucp, Cox7a1, y Cidea: los niveles de expresión
génica fueron mucho más bajos que aquellos observados en todas estas líneas derivadas de
células clásicamente reconocidas como célula grasa parda. Sin embargo, luego de la estimulación
con AMPc, las líneas beige responden con una alta inducción de la expresión del gen de Ucp1
alcanzando valores absolutos similares a los de las líneas de grasa parda inter-escapulares. De
hecho, aunque los valores absolutos de ARNm de Upc-1 entre en las células grasas biege y
parda fueron similares, las veces de inducción en las células beige (>150 veces) fueron mayores
que en las células pardas (alrededor de 40 veces). Se ha observado que algunas de las células
precursoras dentro de cultivos heterogéneos derivados de tejido adiposo epididimario pueden
mostrar una expresión elevada de Upc-1 en respuesta a tratamientos con agonistas de PPARγ.
Para mimetizar a la estimulación del sistema nervioso simpático, los ratones fueron tratados con
CL316,243, un agonista β3-adrenérgico selectivo y recogieron 5 horas más tarde zona grasa
beige epidimaria trasplantada. Las células grasa tuvieron una estimulación entre 10 y 30 veces de
su RNAm de Upc-1 comparando con los niveles basales, mientras que las zonas grasas
trasplantadas con tejido blanco aumentó solo 5 veces. Estas diferencias moleculares en la
expresión del gen de Upc-1 son una propiedad estable de las células Upc-1 y también pueden ser
observadas en situaciones “in vivo”. Análisis de genes expresados diferencialmente entre las
líneas blancas y pardas de una mismo tejido muestran que tienen perfil parecido pero diferente.
La expresión se verifico con PCR cuantitativa (qPCR).
Los autores habían demostrado recientemente que la Irisina, una hormona polipéptidica
segregada por el músculo, y que aumenta con el ejercicio, induce el “amarronamiento” del tejido
adiposo blanco subcutáneo; en contraste, esta proteína tiene escaso efecto en la célula parda
clásica segregada por los depósitos inter-escapulares. La diferente regulación del programa
termogénico por la Irisina sugiere que la respuesta a esta hormona podría ser una característica
selectiva de la célula beige. Para estudiar esta hipótesis los autores administraron Irisina como
una proteína de fusión con el fragmento Fc de la IgG humana o FNDC5, el precursor
trasmembrana de Irisina, a la célula precursora inguinal aislada durante la diferenciación. Todos
los cultivos, tratados tanto con Irisina o vehículo se diferenciaron bien, y más del 90% mostraron
morfología de adipopcitos y abundantes gotas lipídicas. La expresión de Upc-1 aumentó
fuertemente bajo tratamiento con tanto irisina-Fc como FNDC5. Estos datos sugieren fuertemente
que los precursores de células beige tienen una sensibilidad preferencial a los efectos de
“amarronamiento” de la Irisina.
La capacidad de la célula grasa parda de suprimir la obesidad a través de un aumento del gasto
energético ha causado una explosión de interés en el desarrollo y función de los adipocitos
pardos. Los estudios que indican que las células grasas pardas surgidas de depósitos de grasa
blanca provienen de un linaje celular diferente del de la clásica grasa parda fueron los primeros en
sugerir la posible existencia de un nuevo tipo de célula grasa, bautizada como célula beige. Esta
hipótesis se ha fortalecido en estudios recientes de cultivos celulares primarios derivados del
tejido adiposo epididimario, que muestran que el programa termogénico génico en respuesta a
agonistas PPARg es diferente del de la estimulación de células grasas pardas de los depósitos
inter-escapulares. Alternativamente, esta tras-diferenciación de grasa blanca a grasa parda
podría, al menos teóricamente, representar un viraje fundamental de la identidad celular. Cuando
los animales están expuestos al frio o reciben estimulación β-adrenérgica crónica, los adipocitos
pre-existentes atraviesan un proceso de tras-diferenciación fenotípica y aparece el
“amarronamiento” morfológico e histoquímico. Por otra parte, en los depósitos de grasa más
resistentes a este cambio sería necesario un paso previo de proliferación celular antes de que se
observe un “amarronamiento” robusto.
Las células beige tienen la capacidad de cambiar entre un fenotipo de almacenamiento de
energía y uno de disipación de energía de una manera que no tienen otras células grasas. Vale la
pena mencionar que las células pre-adiposas primarias, aisladas por selección de CD137, tienen
un nivel basal más alto de UCP1 que las células beige inmortalizadas. No se conoce si esto es
consecuencia del procedimiento de inmortalización o simplemente una función del tiempo que
trascurre luego de la estimulación β-adrenérgica que tiene lugar in vivo. Los lactantes humanos
tienen grasa parda en la misma localización interescapular que la grasa parda clásica de los
roedores. Este tejido desaparece a medida que los humanos maduran, y solamente
recientemente se ha demostrado la existencia de grasa parda en los adultos. Esta grasa parda se
observa primariamente en las regiones supraclavicular y del cuello, y a lo largo de la columna
vertebral. La clonación y el análisis subsiguiente de la expresión de genes de la grasa beige y
parda de los roedores, en este trabajo, han definido la naturaleza de la grasa parda humana. Los
datos muestran que los marcadores moleculares selectivos de la célula grasa beige, y no los de la
clásica célula grasa parda, están enriquecidos en los tejidos humanos UCP1-positivos. Si estas
células humanas UCP-positivas son funcionalmente similares a las células beige de los roedores
se explicaría porque hay una baja proporción de depósitos grasos PET-positivos hasta que se
activen por exposición al frio. La existencia de células grasas beige podría representar un
mecanismo evolutivo celular conservado para proveer flexibilidad en la termogénesis adaptativa.
Es probable que estos adipocitos beige, y no las células grasas pardas clásicas, persistan en los
mamíferos superiores adultos, en los cuales la hipotermia es una amenaza menos frecuente que
en los roedores.
El potencial terapéutico de la termogénesis mediada por activación de las células grasas pardas
está aún por verse. Los ensayos con drogas que aumentan la activación β-adrenérgicas de las
células grasas pardas no han sido exitosos debido a falta de eficacia o efectos adversos resultado
de la activación de β-adrenérgica en otros tejidos. Claramente, hay una necesidad de desarrollar
medios más específicos para activar al tejido graso pardo humano. Debido a que la irisina es una
molécula circulante endógena que media algunos de los efectos beneficiosos del ejercicio y activa
a las células beige en roedores, podría representar una manera de hacer esto en humanos. Otras
hormonas polipeptídicas activas en roedores, como FGF21 y ANP (atrial natriuretic peptides)
podrían también ser útiles en humanos con obesidad y diabetes.
[L3-2] Causas y Consecuencias de la Obesidad: Una Mirada desde la Genética (Causes &
Consequences of Obesity: Insights from Genetics) I Sadaf Farooqi. University of
Cambridge Metabolic Research Laboratories, Cambridge, UK.
Se comenta una revisión reciente publicada por el conferencista (I S Farooqi), como co-autor,
sobre este tema.
J Clin Invest. 2011 Jun;121(6):2080-6. Enfoque Genético para Comprender la Obesidad
Humana (Genetic approaches to understanding human obesity). Ramachandrappa S,
Farooqi IS.
Resumen. La obesidad y sus co-morbilidades asociadas representan uno de los desafíos más
grandes para la salud pública que enfrenta el mundo actual. La influencia de la herencia en el
peso corporal es alta, y las variaciones genéticas juegan un gran papel en determinar las
diferencias inter-individuales en la susceptibilidad o resistencia a un medio ambiente obesogénico.
En esta presentación se discutirá como los estudios genéticos en humanos han contribuido a
nuestro saber de los caminos centrales que gobiernan la homeostasis de la energía. Se discute
como la llegada de los avances tecnológicos tales como la secuenciación de nueva-generación
resultarán en una mayor aceleración en el paso del descubrimiento de genes. El estudio de los
pacientes que poseen estas variantes génicas nos ha enseñado cuales son las vías moleculares y
fisiológicas involucradas en la homeostasis energética. Se puede anticipar que estudios futuros
nos darán el marco para el desarrollo de un enfoque a nuestro objetivo más racional para prevenir
y tratar individuos genéticamente susceptibles. El aumento de la prevalencia de la obesidad y sus
co-morbilidades asociadas tales como la diabetes tipo 2, la enfermedad cardiovascular, y ciertos
cánceres representan una gran amenaza para la salud pública en todo el mundo. En un nivel
global, los cambios en los factores ambientales indudablemente manejan el incremento en la
prevalencia de la obesidad. Sin embargo, una característica remarcable de la “epidemia de
obesidad” es la considerable persistencia de la variación individual dentro de la población que
comparte el mismo medio ambiente.
