Entre los genes desregulados en el tejido adiposo de las pacientes PCOS, destacan genes implicados en procesos de estrés oxidativo y de detoxificación de productos oxidados. El estrés oxidativo es el resultado de un desbalance entre la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS) y su inactivación por sistemas antioxidantes de defensa. Numerosas evidencias indican que la hiperglicemia y el aumento en los niveles de ácidos grasos libres conducen a la sobreproducción de ROS (Brownlee, 2001; Evans et al., 2002). Este aumento produce daños celulares y tisulares, manifestados por peroxidación lipídica, oxidación de proteínas y daño del ADN, junto con cambios en la señalización de rutas de estrés, lo que en conjunto conduce a inflamación crónica y resistencia a insulina (Evans et al., 2002). Por tanto, el estrés oxidativo parece tener un importante papel en el desarrollo de la patogenia asociada a los estados de insulinorresistencia y diabetes.
Se ha descrito recientemente que las mujeres con PCOS, en comparación con mujeres control, presentan un aumento en los niveles de distintos marcadores de estrés oxidativo, hecho que refleja un mayor estado oxidativo y una posible desregulación de los mecanismos compensatorios ejercidos por enzimas antioxidantes (Gonzalez et al., 2006b; Sabuncu et al., 2001; Yilmaz et al., 2005b). El aumento del estrés oxidativo en PCOS es independiente de la obesidad y contribuye a un estado proinflamatorio que aumenta la insulinorresistencia y el hiperandrogenismo (Gonzalez et al., 2005). En concordancia con estas observaciones, nuestros resultados muestran que en el tejido adiposo omental de pacientes con PCOS
existen cambios significativos en la expresión génica o proteica de enzimas con funciones protectoras frente a especies ROS como la enzima NAD(P)H:quinona oxidorreductasa 1 (NQO1), las enzimas Glutation S-transferasas de tipo M (GSTMs), la enzima aldehído deshidrogenasa ALDH1A3, las enzimas aldo-keto reductasas (AKRs) y la peroxirredoxina 2; y otras con un efecto opuesto, como la enzima tioéter oxidasa PCYOX1 o la lipoxigenasa ALOX15. Otro gen relacionado con estrés y sobreexpresado en las pacientes con PCOS es DNAJB14, que codifica para la proteína de choque térmico Hsp40. Según un trabajo previo de microarrays, la expresión de dicho gen está también aumentada en el tejido ovárico de pacientes con PCOS (Jansen et al., 2004).
El gen ALDH1A3, que muestra una expresión reducida en los individuos con PCOS, codifica una enzima aldehído deshidrogenasa implicada en la detoxificación de aldehídos que se producen durante procesos de peroxidación lipídica. Dada la gran susceptibilidad de los adipocitos al daño oxidativo por su elevado contenido lipídico, la desregulación de este gen puede contribuir al estrés oxidativo derivado del metabolismo de lípidos oxidados y, con ello, al desarrollo de resistencia a insulina. Nuestro resultado concuerda con la observación previa del aumento de los marcadores de peroxidación lipídica en mujeres con PCOS, positivamente correlacionado con parámetros de sensibilidad a insulina (Gonzalez et al., 2006b; Sabuncu et al., 2001). En esta misma línea, las enzimas aldehído deshidrogenasas pueden ser dianas transcripcionales de la señalización de insulina, como FALDH (Fatty Aldehyde Dehydrogenase), cuya expresión se encuentra inhibida en estados de hiperinsulinemia, resistencia a insulina y diabetes de tipo I (Demozay et al., 2004).
Otro resultado que sugiere que en el tejido adiposo de pacientes con PCOS pueda existir un incremento en la producción de especies ROS, es la desregulación de dos enzimas implicadas en el metabolismo del peróxido de hidrógeno (H2O2). En el estudio de expresión
diferencial de proteínas, hemos observado la reducción en los niveles de peroxirredoxina 2 (PrxII), una peroxidasa citosólica que media la degradación de H2O2 por reducción con
glutation u otros tioles. Es interesante destacar que el gen PrxII se localiza en la región cromosómica 19p13.2, una región candidata de susceptibilidad para el PCOS (Urbanek et al., 2005). Por otro lado, hemos detectado un aumento en la expresión génica de una tioéter oxidasa, PCYOX1, que origina H2O2 como producto secundario a partir de la degradación de
prenilcisteínas (Digits et al., 2002). La desregulación de estas dos enzimas con efectos opuestos podría reflejar un aumento neto en las concentraciones de H2O2 en el tejido
adiposo de las pacientes en estudio. En relación con esta hipótesis, se ha descrito que las mujeres con PCOS presentan aumento del daño en el ADN inducido por H2O2, hecho que
podría explicar el aumento de la susceptibilidad a cáncer de endometrio en el PCOS (Dinger et al., 2005).
