Mecanismo de producción de radicales libres en la diabetes: Importancia de la xantina oxidasa e implicación del factor nuclear-KB

Abstract

Un previo trabajo de nuestro grupo demostró que la expresión y la actividad de la<br/>xantina oxidasa (XO), generan súper oxido en hígado y plasma de animales diabéticos y<br/>que esto aumenta el stress oxidativo en esta enfermedad.<br/>El objetivo de esta tesis doctoral fue el estudio del "role" de los radicales libres (ERON)<br/>generados por la XO en la activación de la cascada de señalización del factor nuclear-<br/>&#954;B (NF-&#954;B) a corto plazo y de la inflamación a largo plazo asociado al daño de la<br/>diabetes.<br/>En el citoplasma p-IKK&#914; y p-I&#954;B&#945; están incrementadas en los animales diabéticos.<br/>Estos acompañan en el estrato nuclear de hígado de los animales diabéticos de un<br/>incremento de NF-&#954;B (la proteina p65).<br/>Medimos la expresión hepática de iNOS y COX-2 que están reguladas por el<br/>incremento por el factor de trascripción -&#954;B<br/>La diabetes induce la activación de NF-kB, la cascada de señalización y por<br/>consecuencia la sobra expresión de enzimas inflamatorios. Estos incrementos fueron<br/>eliminados con la administración de alopurinol.<br/>Hemos visto también un aumento de infiltración de neutrofilos en hígado de animales<br/>diabéticos y de presencia en el órgano de muerte celular. En plasma también hemos<br/>comprobado un aumento de ALT en los animales diabeticos. A la luz de los resultados<br/>obtenidos, podemos extraer las conclusiones que se enumeran a continuación:<br/>- El mecanismo de formación de radicales libres en un modelo de diabetes experimental<br/>a corto plazoimplica la activación de la xantina oxidasa. La inhibición de la enzima con<br/>alopurinol tiene un efecto protector frente al incremento en la oxidación del glutatión<br/>sanguíneo y hepático, frente a los niveles de lipoperóxidos y frente al incremento en los<br/>oxisteroles en el hígado de los animales diabéticos.<br/>- El mecanismo de formación de radicales libres en un modelo de diabetes experimental<br/>a largo plazo (28 días) no sólo implica la activación de la enzima xantina oxidasa.<br/>Otros mecanismos deben estar implicados.<br/>- La diabetes inducida con estreptozotocina provoca un aumento en el marcador de<br/>daño hepático alanina aminotransferasa en plasma, y en las áreas de necrosis<br/>determinadas mediante tinción con hematoxilina-eosina. La administración de<br/>alopurinol previene ambas alteraciones.<br/>- La administración de alopurinol no modifica los criterios diagnósticos de la<br/>enfermedad: glucosuria o hemoglobina glicosilada, en ninguno de los modelos<br/>utilizados (corto y largo plazo).<br/>- La vía de señalización de NF-&#954;B se activa en la diabetes experimental. La<br/>administración de alopurinol previene la activación de la cascada de señalización de<br/>NF-&#954;B.<br/>- La administración de alopurinol previene la expresión génica asociada a la activación<br/>del factor de transcripción NF-&#954;B. Los niveles citosólicos de iNOS y COX-2 aumentan<br/>de forma significativa en el hígado de los animales diabéticos. La administración de<br/>alopurinol previene dicho incremento de forma significativa.<br/>- La diabetes inducida con estreptozotocina provoca un aumento significativo de la<br/>infiltración de neutrófilos y en los niveles de las citocinas pro-inflamatorias IL-6 y IL-<br/>1&#946; en el tejido hepático. Estas modificaciones se previenen de forma significativa con<br/>la administración de alopurinol únicamente en el modelo a corto plazo.<br/>- La administración de alopurinol puede tener un efecto positivo en la prevención de las<br/>complicaciones relacionadas con el estrés oxidativo en la diabetes experimental<br/>inducida con estreptozotocina, especialmente en las fases iniciales de la enfermedad.<br/>Esta tisis abre la posibilidad de tratar la inflamación a largo plazo y las complicaciones<br/>diabéticas con alopurinol

Previous work from our laboratory showed that the<br/>expression and activity of xanthine oxidase, a superoxide<br/>generating enzyme, increases in the liver and plasma of<br/>diabetic animals and that this is a significant cause of<br/>the oxidative stress which occurs in the disease. The aim<br/>of this work was to study the role of ROS generated by XO<br/>in the activation of cell signalling pathways leading to<br/>inflammation and to long term damage associated to<br/>diabetes. Cytosolic phospho-IKK&#946; and phospho-I&#954;B&#945; contents<br/>were increased in the diabetic animals. This was<br/>accompanied with increased levels of NF-&#954;B (p65 protein<br/>content) in liver nuclear extracts. Subsequently the<br/>hepatic expression of two inflammatory enzymes, iNOS and<br/>COX 2, that are regulated by NF-&#954;B was increased. The<br/>diabetes-induced activation of NF-&#954;B signaling cascade and<br/>subsequent overexpression of inflammatory enzymes was<br/>abolished by administration of allopurinol. Moreover we<br/>found an increase in neutrophil infiltration in the liver<br/>of diabetic animals and even some level of hepatic necrosis<br/>(evidenced by histological examination as well as by an<br/>increase in the plasma activity of alanine amino<br/>transferase). This was also prevented by administration of<br/>allopurinol. These studies open up the possibility of<br/>treating inflammatory long term complications of diabetes<br/>with allopurinol.