Hay fuertes evidencias de que dentro de una población la varianza en el índice de masa corporal
(IMC) está globalmente determinada genéticamente, con índices de influencia de la herencia
entre el 40 y 70%. Estudios de genes candidatos basados en moléculas que se sabe producen
obesidad severa en animales de experimentación han demostrado que estos genes contribuyen a
la obesidad humana de origen en la niñez. Las bases de este trabajo provienen de estudios
fisiológicos muy elegantes que demuestran que la regulación del peso corporal es un proceso
homeostático, y que estudios de lesiones químicas y electrolíticas han demostrado que está
regulado críticamente a nivel del hipotálamo. La identificación de la leptina, mediante clonado
posicional del gen ob y el hallazgo de que éste se encontraba mutado en ratones ob/ob facilitó el
camino para disecar los circuitos moleculares y fisiológicos que controlan la homeostasis de la
energía. La leptina es una hormona de 16kDa cuyos niveles circulantes correlacionan
estrechamente con la masa grasa. El ayuno prolongado resulta en una caída de los niveles de
leptina, que desencadena una serie de cambios en la ingesta de energía, gasto energético, y
función neuroendócrina con fin de mantener la homeostasis energética. Muchos de los efectos
fisiológicos de la leptina son mediados a través del sistema nervioso central, particularmente el
hipotálamo, que es el sitio de expresión de niveles de RNAm más altos de la isoforma larga del
receptor de leptina. Estudios de muchos grupos han demostrado que la leptina estimula la
expresión de propiomelanocortina (POMC) en neuronas primarias localizadas en el núcleo
arcuato del hipotálamo. El POMC se modifica extensamente a nivel post-traduccional para
generar péptidos de melanocortina que activan a receptores de melanocortina para modular
diversas funciones del sistema nervioso central, la glándula suprarrenal, y la piel. Las
melanocortinas son agonistas a nivel de los receptores de melanocortina y suprimen la ingesta de
alimentos. Además, la leptina inhibe las vás orexigénicas, mediadas por neuronas que expresan
los antagonistas de melanocortina, como la proteína relacionada con Agouti y el neuropéptido Y
(NPY); NPY suprime la expresión de POMC. Estos dos conjuntos de neuronas primarias que
responden a leptina proyectan axones a neuronas de segundo orden que expresan el receptor de
melanocortina 4 (MC4R). Mediante alteración genética dirigida de MC4R en ratones, se produce a
un aumento en la ingestión de alimentos, aumento de masa magra y crecimiento linear. Estos
caminos hipotalámicos interaccionan con otros centros cerebrales para coordinar el apetito y
modular señales eferentes hacia la periferia, que regulan el metabolismo intermediario y el gasto
energético. El grupo del autor y otros han demostrado que la obesidad humana puede ser el
resultado de múltiples defectos en la vía leptina/melanocortina.
Se han identificado mutaciones homocigotas tipo en marco de lectura, missence, y sinsentido del
gen de la leptina (LEP), que resultan en una incapacidad de producir leptina; los pacientes con
estas mutaciones en LEP son obesos severos desde edad temprana, y sus niveles de leptina
están debajo del nivel límite de detección. La deficiencia congénita de leptina puede ser tratada
con éxito con inyecciones diarias de leptina humana recombinante, que corrige todas las
anormalidades metabólicas observadas en estos pacientes. Se ha encontrado que más del 3 %
de estos pacientes con obesidad severa tiene mutaciones con pérdida de función del receptor de
LEP (LEPR). El fenotipo clínico asociado a la deficiencia congenital de leptina o su receptor es
muy similar e illustra que, en humanos, la leptina es un regulador clave de la ingesta calórica y de
la conducta alimenticia, el gasto energético, la función neuroendócrina, y la inmunidad. La
deficiencia de leptina se asocia a hipogonadismo hipogonadotrófico y a una falta de desarrollo
puberal normal. La leptina estimula las respuestas inflamatorias, proliferación de linfocitos T,
producción de citoquinas Th1 durante el ayuno en ratones normales y en ratones ob/ob, indicando
que hay un enlace importante entre la nutrición y el sistema inmune.
El grupo ha también caracterizado la deficiencia de MC4R en humanos, reportando hiperfagia,
mayor masa magra, y aumento del crecimiento linear, demostrando una correlación genotipofenotipo con el grado de disfunción del receptor in vitro, incluyendo ingestión de libre alimentos
como aporte de energía. Estas características se han observado también en pacientes con
mutaciones heterozigotas que afectan la producción de α- y β-MSH. Estudios adicionales han
establecido que el MC4R juega un rol en la oxidación de grasas y en el metabolismo de
nutrientes. Se han identificado varias áreas hipotalámicas que expresan MC4R, en particular el el
núcleo paraventricular (PVN). Además, la administración intra-cerebro-ventricular de agonistas de
melanocortina aumenta la actividad simpática en los tejidos adiposos blancos y modula el
matabolismo del triglicerol para promover la movilización de lípidos. La redución del tono
simpático en el tejido graso blanco, que estimula directamente la acumulación de grasas, puede
ser un mecanismo importante por el que la deficiencia de MC4R lleva a la obesidad. La
mutaciones en POMC y MC4R se asocian a crecimiento linear acelerado que es
desproporcionado con el grado de obesidad. La hiperinsulinemia se detecta muy temprano en
niños deficientes en MC4R, persiste a través de la niñez, y es probablemente un mediador
importante del aumento del crecimiento. Estudios de Asociación al Genoma Ampliado (GWASs)
han permitido identificar varios loci genéticos interesante. Estos estudios se basan en la premisa
de que la herencia de las enfermedades comunes está compuesta de un gran número de
variantes genéticas que causan enfermedades comunes, que exceden la frecuencia de alelos
menores al 5%. Los primeros loci detectados fueron variantes en el gen FTO (fat mass and
obesity associated), aproximadamente 200 kb corriente abajo del MC4R. En total, se han
identificado más de 20 loci genéticos relevantes para la regulación del peso corporal utilizando la
metodología GWAS. Las variantes comunes descubiertas con el GWAS se caracterizan por
efectos de tamaño modesto (la relación de probabilidad por alelo entre 1,2 y 1,5) y la proporción
de la variabilidad explicada por los estudios de GWAS es aún modesta.
En su conferencia, la Dra. Farooqi mencionó al Estudio de la Obesidad Genética (Genetics
Obesity Study, GOOS) que incorporó 4500 niños con obesidad severa de comienzo en la niñez.
Estudios de genes candidatos basados en las moléculas que se conocen pueden causar
obesidad severa en animales experimentales han identificado varios genes con efectos
significativos en el desarrollo de la obesidad.
Síndrome de Obesidad Gen
Principales características
Deficiencia de LEP
LEP
Hipogonadismo, infecciones frecuentes
Deficiencia de LEPR
LEPR
Hipogonadismo
Deficiencia de POMC
POMC
Hipopigmentación, def. aislada ACTH
Deficiencia de PCSK1/3
PCSK1
Hipoglucemia post prandial, hipogonad., proinsulina alta
Deficiencia de MC4R
MC4R
Crecimiento acelerado
Deficiencia BDNF
BDNF
Retraso desarrollo, hiperactividad, menor dolor
Deficiencia de trkb
NYRK2
Idem
Deficiencia de SIM
SIM1
Retardo desarrollo mental
Deficiencia de BBS
BBS1-16
Polidactilia, distrofia retina, hipogonadismo, anom. renales
Síndrome de Alstrom
ALMS1
Fotofobia, nistagmus, visión menor, sordera, resist. insulina
Osteodistrofia de Albright
GNSA1
Talla baja, defectos esqueléticos, resist hormonal
Sindrome de Bardet-Biedl BBS
Retraso desarrollo, polidactilia, atrofia retina, hipog.
Sindrome de Prader-Willi
Hipotonía, retardo mental, talla baja, hipogonadismo,
PWS
Hiperpagia, genes en 15q11-13
Variantes número copias: CNVs
duplicaciones, inserciones,
deleciones, , rearreglos
Segmento 16p11.2.
Conclusiones.
•
Defectos genéticos raros de alta penetrancia pueden producir obesidad severa de
comienzo en la niñez
•
Estudios moleculares y fisiológicos han aclarado varios mecanismos involucrados en la
regulación del peso corporal
•
La naturaleza heterogénea de la obesidad y de sus complicaciones asociadas en el ser
humano
•
Rol crítico de los mecanismos neurales en la mediación de los fenotipos fisiológicos y del
comportamiento asociados a la obesidad.
[L4-2] Trastornos Genéticos de la Síntesis y Acción de Hormonas Tiroideas (Genetic
Disorders of Thyroid Hormone Synthesis & Action) V Krishna K Chatterjee. University of
Cambridge/Addenbrooke's Hospital, Cambridge, UK.
Para leer un comentario sobre una publicación reciente del autor referida al tema, ver un Número
previo de Endocrinología Pediátrica On Line: No. 38, Revisiones Bibliográficas, Referencia 194.
[L5-2] miR-33: Micro-Manejo del Metabolismo Lipoproteico (miR-33: Micro-Managing
Lipoprotein Metabolism) Kathryn J Moore. New York University Medical Center, New York,
NY.
Se comenta una revisión reciente publicada por la conferencista (K. J. Moore), como co-autora,
sobre este tema.