El aumento de la expresión del gen ALOX15 en el tejido adiposo de las mujeres con PCOS también puede contribuir a la mayor producción de moléculas ROS. Este gen codifica una enzima 12/15-lipoxigenasa (12/15-LO) que cataliza la oxidación de varios tipos de ácidos grasos, principalmente araquidónico y linoléico, produciendo distintos tipos de lípidos oxidados con función inflamatoria (Kuhn et al., 1999) Entre ellos, los ácidos hidroxieicoastetraenoicos (HETEs) han sido implicados en la patogénesis de la hipertensión, aterosclerosis, resistencia a insulina y diabetes (Folcik et al., 1995; Natarajan & Nadler, 2004). Existen numerosas evidencias que apoyan el papel de las enzimas 12/15-LO en el desarrollo de las alteraciones vasculares e inflamatorias en estados prediabéticos de resistencia a insulina. Así, los inhibidores de lipoxigenasas mejoran la sensibilidad a la insulina en modelos de ratón con insulinorresistencia (Reed et al., 1999), y algunos productos de la actividad 12-LO disminuyen la captación de glucosa in vitro (Alpert et al., 2002). Todas estas evidencias hacen pensar que la sobreexpresión de ALOX15 en el tejido adiposo de pacientes PCOS podría estar relacionada con las alteraciones asociadas a la resistencia a insulina.
Además de alteraciones en genes que podrían estar implicados en la producción de ROS, nuestros resultados muestran que, por otro lado, genes con función detoxificante presentan aumentos en su expresión en el tejido adiposo de las pacientes PCOS, incluyendo NQO1, genes de la familia GSTM y de la familia AKR. La expresión de todos ellos está inducida por especies electrófilas, derivadas del estrés oxidativo o de la degradación de drogas, a través de elementos de regulación ARE (Antioxidant Response Element) para el activador transcripcional Nrf2 (Hayes et al., 2005; Nioi et al., 2003; Rushmore et al., 1991), lo que parece indicar la inducción de genes de respuesta a estrés oxidativo en el tejido adiposo de las pacientes PCOS. Este resultado puede reflejar un mecanismo compensatorio que se produce con el fin de reducir los niveles de estrés oxidativo. Esta misma idea ha sido propuesta por los autores de un trabajo que describe el aumento de los niveles de la proteína antioxidante superóxido dismutasa en pacientes con PCOS (Sabuncu et al., 2001).
La ruta del metabolismo del glutation se encuentra significativamente alterada en los pacientes PCOS, tal como se refleja en el estudio de la búsqueda de funciones desreguladas llevado a cabo con la herramienta bioinformática FatiScan. Dentro de esta ruta, la familia génica de enzimas glutation S-transferasa de tipo M (GSTMs) presenta un aumento de expresión coordinado en los pacientes con PCOS (Figura 4.4A). El glutation en su forma reducida (GSH) es la principal molécula tamponadora de especies oxidadas por estrés
oxidativo y, de hecho, se puede definir el estado redox de una célula por el ratio entre GSH y su forma oxidada (GSSH) (Dickinson & Forman, 2002). En estados severos de estrés oxidativo, el contenido en GSH se reduce por el aumento de la reacción de conjugación, mediada por enzimas glutation S-transferasas, a compuestos electrofílicos y productos oxidados derivados del estrés oxidativo, tales como lípidos peroxidados y, en consecuencia, las defensas celulares contra ROS se ven disminuidas (Pompella et al., 2003). Dado que el aumento de especies ROS conduce a una reducción de la sensibilidad a la insulina (Rudich et al., 1998; Tirosh et al., 1999), todo efecto que conlleve la disminución de los niveles de GSH puede contribuir al desbalance redox que acompaña a los estados de insulinorresistencia (Khamaisi et al., 2000), de modo que la sobreexpresión de estas enzimas podría tener un efecto rebote sobre la sensibilidad a insulina. Por tanto, la inducción de la expresión de los genes GSTMs en las pacientes PCOS se podría producir en respuesta al estrés oxidativo, quizás asociado a un estado de resistencia a insulina, pero no se puede descartar que se produzca asimismo en sinergia con el hiperandrogenismo de las pacientes, ya que existen evidencias de la activación de GSTMs por andrógenos (Catania et al., 2000). Sustentando esta hipótesis, se ha descrito que pacientes con PCOS presentan disminución significativa en los niveles de GSH en comparación con mujeres control (Dinger et al., 2005; Sabuncu et al., 2001).
Nuestro trabajo ha permitido destacar alteraciones en distintos genes, proteínas y procesos biológicos implicados en rutas de estrés oxidativo. Estos resultados apoyan un posible papel de las especies ROS en los efectos patológicos de la insulinorresistencia e hiperandrogenismo en PCOS.