Importancia del inicio de la terapia hormonal sustitutiva con estrógenos sobre parámetros de estrés oxidativo y consumo de glucosa in vivo

Abstract

La esperanza de vida se dobló en Europa en el siglo XX. En cualquier etapa de la historia reciente, las mujeres superan en longevidad media a los hombres (hasta un 9.9%). Aunque la base es desconocida, no es atribuible exclusivamente a diferencias sociales, ya que por ejemplo las ratas Wistar hembras viven un 16% más que los machos y en este caso ambos están sometidos a las mismas “condiciones sociales”. Este hecho ha interesado desde hace años a la comunidad científica, publicándose numerosos artículos que han demostrado que estas diferencias de longevidad se fundamentan en parte en diferencias de estrés oxidativo. Los machos poseen un mayor estrés oxidativo que las hembras, pues éstas están protegidas frente al mismo por los estrógenos. Además, se han utilizado los estrógenos como prevención y tratamiento ante diversas patologías (cardiovasculares, neurodegenerativas, etc.) y por su efecto antioxidante, tanto in vivo como in vitro, pero que, en las mujeres, se pierde al aparecer la menopausia. Estudiar las bases moleculares de estas diferencias en relación con la teoría del envejecimiento de los radicales libres y los efectos positivos de la reposición de estrógenos en distintos períodos post-menopausia ha sido el objetivo de la investigación realizada. Para realizar el estudio se planificaron varios protocolos y métodos que se explican a continuación. Se utilizaron ratas hembras Wistar jóvenes (3-4 meses) y viejas (24 meses). Se realizó la ovariectomía de 39 ratas (jóvenes) con un grupo control incluido (SHAM operated) siguiendo un diseño que consistió en: grupo Operación SHAM (n=5) de 3 semanas. OVX 3, 6 ó 9 (semanas tras Ovariectomía), OVX 3E, 3+3E ó 6+3E (semanas tras Ovariectomía más semanas de administración diaria de Estradiol disuelto en vehículo) y OVX 3V, 3+3V ó 6+3V (semanas tras Ovariectomía más semanas de administración diaria de vehículo). Posteriormente, se estudiaron mediante tomografía por emisión de positrones (PET) su metabolismo cerebral de glucosa (diferenciando, además entre un grupo de animales jóvenes y viejos para ver el efecto del envejecimiento) y se sacrificaron, tras los periodos anteriores, los distintos grupos. Entre las medidas realizadas están la determinación de parámetros de estrés oxidativo en diferentes órganos y en mitocondrias aisladas de hígado (MDA, GPx, producción de peróxidos) mediante técnicas de Western Blotting, espectrofotometría y HPLC. Con el plasma sanguíneo se realizó un estudio de los metabolitos presentes por Resonancia Magnética Nuclear (RMN) y obtuvimos el perfil metabólico. En ratas ovariectomizadas disminuye significativamente la actividad de la enzima Glutatión Peroxidasa (GPx) a las 3 semanas, mientras que se revierte con la reposición con estrógenos y no al administrar el vehículo solo (control). Este hecho se repite también cuando el periodo de reposición con estrógenos es más grande (6 y 9 semanas) aunque la disminución en la actividad de la enzima no disminuye tanto como en las semanas siguientes a la ovariectomía (3 semanas primeras) y su recuperación hasta niveles normales también decrece, obteniendo valores similares en la oxidación a lípidos (MDA) y en la producción de peróxido de hidrógeno. En cuanto al consumo de glucosa mediante PET, los resultados indican una disminución con el envejecimiento y ponen de manifiesto el beneficio del tratamiento con estrógenos, solamente si se inicia el tratamiento inmediatamente tras instaurarse la menopausia (ovariectomía). Igualmente ocurre en el perfil metabólico analizado mediante metabolómica (RMN). El tratamiento con estradiol parece ser sólo efectivo si la reposición se produce inmediatamente tras la instauración de la menopausia, y deja de serlo si esperamos varias semanas para comenzarlo. Se hacen necesarios más estudios con animales de laboratorio para extrapolar sus resultados correctamente a los tratamientos en humanos y, así, poder extraerse conclusiones de aplicación clínica.

Females live longer than males in many mammalian species, including humans. This natural phenomenon can be explained on the basis of the mitochondrial theory of aging. Mitochondria are a major source of free radicals in cells. Mitochondria from female rats generate half the amount of hydrogen peroxide than those of males and have higher levels of mitochondrial reduced glutathione. The results of this thesis show that the mitochondria from ovariectomized rats (sacrificed at 3, 6, and 9 weeks -OVX 3, 6 and 9- after surgery) generate higher hydrogen peroxide levels than controls (Sham) but are diminished only if estrogen replacement therapy (ERT) is initiated immediately after induced menopause [there were groups which were given 1 μg/kg/day subcutaneously of 17β-estradiol for three weeks, starting the day after surgery (OVX 3E) or three or six weeks later, for the same period of three weeks (OVX 3+3E and OVX 6+3E)]. The same pattern occurs with glutathione peroxidase (GPx) enzymatic activity in mitochondria showing an increase in this antioxidant enzyme and a recovery of oxidative damage to lipids in heart and plasma after the negative effects produced by ovariectomy. Aging and induced menopause decrease the brain glucose uptake in vivo measured by Positron Emission Tomography (PET) and ERT is only relatively beneficial in the immediate treatment group. This “critical time” to initiate the treatment after ovariectomy reflects similar metabolomic profiles (by Nuclear Magnetic Resonance, NMR) compared with control and young rat groups. The challenge for the future is to find a molecular mechanism that can explain the beneficial effects of ERT and to discover if there are molecules which mimic these effects too.