Nature. 2011 478(7369):404-7. La Inhibición del mi-33a/b en primates no-humanos aumenta
los niveles de HDL y baja los de triglicéridos asociados a VLDL (Inhibition of miR-33a/b in
non-human primates raises plasma HDL and lowers VLDL triglycerides). Rayner KJ, Esau
CC, Hussain FN, McDaniel AL, Marshall SM, van Gils JM, Ray TD, Sheedy FJ, Goedeke L, Liu X,
Khatsenko OG, Kaimal V, Lees CJ, Fernandez-Hernando C, Fisher EA, Temel RE, Moore KJ.
Resumen. La enfermedad cardiovascular sigue siendo la mayor causa de mortalidad en los
países occidentales, a pesar de los avances en la terapia médica para reducir los niveles de
colesterol asociado a lipoproteínas de baja densidad (LDL). La búsqueda de nuevos tratamientos
para disminuir los riesgos residuales se ha focalizado en elevar los niveles de colesterol asociado
a lipoproteínas de alta densidad (HDL) para explotar sus efectos atero-protectores. Los
microARNs (miARN) han emergido como reguladores importantes post-trascripcionales del
metabolismo lipídico y se han convertido en una nueva clase de objetivos de intervención
terapéutica. Los miARN-33a y miARN-33b son miARN intrónicos cuyas regiones codificantes
están embebidas en los genes SREBF2 (Sterol response element-binding factor 2) y SREBF1,
respectivamente. Estos miARNs inhiben la expresión del transportador de ABCA1, el cual es un
regulador clave en la biogénesis de HDL. Estudios recientes en ratones sugieren que antagonizar
al miR-33a podría ser una estrategia efectiva para elevar los niveles de HDL en plasma y proveer
protección contra la aterosclerosis; sin embargo extrapolar los hallazgos en ratones a humanos es
complicado por el hecho de que los ratones carecen de miR-33a, el que está presente solamente
en el gen SREBF1 de mamíferos de tamaño medio y grande. En este trabajo se muestra en
monos verdes Africanos que la infusión sistémica de oligonucleótidos anti-miARN específicos
para tanto miR-33a como miR-33b aumentan la expresión hepática de ABCA1 e inducen un
aumento sostenido de HDL plasmático durante 12 semanas. Es de destacar que el antagonismo
miR-33 en este modelo de primate no-humano también aumentó la expresión de genes
involucrados en la oxidación de ácidos grasos (CROT, CPT1A, HADHB y PRKAA1) y redujo la
expresión de genes involucrados en síntesis de ácidos grasos (SREBF1, FASN, ACLY and
ACACA), dando como resultado una supresión marcada de los niveles plasmáticos de triglicéridos
asociados a proteínas de muy baja densidad (VLDL), un hallazgo no reportado previamente en
ratones. Estos datos establecen, en un modelo altamente relevante para los humanos, que la
inhibición farmacológica de miR-33a y miR-33b es una estrategia terapéutica promisoria para
elevar los niveles de HDL y disminuir los de triglicéridos VLDL para el tratamiento de dislipidemias
que aumentan el riesgo cardiovascular.
En los mamíferos, la clase de ARNs cortos mejor caracterizada es la de los microARNs (miARNs).
Esta especie de ARN de 22 nucleótidos reprime la expresión de genes a nivel de la traducción,
uniéndose al ARNm “target” a nivel de la región 3´no-traducible. Tanto la bioinformática como los
datos experimentales in vitro indican que el reconocimiento miRNA:ARNm se media
predominantemente por una interacción entre el extremo 5´de un miARN y la secuencia
complementaria del ARNm “target”. Las bases 2-7 o 2-8 del miARN son los contribuyentes
primarios en la especificidad de esta interacción, y es la llamada la región “semilla” (seed) del
miARN. Una alta proporción de los trascriptos regulados negativamente en respuesta a una
transfección con un miARN contiene la secuencia complementaria a la región “semilla”. Se piensa
que los miembros de una familia de miARN que comparten secuencias “semilla” comunes tienen
especificidad similar. Estas observaciones se han extendido a poder predecir cuales son los
ARNm “targets” de los miARNs y a demostrar una reducción general de estos “targets” a nivel de
los trascriptos en tejidos donde estos miARNs se expresan (Joel R. Neilson et al., Genes Dev
2007 21: 578-589).
Avances recientes en la comprensión del metabolismo de los lípidos han revelado que los loci
genéticos que codifican para los factores de transcripción SREBP1 y SREBP2 contienen a los
miARNs miR-33b y miR-33a, respectivamente, los cuales regulan la homeostasis del colesterol y
de los ácidos grasos, en conjunto con los genes que los albergan. Aunque miR33a y b difieren en
solamente 2 nucleótidos en sus formas maduras, son idénticos en sus formas inmaduras, y por lo
tanto se puede predecir que reprimen al mismo conjunto de genes. Especialmente, miR-33a se ha
conservado altamente en la evolución, mientras que miR-33b está presente solamente en el gen
SREBF1 de mamíferos grandes. Esta diferencia entre ratones y humanos es importante en
algunas circunstancias, como por ejemplo cuando la trascripción de SREBF1, y por ende de miR33a está altamente regulada en forma positiva, como por ejemplo en la resistencia a la insulina.
Se ha publicado recientemente que silenciando el miR-33a en ratones aumenta el ABCA1
hepático y el HDL circulante hasta en un 40%. Al propio tiempo que estos estudios refuerzan la
promesa terapéutica de los inhibidores de miR-33a para aumentar los niveles de HLD en plasma,
la ausencia de miR-33b en ratones limita la relevancia de estos hallazgos para ser trasladados a
los humanos. Esta circunstancia estimuló el presente trabajo en un modelo altamente relacionado
con el humano, que posee ambos miRs, miR-33a y miR-33b. Para ello Monos verdes africanos
recibieron anti-miR33 2’fluoro/metoxietil (2’F/MOE) fosforotioato, que inhibe con similar efectividad
ambos, miR-33a y miR-33b in vitro. Se administró este compuesto (5 mg/Kg, dos veces por
semana las primeras dos semanas y luego semanalmente) en forma subcutánea, a 6 animales
por grupo. Perfiles de microarray de ARNm obtenidos por biopsia de hígado a las 4 semanas de
tratamiento mostraron que el anti-miR-33 aumentó selectivamente la expresión de los genes
poseyendo heptámeros apareados de miR-33 en monos bajo dieta estándar. De éstos el
trasportador de colesterol ABCA1 fue el gen blanco más altamente desreprimido. El aumento de
ABCA1 se confirmó por RT-PCR, así como el de otros genes-blanco conocidos, como dos
enzimas involucradas en la oxidación de ácidos grasos (CROT y HADHB) y el gen de la proteína
de señalización IRS2.
Con el fin de evaluar los efectos de la inhibición de miR-33 bajo diferentes condiciones
metabólicas, los monos recibieron una dieta rica en carbohidratos y moderada en colesterol por 4
semanas que aumentó 5 veces al ARNm de SREBP1 e induzco un aumento correspondiente de
2,2 veces en miR33b, haciendo que su expresión más de 7 veces mayor que la de miR-33a. Por
microarray y qRT-PCR se mostró que la desrepresión mencionada fue fuertemente sostenida en
monos con dieta alta en carbohidratos, y moderada en colesterol. Además no se observaron
cambios en la expresión de aquellos genes que carecen de sitios de unión para miR-33, tales
como APOE, APOA1 y ABCG1. Debido a que microARNs pueden tener efectos en la estabilidad y
la traducción de ARNm, se midieron las proteínas ABCA1, CROT, CPT1A luego de 4 semanas de
tratamiento. Todos estos 3 blancos de miR-33 estaban aumentados en los hígados de los monos
tratados con anti-miR-33 comparando con controles. Más aún, a pesar de los efectos modestos
de anti-miR-33 sobre el RNAm de ABCA1 luego de 12 semanas, la proteína hepática permaneció
robustamente aumentada, así como la de CROT y CPT1A.
Es de destacar que mientras que la expresión de SREBF2 en animales tratados con anti-miR-33 y
sus controles no cambió durante el curso del estudio, se observó undescenso del 50% en el
ARNm de SREBR1 en los monos tratados con anti-miR-33 a las 12 semanas, que fue confirmada
por Western blotting. Se postula que este descenso en SREBP1 podría ser secundario a la
desrepresión de reguladores negativos en la vía alcanzada por el anti-miR-33. Consistente con
esta tesis, se observó un aumento de 4 veces en el ARNm de PRKAA1 (AMPK) en el hígado de
monos tratados con anti-miR-33, mientras que no hubo cambios en el ARNm de SIRT6. El
SREBP1 juega un rol mayor en la regulación trascripcional de la síntesis de los ácidos grasos, y la
medición de sus genes-blanco corriente abajo reveló la existencia de una disminución de los
niveles de ARNm de ATP citrato liasa (ACLY), acetil-CoA carboxilasa alfa (ACACA) y sintasa de
ácidos grasos (FASN).
