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Existen muy pocos estudios sobre el papel de los receptores de IGFs en el control de las acciones de estos péptidos en las alteraciones del estado nutricional. Se ha descrito un aumento del ligamiento de IGF-I a receptores de membrana de diversos órganos (pulmón, testículos, estómago, riñón, corazón e hipófisis) en ratas ayunadas (213, 232). Este mayor ligamiento se debe a un aumento de la concentración de receptores y se asocia a un incremento del mRNA del receptor tipo 1. En ratas sometidas a restricción proteica se ha descrito igualmente un aumento del ligamiento de IGF-I a membranas de músculo (233). Este fenómeno de “up-regulation” es secundario, probablemente, a los bajos niveles de IGF-I en la circulación o en los tejidos, aunque el descenso en los niveles de insulina que acompaña a estas situaciones puede que contribuya de alguna manera, como se ha demostrado in vitro en fibroblastos humanos (234). Queda por determinar aún el papel fisiológico de estos cambios contrarrestando el descenso de IGB-I.

1.3.1.5. Regulación nutricional de los IGFs y las IGFBPs en el feto.

Se ha propuesto que la generación de factores de crecimiento polipeptídicos en periodo fetal depende del nivel de anabolismo, el cual a su vez es el producto de un aporte adecuado de nutrientes y del papel preponderante de la insulina en la circulación (141). El estado nutricional parece desempeñar, pues, un importante papel en la síntesis de IGBs también en la etapa fetal, como así lo sugieren datos clínicos y algunos estudios de experimentación animal en modelos muy diversos de retardo del crecimiento intrauterino.

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El retardo del crecimiento intrauterino provocado por reducción de la masa placentaria en la oveja o por ligadura de la arteria uterina en la cobaya se acompañan de una

reducción de la actividad somatomedina medida por bioensayo (235, 236). Bajos niveles de actividad somatomedina se han descrito también en el suero del cordón umbilical de

recién nacidos pequeños para su edad de gestación (237) y en fetos de rata gestante ayunada durante 96 horas (238). Situaciones de ayuno o restricción proteica en la rata gestante (239-241) o de subnutrición crónica en la cobaya gestante (242) se acompañan de un descenso en los niveles de IGF-I fetal. En cuanto a JOB-II, el ayuno en la rata o en la cobaya gestantes provoca una reducción de la concentración sérica de !GB-II en los fetos

(236, 241>. Cambios similares se han observado en la oveja ayunada al final de la gestación (243) y en la rata gestante sometida a restricción proteica prolongada (239). Por otro lado, la infusión de glucosa a fetos de oveja o cobaya provoca un incremento de la concentración de IGF-1I fetal (236, 243), cuyos niveles se correlacionan con la concentración de glucógeno hepático (236).

El papel de los nutrientes en el control de la producción de IGFBPs en el feto es poco

conocido. Varios estudios atribuyen un papel preponderante a IGFBP- 1 en el control nutricional del crecimiento fetal. En diversos modelos de retardo del crecimiento intrauterino en la rata, como el ligamiento de las arterias uterinas (244, 245), el ayuno (241) o la administración de dexametasona a la rata gestante (246>, se ha observado un incremento de los niveles de esta IGBBP (determinados mediante “Western ligand blot” e “immunoblot”) en el suero fetal y de la expresión de su gen en hígado, mientras que no se han detectado cambios en IGFBP-2 circulante. Resultados similares, por lo que respecta a IGFBP-l, se han obtenido en los fetos de oveja ayunada al final de la gestación (247) y en casos clínicos de retardo del crecimiento intrauterino (248).

1.3.2. IGFs e insulina: efectos de la diabetes en la regulación de los IGEs.

El papel de la insulina en la regulación de la síntesis y secreción de IGF-I se ha expuesto anteriormente en esta introducción (1.1.2.5.1.), al igual que su importancia y sus interrelaciones con los lOEs en el periodo de desarrollo prenatal (1.2.2. y 1.2.4.). Nos centraremos en este epígrafe en la diabetes postnatal como modelo para el estudio de las interacciones entre insulina e RIF.

1.3.2.1. Efectos de la diabetes en la regulación de IGF-l.

Existe controversia en lo que respecta a los niveles de IOF-I en la circulación en

humanos diabéticos: se han descrito concentraciones disminuidas, normales o elevadas en

pacientes con diabetes mellitus dependiente de insulina (249). Esta disparidad se ha atribuido a diferencias en las poblaciones de pacientes (edad, instauración y duración de

la diabetes, presencia de obesidad) y a la influencia de las IOBBPs en los métodos de

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valoración de 1GB. En estudios en los que IGB-I se determinó tras separación de las

IGFBPs por cromatografía de exclusión molecular a pH ácido los niveles encontrados

fueron bajos en pacientes diabéticos con hiperglucemia (32, 249).

