Programación intrauterina de anomalías metabólicas en la cría de rata diabética: regulación y función metabólica de los PPAR en el hígado fetal

Abstract

Se desarrolló un modelo de diabetes mellitus gestacional (grupo GDM) mediante programación intrauterina en la cría de ratas con diabetes moderada. Los animales gestantes del grupo GDM presentaron, además de hiperglucemia, un aumento en los niveles plasmáticos de insulina y de triglicéridos en relación con el grupo control. Los fetos provenientes del grupo GDM también presentaron hiperglucemia e hiperinsulinemia, junto a un incremento del peso fetal, respecto al grupo control. Se estudió el hígado de fetos de 21 días de preñez (gestación a término). Los fetos del grupo GDM presentaron alteraciones sexo-dependientes en los niveles de lípidos hepáticos y en la expresión de los receptores activados por proliferadores peroxisomales (PPAR): PPARg y PPARd, que se acompañaron con alteraciones en la expresión de enzimas blanco de los PPAR involucradas en el anabolismo y/o catabolismo de lípidos. Se evaluó el efecto del tratamiento dietario materno con un suplemento de aceite de oliva durante la gestación en las ratas que desarrollarían GDM. Este tratamiento no logró prevenir la inducción de la diabetes gestacional, pero disminuyó los niveles de triglicéridos plasmáticos maternos y redujo el peso fetal a valores similares al control. A su vez, el tratamiento dietario materno en ratas con GDM reguló la acumulación lipídica y redujo algunos parámetros pro-oxidantes/pro-inflamatorios que se encontraban elevados en el hígado fetal. Este tratamiento, también redujo los elevados niveles de PPARg y PPARd en el hígado fetal del grupo GDM, como así también la expresión de sus enzimas blanco que regulan el metabolismo lipídico. Esta reducción se vinculó a una menor expresión de dos de los co-activadores de los PPAR, PGC-1α y SRC-1. Otro aspecto de interés fue estudiar la posible regulación epigenética de los PPAR. Se estudió la expresión de los microRNAs, miR-130a y miR-9, reguladores de PPARg y PPARd respectivamente. Evidenciamos de manera sexo-dependiente una reducción en la expresión de ambos microRNAs, los cuales estarían asociados a los elevados niveles de PPARg y PPARd, y a la consecuente alteración de los niveles de lípidos en el hígado de fetos del grupo GDM. Además, se estudiaron los niveles del miR-122, el microRNA con mayor expresión en el hígado, implicado en varios aspectos importantes de la fisiopatología 3 hepática. Los niveles del miR-122 se encontraron alterados, en forma sexo-dependiente, en el hígado fetal del grupo GDM, evidenciándose a su vez que la expresión de este microRNA estaría regulada por la actividad del receptor nuclear PPARg. En conjunto, estos resultados sugieren que las alteraciones en el metabolismo lipídico hepático fetal observadas en el grupo GDM estarían asociadas a una desregulación en la función de los PPAR. El tratamiento dietario materno con aceite de oliva fue capaz de regular la expresión de los PPAR y de las enzimas hepáticas fetales involucradas en el metabolismo lipídico, probablemente mejorando la función hepática en la vida adulta de la descendencia.

An experimental model of gestational diabetes mellitus (GDM group) was developed by intrauterine programming in the offspring of mild diabetic rats. Pregnant rats in the GDM group showed not only hyperglycemia, but also hyperinsulinemia and hypertriglyceridemia. The fetuses from the GDM group also showed hyperglycemia and hyperinsulinemia, and had increased weight when compared to controls. The fetal liver was studied on the day 21 of gestation, corresponding to term pregnancy. The fetuses of the GDM group showed sex-dependent alterations in the levels of hepatic lipids and in the expression of peroxisome proliferator activated receptors (PPARs): PPARg and PPARd. These anomalies were associated with alterations in the expression of PPAR target enzymes involved in lipid anabolism and/or catabolism. A maternal treatment with olive oil during the gestation of the rats that would develop GDM was evaluated. This dietary treatment was not able to prevent the development of GDM, but led to a decrease in the levels of triglycerides in maternal plasma and in the fetal weight to values similar to those of the controls. Moreover, the maternal treatment with olive oil in the GDM group regulated the lipid levels in the fetal liver and reduced some of the pro-oxidant/pro-inflammatory parameters that were increased in the fetal liver. Also, the maternal treatment with olive oil reduced the expression of PPARg and PPARd in the fetal liver in the GDM group, as well as the expression of enzymes that regulate the lipid metabolism and are targets of PPARs. This reduction was related to the reduced levels of PGC-1α and SRC-1, coactivators of the nuclear receptors PPAR. We were also interested in addressing a putative epigenetic regulation of PPARs. Thus, we analyzed the expression of two microRNAs, miR-130a and miR-9, negative regulators of PPARg and PPARd in the fetal liver, respectively. We observed a 5 sex-dependent reduction in both microRNAs, alterations possibly related to the increased levels of PPARγ and PPARδ and the consequent alterations in lipid levels induced in the fetal liver of the GDM group. In addition, we studied the levels of miR122, the microRNA with greater expression in the liver, involved in several important aspects of the physiopathology of this organ. We found sex-dependent alterations in the levels of miR-122 in the fetal liver of the GDM group, and also found that the expression of this microRNA can be regulated by the activity of the nuclear receptor PPARγ. Altogether, these results suggest that the alterations of the lipid metabolism in the fetal liver from the GDM group are related to a deregulation in PPARs function. The maternal dietary treatment with olive oil was able to regulate the expression of PPARs and the hepatic fetal enzymes involved in the lipid metabolism in the fetal liver of the GDM group, probably improving the hepatic function in the adult life of the offspring.