Debido a que el aumento de la expresión de ABCA1 en el hígado supone un aumento de la
biogénesis de HDL, se midieron los niveles de lipoproteínas asociadas al colesterol del plasma. El
muestreo semanal de sangre no mostró diferencias entre los grupos en colesterol total o
colesterol LDL (LDL-C), pero hubo tanto una disminución significativa de VLDL-C y un aumento
en HDL-C en los monos tratados con anti-miR-33. El aumento máximo de un 50% se alcanzó a
las 8 semanas y se sostuvo durante el resto del estudio. De acuerdo con estos datos, la
separación y medición de lipoproteínas por cromatografía líquida de presión rápida mostró
aumentos de colesterol en la fracción HDL y un corrimiento hacia la izquierda del pico de HDL en
los monos tratados con anti-miR-33, sugestiva de la presencia de partículas de HDL de mayor
tamaño. Para caracterizar mejor al HDL, se examinó la concentración plasmática de
apolipoproteínas AI, AII y E en plasma total y en HDL. Se observó un aumento significativo de las
apolipoproteínas primarias trasportadas por HDL, apoAI y ApoAII, asociadas a partículas de HDL
muy grandes. Debido a que la medición estática de HDL tiene limitaciones para ser extrapolada a
su funcionalidad, también examinaron las propiedades atero-protectivas del HDL generado por el
anti-miR-33, en particular su capacidad para promover el eflujo de colesterol por macrófagos y la
protección de las células endoteliales de la inflamación inducida por citoquinas. Los monos
tratados con anti-miR-33 aumentaron el eflujo de colesterol por macrófagos manteniendo los
efectos anti-inflamatorios sobre las células epiteliales.
En resumen, este estudio es el primero que muestra que la inhibición de miR-33a y miR-33b tiene
un efecto profundo y sostenido sobre los niveles circulantes de HDL. Muy importante también
disminuye fuertemente la concentración de triglicéridos VLDL del plasma, atribuible a la
regulación de genes clave involucrados en la biosíntesis y oxidación de ácidos grasos. Debido a
que el HDL bajo y los triglicéridos VLDL altos se asocian comúnmente al síndrome metabólico, la
inhibición de miR-33 podría tener utilidad clínica para el tratamiento de esta creciente
preocupación para la salud. La inhibición de miR-33 en monos también aumentó la expresión de
IRS2 hepático, un componente importante en la señalización de la insulina que también se vuelve
disfuncional en el síndrome metabólico. Aunque los monos en este estudio estaban normoglucémicos, en estudios futuros en modelos de obesidad/diabetes de primates será importante
probar los efectos de la inhibición de miR-33 sobre la señalización de la insulina. Finalmente,
estos hallazgos apoyan el desarrollo de antagonistas de miR-33 como terapia potencial de la
dislipidemia, aterosclerosis, y enfermedades metabólicas relacionadas.
Ilustración docente
Figura 5
El trasportador ABCA1, estimulado por la proteína SREBF1 (o 2), aporta colesterol y fosfolípidos
al HDL como efecto atero-protector. La SREBF1 está, sin embargo, regulada negativamente por
el miRNA-33a (y b). La administración de oligonucleótidos anti-miARN-33 suprime el freno al
trasportador ABCDA1 y eleva los niveles de HDL, favoreciendo el efecto atero-protector.
______________________________________________________________________________
[L7-1] Conferencia Premio Edwin B. Astwood: Combinatorialidad, Integración de Señales y
Alosterismo: Determinantes de la Regulación Transcripcional Específica del Receptor de
Glucocorticoides. (Edwin B. Astwood Award Lecture: Combinatoriality, Signal Integration &
Allostery: Determinants of Specific Transcriptional Regulation by the Glucocorticoid
Receptor) Keith R Yamamoto. University of California- San Francisco, San Francisco, CA.
A recent review of this subject by the speaker (as co-author), is commented:
Science. 2009 Apr 17;324(5925):407-10. La Secuencia del Sitio de Union al AND dirige la
Estructura y Actividad del Receptor de Glucocorticoides (DNA binding site sequence
directs glucocorticoid receptor structure and activity). Meijsing SH, Pufall MA, So AY, Bates
DL, Chen L, Yamamoto KR. Department of Cellular and Molecular Pharmacology, University
of California, San Francisco, CA 94158, USA.
Los genes no son simplemente encendidos y apagados, sino que su expresión está finamente
sintonizada para responder a las necesidades de la célula. No se comprende bien como se
modulan los genes con tanta precisión. El receptor de glucocorticoides (GR) regula a sus genesblanco mediante asociación con sitios de unión específicos en el ADN (zona promotora) cuya
secuencia difiere entre los genes. Tradicionalmente, estos sitios de unión han sido vistos
solamente como sitios de anclaje. Los autores demuestran, utilizando ensayos basados en
características estructurales, bioquímicas y celulares, que las secuencias de unión al GR,
difiriendo tan poco como una única base, afectan diferenciadamente la conformación y actividad
regulatoria. Por lo tanto se propone que el ADN es un ligando alostérico secuencia-específico que
confecciona la actividad del receptor hacia genes-blanco específicos.
Los mecanismos alostéricos han evolucionado para modular la función de las proteínas. Lo
alosterico (esto es, la regulación mediada en sitios de una protéina o enzima que no son el sitio
activo) puede capacitar a una proteína a integrar o responder a señales múltiples. Por ejemplo,
los receptores de hormonas nucleares, tales como el GR usan hormonas como efectores
alostéricos de sus actividades regulatorias trascripcionales; otras modificaciones tales como la
fosforilación también afectan la función de los GRs. Luego de la unión de la hormona, el GR se
asocia con alta afinidad a secuencias de ADN (GBSs, GR binding DNA sequences), que son
típicamente palíndromos imperfectos, hemi-sitios hexaméricos separados por espaciadores de 3
pares de bases (pb) (NNNNNNnnnNNNNNN). Dentro de estos GBSs de 15 pb, hay 5 posiciones
casi invariables, mientras que el resto (10 posiciones) pueden estar modificados con poco efecto
sobre la afinidad de unión del GR y varían sustancialmente entre todos los GBSs, excepto
algunos ligados a genes-blanco que se conservan a través de las especies. En forma similar, en
el caso de la secuencia de unión del factor NF-ĸB, la modificación de una sola base determina la
especificidad para el dímero de NF-ĸB. Por lo tanto, la secuencia nucleotídica precisa del sitio de
unión de un factor regulador, además de guiar al factor a un sitio genómico específico (unión)
puede también especificar el modo de la regulación trascripcional.
En el caso del GR, para examinar los efectos del GBS sobre la actividad del GR, los autores
construyeron reporteros con luciferasa, cada uno conteniendo un único GBS de 15-pb. Los GBSs
difiriendo en solamente 1 base, fueron derivados de gene-blanco endógenos, contenían el motivo
consenso GR, o se sabía que eran respondientes. Los reporteros mostraron actividades basales
comparables, pero la inducción con dexametasona, varió desde ~2 veces (Pal
[AGAACAaaaTGTTCT], GilZ [AGAACAttgGGTTCC]) a ~20-veces (TAT [AGAACAtcccTGTACA]).
Sin embargo, ensayos tipo shift gel revelaron que no había correlación entre las afinidades por los
GBS in vitro, y la actividad trascripcional in vivo de un fragmento de GR con afinidad de unión de
ADN comparable al de GR entero. Por ejemplo el GBS TAT fue 2- a 10-veces más activo que la
de otros GBSs pero se une con afinidad comparable a otros con actividad menor, mientras que
GBSs con actividad trascripcional similar (Pal, GilZ) tienen afinidades diferentes. Más aún,
simplemente revirtiendo la orientación de GBSs asimétricos respecto al sitio de iniciación de la
trascripción, lo que presumiblemente no altera la afinidad, altera la actividad regulatoria. Estos
datos sugieren que las hemi-sitios GBS confieren funciones unívocas al monómero asociado
A continuación, se probó el efecto de mutar cada una de las tres superficies del GR sobre la
actividad trascripcional: a) función activadora 1 (AF1), b) función activadora 2 (AF2), y c) la región
dimerizante (Dim). El GR salvaje o el que porta mutaciones puntuales que inhibían cada actividad
se co-trasfectaron con un plásmido de GBS-reportero en células U2OS, que carecen de expresión
endógena de GR. En forma similar a los genes-blanco endógenos, se encontró un uso específico
de GBS por parte de las superficies del GR. Por ejemplo, GBSs difiriendo en 1 pb (Cgt, Sgk)
cambiaron su dependencia sobre el dominio Dim, y GBS con hemi-sitios idénticos pero diferentes
espaciadores (FKBP5, Pal) utilizaron las tres superficies en forma diferente. Pal y GilZ usaron
diferentes tipos de superficie de GR, pero llegan a actividades finales similares. Además, en un
fragmento genómico de ~1-kb que recapitula el dominio de utilización del GilZ endógeno, el
cambio exclusivo de las secuencias del GBS fue suficiente para cambiar la utilización del dominio,
sugiriendo que el GBS dirige la actividad del GR, aún en el contexto de grandes dominios de
utilización que se encuentran en los genes endógenos.
Para estudiar las acciones específicas GBS de los cofactores del GR, generaron KOs de la
subunidad Brahma (Brm) de la ATPasa de la drosophila SWI/SNF, remodeladora de la cromatina,
y del coactivador asociado a la arginina metiltransferasa 1 (CARM1). El KO de CARM1 redujo la
activación de cada GBS probado, mientras que el KO de Bmr tuvo efectos que variaron en
solamente una reducción del ~10% del GBS GilZ a 60% en el caso de FXBP5. Por lo tanto, la
influencia de las secuencias de GBS sobre el GR altera la función de los complejos reguladores
conocidos.