La mayor parte de los estudios de experimentación animal sobre el efecto de la diabetes en la secreción y acciones de los IGFs y sus proteínas ligadoras se han efectuado

en ratas adultas, empleando el modelo de diabetes provocada por STZ. En este modelo se ha observado un estado de retardo del crecimiento que se acompaña de niveles de IGB-I

bajos en la circulación (39), de su mRNA en hígado y otros tejidos <39, 216) y de su

producción por el hígado (250). El tratamiento con insulina incrementa parcialmente estos

parámetros y restaura el crecimiento (250, 251). Como en el caso del ayuno (Ver 1.3.1.2.1.), en la rata la OH no induce la expresión del gen de IGF-I ni restablece el crecimiento (33, 251). Esta resistencia a OH, observada también en humanos diabéticos, en los que se han descrito niveles elevados de esta hormona (32, 252), puede deberse a

un descenso del número de receptores hepáticos (231) o a un defecto postreceptorial (216, 230).

1.3.2.2. IGFBPs y diabetes.

Tanto en el hombre como en la rata (en modelos experimentales) la diabetes se asocia a alteraciones en las IGBEPs. En la diabetes por STZ se han descrito niveles disminuidos de IGBBP-3 (61), y su síntesis se induce por JOB-! o tras el restablecimiento de la euglucemia con insulina (51). Por el contrario los niveles de IGBBP-1 en la circulación están elevados, tanto en humano (253) como en rata

(51, 91); los mRNAs hepáticos de IGFBP-1 y 2 están también elevados en la rata diabética por STZ, aunque no se ha demostrado un aumento de IGBBP-2 en la circulación (92, 99). La IGFBP- 1 circulante parece estar asociada con un inhibidor de la actividad biológica del 1GB-! del suero en adolescentes con diabetes mellitus insulinodependiente (254). Los niveles reducidos de 1GB-! y elevados de IGBBP-1, que inhibe la acción de IGF-I, se cree que constituyen un mecanismo adaptativo que contribuye al retardo del crecimiento que se observa en los pacientes con diabetes tipo 1 mal controlada (148).

1.3.2.3. Receptores de IGF y diabetes.

El papel de los receptores de ¡GP en la regulación de las acciones de estos péptidos en la diabetes apenas si se ha estudiado. En el modelo de diabetes por STZ se ha descrito un aumento de la expresión y del ligamiento de ambos tipos de receptores de 1GB en riñón (255). Se desconoce si este aumento es secundario a la alteración del estado metabólico (hiperglucemia o hipoinsulinemia) o a los bajos niveles de 1GB-! en la circulación, aunque la corrección de la hiperglucemia mediante tratamiento con insulina normaliza los niveles de receptores. El aumento de la expresión del receptor tipo 1 en la diabetes podría

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intervenir en el desarrollo de las complicaciones micro y macrovasculares del riñón que se presentan en la diabetes (256>.

1.3.3. Consideraciones finales. Justificación de los modelos de subnutr¡ción y diabetes empleados en este trabajo.

De todo lo que se acaba de exponer se desprende la necesidad del estudio de las alteraciones de los IGEs y sus proteínas ligadoras en un mismo modelo de subnutrición establecido en una etapa temprana del desarrollo y en el que se consideren conjuntamente las alteraciones en etapa fetal y lactante. Análoga consideración cabe hacer en la situación de diabetes. En efecto, las alteraciones que se producen en los IGFs y sus proteínas ligadoras dependen del modelo estudiado, así como del estado de desarrollo y del momento en que se establece la subnutrición o la diabetes.

La mayor parte de los estudios acerca de la regulación nutricional de los IGBs y sus proteínas ligadoras se han efectuado en la rata fundamentalmente en modelos establecidos después del destete. Sin embargo, si se quiere extrapolar los resultados obtenidos en el animal de experimentación a las situaciones que se dan en el humano, hay que considerar que en este lo más frecuente es que la subnutrición se establezca ya en etapas precoces del desarrollo: generalmente los niños malnutridos proceden a su vez de madres que habían experimentado algún tipo de carencia nutricional durante la gestación, si no incluso antes (257). Por esta razón hemos elegido una pauta de restricción alimentaria que se instaura en etapa gestante, en concreto el día 16. En ensayos previos se había comprobado la dificultad de obtener un número viable de crías cuando la subnutrición se instauraba en etapas precoces de la gestación (258).