Para conocer la base estructural de estos cambios específicos de secuencias, estudiaron el
dominio de unión al ADN del GR (GR-DBD) en complejo con varios GBSs por cristalografía de
rayos X. Cada GBS se unió asimétricamente a un dímero de GR-DBD, con los contactos de cristal
empaquetado entre el dominio de dimerización en ambos monómeros y la superficie de un
monómero reconocido por la cadena A. Confirmaron la alta dependencia de varias áreas de la
conformación estructural cristalográfica del GR (surco menor, brazo de palanca, etc.) con los
motivos de interacción de GBSs, comparando afinidades y activación trascripcional en receptores
salvaje y mutados.
Las funciones de las proteínas han evolucionado de tal manera que son comúnmente moduladas
por señales celulares. Basados en estos resultados, los autores proponen que las secuencias del
ADN sirvan como una de estas señales, funcionando como ligandos alostéricos que dirigen la
actividad del GR y probablemente de otros reguladores de la trascripción. Por ejemplo, el dominio
AF2 del receptor de estrógenos (ER) interacciona con diferentes péptidos cofactores cuando el
ER se une a secuencias diferentes y se propone que cambios conformacionales a nivel de “brazo
de palanca” amplifican señales en el sitio de inicio de la trascripción que son trasmitidas a otros
dominios. Estos estudios del GR-DBD son un primer paso importante para establecer que
secuencias específicas de los sitios de unión inducen sutiles diferencias estructurales que son
propagadas y amplificadas funcionalmente en el contexto del receptor completo. Los estudios en
otros factores reguladores de la trascripción implican que la interpretación de las secuencia de
bases podría ser una propiedad de las proteínas de unión al ADN.
[L7-2] Interacciones Celulares Selectivas de los Factores de Trascripción con la Cromatina
(Cell Selective Interaction of Transcription Factors with Chromatin) Gordon L Hager.
National Institute of Health, Bethesda, MD.
Se comenta una revisión reciente del conferencista como co-autor de un tema similar: Biochim
Biophys Acta. 2012 Jul;1819(7):631. La Cromatina en Tiempo y Espacio. (Chromatin in time
and space). Hager GL, Varticovski L. Center of Excellence in Chromosome Biology, CCR,
NCI, USA.
Dinámica de la Interacción de los Factores de Trascripción con la Cromatina.
Estudios recientes de la dinámica de la interacción de los factores de trascripción (TF) con la
cromatina, en contraste con estudios previos postulando que las interacciones de los TFs con los
elementos reguladores son estables y persisten en una escala de tiempo de horas, han
demostrado, en experimentos con células vivas, que este proceso es inherentemente dinámico y
que los TFs están unidos a la cromatina solo en forma transitoria con un tiempo medio de
interacción medido en segundos. Esta unión transitoria fue reportada primero para el receptor de
glucocorticoides (GR) usando análisis FRAP ([fluorescent recovery after photo-bleaching],
recuperación de fluorescencia luego de foto-blanqueo) y microarray en tándem de promotores
regulados por GR.
Los TFs utilizan la difusión para moverse rápidamente a través del ambiente celular en una
manera independiente de energía, la cinética de la difusión de un TF se cree refleja sus
características de unión in vivo. La difusión dentro del núcleo también permite que un escaneo
rápido y eficiente de todo el genoma se complete en minutos. El cálculo del tiempo exacto de
residencia in vivo para los TFs ha sido un desafío. Se han utilizado varios métodos tales como
FRAP, espectroscopia de correlación de fluorescencia (FCS) y espectroscopia de correlación del
tiempo e imagen (TICS), con resultados algo diferentes. Es interesante que la mayoría de los
sitios hipersensibles a la ADNasa I (muchos correspondientes a elementos reguladores están
localizados en sitios distales, a una distancia significativa de los promotores). Estos datos
sugieren la existencia de interacciones funcionales de largo alcance entre los sitios reguladores
distales y los promotores, algunos de los cuales podrían pertenecer a una parte relativamente
estable de la arquitectura nuclear, mientras que otros podrían ser dinámicos.
Además de los TFs, otras proteínas asociadas a la trascripción, como el GRIP1 (coactivador que
interacciona con el GR) y el re modelador cromatínico BRG1 también intercambian con rapidez
con la cromatina. Más aún, se ha demostrado recientemente que la unión de un TF a su elemento
respondiente no reduce el “steady-state” de unión de otro receptor que tiene afinidad por el mismo
sitio. En el caso de la llamada “unión asistida” la interacción previa de un TF con el ADN es
necesaria para el reclutamiento de otro TF. Las simulaciones matemáticas asumiendo tiempo de
residencia cortos para los TFs y tiempo relativamente largo entre los eventos de unión a la
cromatina reproducen fielmente este estado no-competitivo. El cuadro que emerge sugiere que
las interacciones de los TFs y otras proteínas con la cromatina son altamente dinámicas. Sin
embargo, algunos TFs parecen tener tiempos de residencia más prolongados en sus sitiosblanco.
Estos hallazgos sugieren que algunos promotores podrían estar regulados de una manera tipocelular y/o tejido específicas, utilizando tiempos de residencia diferentes de sus proteínas
reguladoras para una sintonía fina de la respuesta trascripcional deseada.
Otros elementos reguladores de la maquinaria trascripcional podrían ser también dinámicos. En
efecto, el análisis in vivo de la dinámica del tiempo de elongación de la polimerasa II y sus
productos ARNm es típicamente 4,3 kb/min y la pausa disminuye el proceso a 0,4 kb/min. Por lo
tanto el ensamblaje de los complejos de polimerasa también aparecen ser estocásticos y
dinámicos. Estos datos sugieren que la sintonía fina y dinámica de los TFs y proteínas accesorias
pueden actuar como mecanismos relevantes fisiológicos en la regulación de la expresión de los
genes in vivo.
Características estocásticas de la regulación trascripcional a nivel de una célula única. Los
estudios unicelulares han demostrado que la trascripción exhibe frecuentemente un
comportamiento explosivo mientras que la síntesis de ARN consiste en ondas de síntesis con
múltiples moléculas producidas por vuelta. También se ha visto que la trascripción a nivel
unicelular es al azar y los eventos de iniciación son estocásticos (no deterministas) y no
correlacionados. Hay una variabilidad considerable célula a célula. El aumento del nivel de una
señal activadora no se correlaciona con un aumento de la trascripción dentro de una célula
individual, pero en cambio es el resultado de un aumento de la fracción de células respondientes.
Los datos unicelulares se han analizado frecuentemente en términos del modelo de doble
estadio, llamado activado/no activado (on/off). Es el modelo más ampliamente aceptado que
provee claves importantes sobre la dinámica de los promotores. Sin embargo últimamente han
emergido modelos enfocados en estocasticidad general o en expresión estocástica de un gen
único como resultado del inter-juego dinámico entre moléculas reguladoras y factores
epigenéticos, así como modelos que integran el “modelo de doble estadio” con la idea de
“progresión del promotor”.
Regulación trascripcional cíclica. Se ha observado en varios sistemas que la trascripción de
genes puede ser cíclica y que puede ser dividida en dos categorías, a veces superpuestas,
oscilaciones intrínsecas o extrínsecas. Las oscilaciones intrínsecas son atribuidas a la naturaleza
cíclica del proceso de trascripción mismo. Algunos sistemas, como el sistema circadiano, exhiben
cambios diurnos en los niveles de la trascripción de los genes clock, aún en ausencia de señales
exógenas. En otros casos, como en la señalización de NF-κB, se caracteriza por una actividad
con oscilaciones intrínsecas tipo ondas con escala de tiempos cortos y persistentes en la
estimulación continua. En contraste, eventos de señalización periódicos provenientes del
ambiente celular se caracterizan por oscilaciones trascripcionales reguladas extrínsecamente.
Por ejemplo, señales hormonales pulsátiles exógenas regulan la actividad del receptor de
glucocorticoides (GR), y resultan en pulsos de genes, un comportamiento transcripcional
extrínseco oscilatorio.
Oscilaciones intrínsecas. En la mayoria de los casos las oscilaciones circadianas están basadas
encomplejas interacciones transcripcionales/posttrascripcionales positivas y negativas entre los
genes Clock, Bmal1, Per1, Per2, Cry1 y Cry2, y sus productos. Además, el núcleo
supraquiasmático (SCN) confiere sincronía y robustez al oscilador circadiano maestro. Otro
sistema oscilatorio a nivel de ARN y proteína es el de los genes Hes7 y Hes1, crítico para la
segmentación del mesodermo pre-somítico y la fusión somitas en el desarrollo del embrión.
También se han descubierto oscilaciones en el guardián celular principal del genoma, la proteína
supresora de tumores p53 y su regulador maestro Mdm2. La naturaleza de los pulsos de p53 es
compleja y están regulados por la activación cíclica corriente arriba de las kinasas ATM y Chk2s.
Los tejidos respondientes al GR reciben cambios periódicos de las concentraciones hormonales y
estas fluctuaciones son parte integral de la fisiología normal de los mamíferos. Los estímulos
continuos y pulsátiles desencadenan programas trascripcionales dramáticamente diferentes,
las.cuales pueden resultar en respuesta fisiológicas divergentes. Por ejemplo, la infusión continua
o intermitente de GnRH resulta en efectos corriente abajo que son dramáticamente diferentes. El
mecanismo exacto detrás de estos efectos no se comprende completamente, pero algunos
modelos recientes sugieren que hay una convergencia de señales pulsátiles distintas en el
trascriptosoma. En clínica se usa la administración pulsátil de GnRH para el tratamiento de la
infertilidad, mientras que la administración constante induce castración química y se usa en la
terapia del cáncer de próstata. Se ha demostrado que la administración intermitente de PTH tiene
efectos anabólicos sobre el hueso, mejora la densidad de masa ósea y contraresta la
osteoporosis inducida por glucocorticoides, mientras que la administración continua de PTH tiene
efectos catabólicos e induce la reabsorción de hueso.
Otro ejemplo es la secreción de GH que se caracteriza por una ritmicidad ultraradiana generada
por el interjuego de los efectos estimuladores e inhibidores de GHRH y somatostatina
respectivamente. Los niveles celulares del ARNm somatostatina y GHRH en el cerebro de rata
medidos por hibridización in situ oscilan con ritmicidad ultraradiana brindando un mecanismo para
las oscilaciones observadas. El tipo de liberación ultraradiana es más evidente en el sexo
masculino. Estas diferencias específicas de sexo en la liberación de GH correlacionan con
algunas respuestas fisiológicas tales como el crecimiento corporal y la actividad de las enzimas
de hepáticas del metabolismo esteroideo. También se ha demostrado que la afinidad de unión al
ADN de la STAT-5 y los sitios hipersensitivos al ADN sexo-específicos con la correspondiente
trascripción de genes están relacionados temporalmente con los pulsos de GH. Los autores
especulan que las vías celulares están finamente sintonizadas para leer y responder a “códigos”
de señales temporales diferentes y ajustan sus respuestas trascripcionales y celulares de otro tipo
para lograr un efecto fisiológico óptimo, y que estos procesos son mucho más comunes que lo
apreciado previamente.
SIMPOSIOS
SIMPOSIO TRASLACIONAL – Modelos Animales del Síndrome de Ovarios Poliquísticos
(PCOS)
[S1-1] Antecedentes de Disfunción Metabólica en un Modelo de Primates No Humano con
PCOS. David H Abbott. University of Wisconsin-National Primate Research Center,
Madison, WI.
El exceso de andrógenos fetales induce características metabólicas y reproductivas similares a la
del PCOS en los mamíferos, desde los roedores a los primates. Estudios recientes en monos
Rhesus hembras demuestran que la intolerancia materna a la glucosa es inducida en tándem con
el exceso de andrógenos (1). La adaptación del páncreas al doble exceso glucémico y
androgénico gestacional podría contribuir a la patofisiología metabólica adulta en estas monas
hembras androgenizadas prenatalmente (PA). Los analisis de las vías y la red de interconecciones de genes metilados diferencialmente implica la existencia de caminos múltiples (2).
La señalización del TGF-beta fue una de las dos vías principales identificadas por análisis de
metilación de genes tanto en monas lactantes como adultas. Entre los genes candidatos
potenciales para el PCOS, el intrón 55 de fibrilina 3 está involucrado en regular la señalización de
TGF-beta en mujeres; la alteración de la función de esta vía de señalización podría acompañar a
la patofisiología de la PA en monas hembra y en mujeres., (1) Abbott DH et al., Am J Physiol
Endocrinol Metab 2010; 299:E741. (2) Xu N et al., PLoS ONE 6:e27286.
[S1-2] Origen durante el desarrollo del PCOS: Reprogramación Androgénica vs
Estrogénica. Vasantha Padmanabhan. University of Michigan, Ann Arbor, MI.
El PCOS es el trastorno metabólico reproductivo más frecuente y afecta a varios millones de
mujeres en el mundo. Las mujeres con PCOS tienen alteraciones en las funciones
neuroendocrinas, ováricas y metabólicas. Utilizando la oveja como modelo, los autores han
encontrado que la exposición a un exceso de testosterona durante la vida fetal resulta en un
fenotipo PCOS, que incluye oligo/anovulación, hiperandrogenismo funcional, morfología de ovario
poliquístico, exceso de LH, alteraciones de la retroalimentación neuroendocrina, resistencia a la
insulina e hipertensión. Un hecho importante es que la sobrealimentación postnatal amplifica la
severidad del fenotipo reproductivo. Debido a que la testosterona puede ser aromatizada a
estrógeno, no está claro si estas anomalías son atribuibles a una reprogramación debida a
acciones androgénicas o estrogénicas de la testosterona. Para contestar esta pregunta se
comparó el resultado reproductivo y metabólico del tratamiento prenatal con dihidrotestosterna
(andrógeno no aromatizable), o co-tratamiento con testosterona y flutamida (antagonista
androgénico, para delinear los roles relativos de andrógenos y estrógenos en la programación del
fenotipo PCOS. Estos estudios han encontrado que la disminución de la sensibilidad a la
retroalimentación negativa del estradiol, el exceso de LH, el aumento de la sensibilidad hipofisaria
al LH-RH y la resistencia a la insulina, son mediados vía programación andrógenica. En contraste,
la alteración de la retroalimentación positiva al estradiol, mayor liberación de estradiol, fenotipo de
ovario multifolicular, mayor persistencia de folículos, y el aumento de la expresión ovárica del
receptor de andrógenos, son mediados vía programación estrógenica. Estos hallazgos podrían
ayudar a delinear estrategias terapéuticas mejor dirigidas para mejorar la fertilidad y las
alteraciones metabólicas de los pacientes.
[S1-3] Efecto de la exposición postnatal a los andrógenos sobre los fenotipos
reproductivos y metabólicos en roedores como modelo de PCOS. Elisabet Stener-Victorin.
Institute of Neuroscience & Physiology, Goteborg, Sweden.
Los modelos animales de PCOS son necesarios para hacer la transición de conceptos científicos
a la comprensión de las enfermedades humanas. Últimamente se han desarrollado en dos nuevos
modelos de PCOS en ratas las características ováricas y metabólicas del síndrome (1). Debido a
que la mayoría de las mujeres comienzan a desarrollar su PCOS en la pubertad temprana, al
mismo tiempo que los andrógenos comienzan a producirse, la exposición a DHT, un andrógeno
no aromatizable, y a letrozole un inhibidor no esteroide de la P450 aromatasa. Se inicia antes de
la pubertad para estudiar la contribución prepuberal de los andrógenos en las ratas hembras a la
edad adulta, como un modelo de PCOS. Luego de recibir DHT desde la prepubertad hasta la
edad adulta, las ratas tienen una PCO típica con un aumento creciente de folículos (1). Además
estas ratas desarrollan obesidad con mayor tamaño de adipocitos y disminución de la sensibilidad
a la insulina, indicando que los niveles altos de andrógenos inducen alteraciones en la
composición corporal y resistencia a la insulina. También se observa disfunción endotelial (2).
Recientemente el modelo en ratas se ha reproducido en ratones (3).
1. Mannerås L, Cajander S, Holmäng A, Seleskovic Z, Lystig T, et al. (2007) A new rat model
exhibiting both ovarian and metabolic characteristics of polycystic ovary syndrome.
Endocrinology 148: 3781-3791. 2. Keller J, Mandala M, Casson P, Osol G (2011) Endothelial
dysfunction in a rat model of PCOS: evidence of increased vasoconstrictor prostanoid activity.
Endocrinology 152: 4927-4936. 3. van Houten AF, Kramer P, McLuskey A, Karels B, Themmen
A, et al. (2012) Reproductive and metabolic phenotype of a mouse model of PCOS.
Endocrinology 153: 0000-0000.
SIMPOSIO TRASLACIONAL – TEJIDO ADIPOSO PARDO (BAT) – DESARROLLO Y
POTENCIAL TERAPEUTICO
[S12-1] Control de la Función Termogénica del BAT a través de su inervación. Timothy J
Bartness. Georgia State University, Atlanta, GA.