Se ha descrito una amplia variedad de modelos que producen retardo del crecimiento intrauterino (24). Dejando a un lado los modelos basados en la administración de tóxicos (etanol, tabaco, opiáceos, etc.) o en la manipulación endocrina del feto (administración de glucocorticoides a la madre; ablación del páncreas, que se comenta más adelante), para nuestros propósitos interesaban los modelos basados en la alteración del aporte de nutrientes al feto. Esto se ha llevado a cabo en la literatura fundamentalmente de tres maneras: la malnutrición materna, la reducción de la masa placentaria o la reducción del flujo sanguíneo uterino (generalmente por ligadura de la arteria uterina). Estos dos últimos modelos suponen, de entrada, el factor añadido del estrés quirúrgico a que se somete al animal gestante. Son modelos adecuados, si se quiere, para estudiar el retardo del crecimiento intrauterino que se produce en la mujer gestante con diabetes mellitus severa, en la que la microangiopatía de las arteriolas espirales de la placenta provoca una reducción del flujo sanguíneo uterino; sin embargo, se apartan de la situación de subnutrición propiamente dicha.

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También en periodo lactante y posterior al destete se han descrito diversos modelos

de subnutrición experimental (259), entre los que se cuentan la cauterización de los pezones de la madre, la restricción del tiempo de permanencia de las crías con la madre,

el incremento artificial de la población de la camada, la manipulación experimental de la

composición de la dieta o la restricción de la cantidad de alimento disponible. En los tres primeros la subnutrición se produce por una disminución en la cantidad de leche accesible a las crías. Sin embargo, conllevan una alteración artificial de la interacción de la madre con las crías y rara vez se dan situaciones similares en el humano. No hay, con todo, ninguna referencia bibliográfica en la que se emplee alguno de estos modelos en el estudio de la regulación de los IGFs en etapa lactante. Algunos estudios en rata lactante se han basado en la administración de nutrientes a las crías por vía intravenosa (224) o intragástrica(215); sin embargo, en este tipo de estudios a los efectos de la subnutrición, se superponen las complicaciones derivadas del estrés quirúrgico que conlieva la implantación de catéteres.

Por lo que respecta a las alteraciones de la composición de la dieta, los modelos más ampliamente estudiados son el ayuno y la restricción proteica, evaluándose en ésta tanto la cantidad como la calidad nutricional de las proteínas de la dieta. Generalmente los animales a los que se suministra una dieta hipoproteica reducen espontáneamente la cantidad total de alimento ingerido, con lo que se instaura en realidad una deficiencia proteico-energética (260). Para nuestro estudio hemos elegido un modelo de subnutrición proteico-energética, que es el tipo de subnutrición más frecuente en el ser humano. En periodo posterior al destete la subnutrición es directa en el animal, por reducción de la cantidad de alimento suministrado; en periodo lactante la subnutrición inducida a través de la restricción materna se debe a un descenso en la producción de leche, sin que esté alterada su composición (261).

Por lo que se refiere a la diabetes, los modelos experimentales más ampliamente utilizados son los de diabetes inducida por la administración de SIZ o de aloxano. Los estudios en diabetes clínica son, lógicamente, de alcance más limitado, y hay en ellos una gran disparidad en las poblaciones estudiadas por efecto de la edad, el tipo y la duración de la diabetes, el estatus metabólico, etc. Así pues, para nuestro estudio nos pareció apropiado un modelo de diabetes experimental por STZ estandarizado que permitiera obtener poblaciones homogéneas tanto en rata gestante como en etapa neonatal y en rata adulta.

La mayoría de los estudios de la regulación de 1GB y sus proteína ligadoras llevados a cabo en el modelo de diabetes experimental por administración de STZ lo han sido en la rata adulta. En este trabajo hemos empleado un modelo de diabetes por STZ en rata gestante administrando el tóxico el día 16 de gestación, para así hacer comparables los

resultados con los del modelo de subnutrición. Se pretendía con ello además imitar la situación que se da en humano en el feto de madre diabética. En la rata neonatal la diabetes se provocó directamente en la cría a una edad los suficientemente temprana (4 días) como lo permiten las dificultades técnicas de administrar STZ intraperitonealmente

a ratas tan pequeñas.

En este trabajo se ha pretendido el estudio de la interacción entre insulina, nutrientes

e IGFs comparando las alteraciones que se producen en el modelo de subnutrición

proteico-energética con las que se producen en modelos de diabetes provocados en los mismos periodos de desarrollo del animal. En ambas situaciones, subnutrición y diabetes, los niveles de OH están disminuidos, por lo que la influencia de OH es similar, y por el contrario existen claras diferencias en el estado de la glucemia y la insulinemia que hacen interesante y apropiado este estudio.

1.4. Estado actual de la mnetodolo2ía Dara el estudio de los IGFs y sus Droteinas

lipadoras circulantes