El tejido adiposo pardo (BAT) está inervado por el sistema nervioso simpático (SNS), cuya
activación es el principal estimulador de la termogénesis del BAT. Se comprueba el origen central
del estímulo del SNS usando el trazador retro-viral pseudorabis virus (PRV) inyectado en el BAT
interescapular (IBAT). Combinando la marcación PRV SNS con la hibridización in situ del ARNm
del receptor para MC4-R (receptor de melanocortina 4) se encontró alta co-localización ( 60%) a
través de muchos sitios del neuroeje, incluyendo el núcleo paraventricular hipotalámico (PVH) y la
subZona incierta (subZI). El agonista MC3/4-R melatonan II (MTII) nanoinyectado en el PVH
aumentó la temperatura en el IBAT (TIBAT) en hamsters Siberianos en libertad de movimiento
portando termistores (sensores de temperatura) implantados en el IBAT. Las nanoinyecciones de
MTII o de un agonista de MC4-R (cyclo [β-Ala-His-D-Phe-Arg-Trp-Glu]-NH2) en la subZI, un nodo
del SNC SMS no previamente conocido del flujo externo hacia el BAT también aumento
significativamente la TIBAT. En contraste, la nanoinyección del antagonista de MC4-R, HS024
disminuyó significativamente la TIBAT sola y cuando fue pre-inyectada antes del agonista MC4-R,
bloqueando el aumento de TIBAT inducido por el agonista. El BAT también tiene inervación
sensorial, como se revela con el trazador viral anterógrado (la cepa H129 del virus herpex
simplex) con neuronas infectadas que aparecen a través del neuroaxis, especialmente el tallo
cerebral y el cerebro anterior, y transcurriendo en muchos de los mismos sitios que participan en
el flujo externo del SNS hacia el IBAT. La inyección local en el IBAT de capsaicin para destruir los
nervios sensoriales pequeños no-mielinizados impidió la TIBAT normal indicando que la
inervación sensorial del BAT ayuda a controlar su función termogénica. Finalmente, se demostró
en forma preliminar una interacción entre el tejido adiposo blanco (WAT) y el BAT, inyectando
H129 en el WAT para marcar los estímulos sensoriales hacia el cerebro y PRV en IBAT para
marcar los flujos externos del SNS, sugiriendo que los depósitos lipídicos pueden afectar al SNS.
Por lo tanto existe un control neuronal complejo de la termogénesis del BAT.
[S12-2] BAT como Blanco Terapéutico
Sven Enerbach. Göteborg University, Göteborg, Sweden.
A recent review of this subject by the speaker (as co-author), is commented:
Front Endocrinol (Lausanne). 2011;2:86. Prospectos Terapéuticos del tejido adiposo pardo
metabólicamente activo en humanos (Therapeutic prospects of metabolically active brown
adipose tissue in humans). Betz MJ, Enerbäck S. Department of Medical Genetics, Institute of
Biomedicine, Sahlgrenska Academy, University of Göteborg Göteborg, Sweden.
La epidemia de obesidad del mundo constituye una severa amenaza a la salud y bienestar
humanos y representa un desafío enorme para los sistemas de cuidado de la salud. La existencia
de tejido adiposo pardo metabólicamente activo (BAT), que se creía previamente existía
solamente en niños, ha sido demostrada en adultos humanos. El rol fisiológico del BAT es disipar
energía química, principalmente de los ácidos grasos, como calor para mantener la temperatura
corporal en ambientes fríos. Estudios recientes indican que la actividad del BAT se correlaciona
negativamente con el sobrepeso y la obesidad, hallazgos que generan la excitante posibilidad de
nuevas y eficientes terapias para reducir el peso basadas en aumentar el gasto energético del
BAT, un proceso que probablemente sea regulable con intervenciones farmacológicas.
SIMPOSIO TRANSLATIONAL – Desarrollo y Función del Circuito Hipotalámico
[S14-1] Programación dependiente de sexo de las vías del estrés: ¿Estamos atrapados por
circuitos desde antes de nacer? Tracy L Bale. University of Pennsylvania, Philadelphia, PA.
Las alteraciones del neurodesarrollo sexo-dependientes, incluyendo la depression, ansiedad,
autismo, y esquizofrenia han sido asociadas al estrés materno o a trastornos ocurridos durante la
gestación. Los mecanismos y la programación transgeneracional de la descendencia a través del
cual el estrés contribuye al desarrollo de enfermedades, no están bien definidos, aunque
probablemente involucran interacciones complejas entre el medio ambiente materno y los efectos
sobre la placenta. Se ha identificado un período sensible en la gestación temprana en el cual el
estrés materno tiene efectos sobre la programación epigenética dependiente de sexo en el
neurodesarrollo de las vías de estrés del embrión/feto. El sexo masculino muestra mayor
sensibilidad al estrés en la adultez en mediciones de performance cognitiva y estrategias para
reaccionar al estrés. Estos varones también muestran características fisiológicas de desmasculinización incluyendo menores niveles de testosterona, testículos más pequeños y distancia
ano-genital más corta sugiriendo un trastorno en la masculinización perinatal. Desde el punto de
vista de la mecánica de estos fenómenos, los autores han identificado en modelos murinos
cambios dramáticos en el medio ambiente de microARNs del cerebro neonatal en respuesta a
estrés prenatal temprano. Corriente arriba de estos efectos, estudiaron como el estrés en la
gestación temprana impacta en el cerebro en desarrollo, vía cambios directos en la programación
placentaria. Como la placenta es un tejido con especificidad de sexo, pudieron identificar un
conjunto limitado de genes que consistentemente presentaban diferencias de sexo a través de
toda la gestación, todos los cuales están localizados en el cromosoma X o Y. Utilizando el modelo
murino estudiaron los efectos de la programación en una segunda generación de machos con
estrés prenatal (desmasculinizados) F2-S y controles F2-C. Se estudiaron las expresiones de
genes durante el período perinatal sensible, al momento cuando hormonas gonadales
organizacionales establecen el cerebro sexualmente dismórfico, y confirmaron la
desmasculinización de los machos F2-S que mostraron una distribución femenina de los genes
importantes para el neurodesarrollo. El análisis del medio ambiente epigenómico de miARNs
mostró disminución en miR-322, miR-574 y miR-873 en el cerebro de los F2-S machos, similar a
las hembras control. Se confirmó la expresión del blanco común de estos tres genes, el β-glicano.
Para confirmar que este ambiente de miARNs es secundario al efecto organizacional de la
testosterona, el inhibidor de la aromatasa formestane produjo un cambio dramático en los
miARNs del cerebro, sugiriendo que estos pueden jugar un papel en la organización del cerebro
sexualmente dimórfico. Estos datos en conjunto apoyan la existencia de un período sensible en la
gestación temprana en el que la programación epigenética del macho puede ocurrir, permitiendo
la trasmisión de fenotipos específicos a la generación siguiente. Utilizando técnicas proteómicas
encontraron una enzima glicosilante placentaria candidata, y sus proteínas blanco, que eran
afectadas significativamente por el estrés materno en una manera sexo-específica. Los análisis
de inmunoprecipitación de proteínas apoyan la existencia de un mecanismo directo por el que la
experiencia estresante disminuye la acetilación de histonas vecinas al gen de la enzima
glicolizante, disminuyendo su expresión. Debido a que la glicolización típicamente compite con
eventos de fosforilación, estos amplios cambios probablemente afecten en forma importante a la
función placentaria y al apoyo nutritivo del feto en desarrollo luego del estrés. Estos resultados
pueden brindar conocimientos críticos de los mecanismos que contribuyen a la vulnerabilidad
(influenciada por sexo) al estrés durante la gestación, y pueden aportar nuevos biomarcadores
predictivos de gestaciones en riesgo.
SYMPOSIO TRANSLACIONAL – Aspectos Nuevos de la Regulación de la Pubertad
[S38-2] ¿Cuantos besos se requieren para cambiar un sapo en una princesa? Robert A
Steiner. University of Washington, Seattle, WA.
La kisspectina (un producto del gen Kiss) y su receptor (GPR54 o Kiss1r) han surgido como
protagonistas esenciales en la regulación de la reproducción. Las mutaciones en humanos y las
deleciones genéticamente dirigidas en ratones del Kiss1 o del Kiss1r silencian al sistema
reproductor, mientras que la expresión temprana del Kiss1 o la activación del Kiss1r desencadena
pubertad precoz. Estas observaciones sugieren que la señalización de kisspectina es un prerequisito para desencadenar la iniciación de la pubertad. Sin embargo hay evidencias recientes
que desafían este concepto, reflejando el descubrimiento de que la ablación congénita de casi
todas (>97%) de las neuronas kisspectina no interrumpen la pubertad normal ni la fertilidad en
ratones. Par aclarar estas cuestiones (incluidas diferencias de sexo) los autores utilizaron un
modelo murino que tiene una disrupción de la trascripción del Kiss1 (Kiss1 Cre/Cre) y una reducción
marcada de la expresión del Kiss1. Encontraron que estos machos ratones tenían una demora
significativa en el comienzo de la pubertad y menor peso testicular que los ratones salvaje control.
Sin embargo, estos mismos ratones Kiss1 Cre/Cre pueden inseminar a hembras salvajes, quienes
producen descendencia de tamaño normal y que muestran una elevación de gonadotrofinas postcastración. En cambio, las Kiss1 Cre/Cre hembras comienzan la pubertad a la misma edad que las
salvaje, pero exhiben una reducción dramática del índice de ovulación y muestran una reducción
marcada de la fertilidad. Por lo tanto la conclusión fue que, o una expresión mínima de Kiss1 es
suficiente para la reproducción, o que mecanismos compensatorios ayudan a rescatar el fenotipo
reproductivo de ratones Kiss1 Cre/Cre; además, que los requerimientos absolutos para iniciar la
pubertad y sostener la reproducción en el adulto difiere entre los sexos.
[S38-3] Genes Implicados en la Secreción de GnRH
Ursula B Kaiser. Brigham and Women's Hospital/Harvard Medical School, Boston, MA.
Los mecanismos que controlan el momento y el comienzo de la pubertad permanecen
mayormente desconocidos pero los nuevos conocimientos de las causas genéticas de las
alteraciones de la pubertad han aportado avances en este campo. Se han identificado mutaciones
en genes importantes para el desarrollo y función de las vías hipotálamo-hipofisarias que
controlan la liberación de GnRH y la secreción de LH y FSH en pacientes con hipogonadismo
hipogonadotrófico normósmico, síndrome de Kallmann, y pubertad precoz central. Muchos de los
genes implicados codifican receptores acoplados a la proteína G (GPCR) y sus ligandos,
incluyendo: (1) KISS1/KISS1R, codificando a kisspeptina y su receptor (KISS1R), (2)
TAC3/TACR3, codificando a neurokinina B y el receptor neurokinina 3 (NK3R), (3)
PROK2/PROKR2, codificando a prokineticina 2 y el receptor prokineticina 2 (PROKR2), y (4)
GNRH1/GNRHR, codificando a GnRH y su receptor, GnRHR.
Las mutaciones en estos GPCRs, localizados en diversos dominios funcionales de los receptores,
han sido descriptos tanto en forma hetero- como homocigota en pacientes con grados variables
de disregulación de GnRH. La elucidación de las relaciones estructura-función de estos GPCRs y
los mecanismos por los cuales la activación de estos receptores por sus ligandos median las
respuestas celulares y biológicas se ha vuelto muy importante debido a que las anomalías
reproductivas son atribuidas a mutaciones de estos genes. La identificación de los dominios de
estos receptores que son importantes para su expresión en la superficie celular, unión al ligando,
y activación de las vías de señalización celular podrán producir avances en nuestra comprensión
de las funciones de estos receptores en la liberación de GnRH.
SYMPOSO TRASLACIONAL – NUEVOS CAMINOS DE SEÑALIZACION DURANTE LA
FORMACION DE HUESO
[S41-1] Interacción del IGF-I con otros mecanismos de señalización durante la formación
de hueso Daniel D Bikle. VA Medical Center 111N-UCSF, San Francisco, CA.
El IGF-I es producido por condrocitos, osteoblastos, osteocitos, y osteoclastos, y su receptor está
presente en todas estas células. Las contribuciones relativas del IGF-I circulante (producido
primariamente en el hígado) vs el paracrino (producido en el hueso) a la formación de hueso no
es clara, pero ambos están involucrados. Las acciones del IGF-I son mediadas por el IGF-IR, un
receptor tetramérico unido a membrana, homólogo al receptor de insulina. Cuando es activado,
este receptor moviliza a dos vías de señalización, la vía PI3K/Akt y la vía ras/raf/MAPK/ERK. La
activación de Akt reduce la apoptosis por inhibición de BAD (Bcl-2-associated death promoter),
promueve la síntesis proteica vía mTOR (mammalian Target of Rapamycin), y facilita la activación
de β-catenina por supresión de GSK3β (Glycogen synthase kinase 3 beta). Algunas integrinas
selectivas son críticas para que el IGF-I pueda activar su receptor, modulando la respuesta del
hueso al IGF-I durante la carga y descarga del esqueleto.
La deleción global del IGF-I o la deleción específica del IGF-IR produce una profunda reducción
de la proliferación, aumenta la apoptosis y frena la diferenciación de los condrocitos en el
cartílago de crecimiento asociada a un areducción en la expresión de Ihh (Indian hedgehog) pero
un aumento de la expresión de PTHrP (proteína relacionada con la PTH) que son responsables
presumiblemente de la falla en la diferenciación, la osteopenia y la disminución de la formación de
hueso, resistente a la acción anabólica de PTH. Aún cuando el IGF-IR sea delecionado en los
osteoblastos maduros, se bloquea el estímulo de los osteoprogenitores por la PTH. En forma
similar, la deleción de IGF-I en osteoblastos y condrocitos o la del IGF-IR en los osteoclastos
bloquea la osteoclastogénesis y su estímulo por la PTH. Estos resultados se comprenden por
mecanismos involucrados en la señalización célula a célula, habiéndose descrito dos de ellos:
RANKL/RANK y ephrinB2/EphB4, que dependen para su expresión de una vía de señalización de
IGF-I intacta. La disrupción de estas vías interfiere con la regulación normal de la proliferación y
diferenciación de los condrocitos por parte de Ihh/PTHrP y la remodelación ósea por PTH.
[S41-2] Las interacciones EphrinB2/EphB4 regulan la diferenciación celular
estromal/osteoblasto y la formación de hueso. Natalie A Sims. St Vincent's Institute of
Medical Research, Fitzroy, Australia.
Las Ephrins y sus receptores (Ephs) son receptores tirosina kinasa que regulan la
remodelación de tejidos, incluyendo migración celular, angiogénesis, y guía
axonal. Actuando a través de contacto celular directo, la interacción de los
ligandos ephrin unidos a membranas con sus receptores activa la señalización
simultáneamente a través de ambos el receptor (hacia adelante) y el ligando
(hacia atrás). Los autores han reportado que la expresión de EphrinB2 por los
osteoblastos es estimulada por la PTH y su proteína relacionada (PTHrP),
sugiriendo que hay una regulación endocrina y paracrina de esta vía. En cultivos
celulares, inhibidores inespecíficos que bloquean la señalización de efrinB2 a
través de EphrB4 impiden la mineralización de precursores osteoblasticos y a los
marcadores de expresión tardía de osteoblastos/osteocitos. En contraste,
estimulan la expresión de RANKL, un factor crítico para la diferenciación de
osteoclastos y reabsorción ósea. Se estudió el rol de la ephirnB2/EphB4 en la
señalización de la acción anabólica de PTH, tratando ratones con PTH en
presencia y ausencia de EphB4 soluble para inhibir la señalización de
ephirnB2/EphB4. El tratamiento con PTH aumentó el número de trabéculas y su
espesor, y aumentó marcadamente todos los parámetros de formación
osteoblásticos y de formación ósea. El tratamiento con EphrB4 soluble con o sin
PTH, aumentó la formación de osteoblastos más aún que la PTH, pero la
producción de osteoide y formación de hueso mineralizado no aumentó,
consistente con la inhibición de los marcadores de osteoblastos tardíos.
Sorpresivamente el tratamiento con EphB4 soluble convirtió el efecto anabólico de
la PTH en una respuesta resortiva: se incrementó la formación de osteoclastos y
se redujo el número de trabéculas. Estos resultados indican que la señalización de
EphrinB2/EphB4 estimula los estadíos tardíos de la diferenciación de osteoblastos,
y se comunica con el linaje hemopoiético para restringir la formación de
osteoclastos. Estos estudios necesitan confirmación en vista del interés del
bloqueo en EphB4 como terapia anti-cáncer.
[S41-3] El rol de la esclerostina en la mediación de los efectos anabólicos y
catabólicos de PTH en el hueso cortical y trabecular. Alexander G Robling.
Indiana University School of Medicine, Indianapolis, IN.
La hormona paratiroidea (PTH) es un potente factor regulador de Calcio que tiene
efectos anabólicos en el esqueleto cuando se la administra intermitentemente, o
catabólicos cuando se la mantiene a niveles consistentemente altos. Las células
óseas expresan receptores de PTH, pero las respuestas celulares a la PTH se
conocen parcialmente. Recientemente se implicado a la señalización de Wnt en la
respuesta osteo-anabólica a la hormona. Específicamente, el gen Sost, un
antagonista mayor de la señalización de Wnt, se regula negativamente al ser
expuesto a PTH. El gen Sost codifica para la esclerostina, una proteína
antagonista de la formación de hueso. Se investigó este mecanismo tratando a
ratones deficientes en Sost, y controles salvaje, con regímenes anabólicos y
catabólicos de PTH, y midiendo la respuesta del esqueleto. Los ratones machos
Sost+/+ y Sost -/- recibieron o vehículo o inyecciones intermitentes de PTH 1-34
humana (0, 30, o 90 µg/kg) durante 6 semanas. Los ratones hembra Sost+/+ y
Sost -/- se infundieron con vehículo o PTH (40 µg/kg/day) durante 3 semanas. La
PTH intermitente (iPTH) indujo ganancia de hueso (medida por DEXA) que se
inhibió en los ratones Sost-/-. Estudios más prolongados revelaron que la
formación de hueso inducida por iPTH se normalizó o aumentó entre los ratones
Sost-/- pero hubo aumentos de la porosidad del hueso cortical. El hueso trabecular
respondió bien a iPTH en los ratones Sost -/-. La infusión continua de PTH (cPTH)
produjo igual pérdida de hueso en los Sost +/+ y los Sost -/- medidos por DEXA.
Sin embargo, el hueso trabecular distal del femur no fue afectado por los efectos
catabólicos del cPTH en los Sost -/-. Los resultados sugieren que los cambios en
la expresión del Sost no son necesarios para para el anabolismo inducido por
iPTH, y la resorción de hueso cortical inducida por iPTH podría estar sobreestimulada en un ambiente deficiente en Sost. Además, la deleción del Sost
protege al hueso trabecular pero no al cortical de la pérdida de hueso inducida por
una infusión a alta dosis de PTH.