- El papel de los AACR en el desarrollo de la inflexibilidad metabólica durante la obesidad - Dra. Lilia G. Noriega López (Investigadora en Ciencias Médicas C, Departamento de Fisiología de la Nutrición)

1. El papel de los aminoácidos de cadena
ramificada (AACR) en el desarrollo de la
inflexibilidad metabólica durante la obesidad
Dra. Lilia G. Noriega López
Investigadora en Ciencias Médicas C
Departamento de Fisiología de la Nutrición

2. ¿Conozco a los AACR?

3. Aminoácidos de cadena ramificada (AACR)

4. ¿Porqué estudiar a los AACR?
1. Metabolismo extra hepático.
2. Incremento en la concentración plasmática.
3. Factor de riesgo para el desarrollo de diabetes.

5. Aminoácidos de cadena ramificada (AACR)
Vía metabólica
Tejidos involucrados
en su metabolismo
BCAT2
BCKDH BCKDH
BCAT2
BCAT2
BCAT2: Transaminasa de los aminoácidos de cadena ramificada
BCKDH: Deshidrogenasa de los aminoácidos de cadena ramificada

6. JBC 2010, 285 (15): 11348-11356.
El tejido adiposo
metaboliza los AACR
BCAT2 +/+ BCAT2 -/-
Cell Metabolism 2007, 6: 181-194.
sham transplant

7. ¿Porqué estudiar a los AACR?
1. Metabolismo extra hepático.
2. Incremento en la concentración plasmática de los
AACR en la obesidad.
3. Factor de riesgo para el desarrollo de diabetes.

8. Cell Metabolism 2009, 9: 311-326
**
**

9. ¿Porqué estudiar a los AACR?
1. Metabolismo extra hepático.
2. Incremento en la concentración plasmática.
3. Factor de riesgo para el desarrollo de diabetes.

10. AACR normales Sanos
AACR elevados Diabetes
Nature Medicine 2011, 17(4): 448-453
12 años
Estudio Framingham:

11. 1. ¿Porqué se elevan las concentraciones
plasmáticas de los AACR?
2. ¿Cuál es el efecto de tener concentraciones
elevadas de AACR?

12. Modelo de obesidad inducida por dieta
Curva de tolerancia a la glucosa
600
400
200
Ratones C57B6 alimentados con una dieta con 10% (Control) o 45% (HFD) de grasa
Datos son Media +/- SD. n=7
Estrada, I. y Tenorio, M. Tesis de Licenciatura
60
40
20
0 3 6 9 12 15
60
40
20
0
Control
HFD
Tiempo (semanas)
Peso corporal (g)
0 3 6 9 12 15
0
Control
HFD
Tiempo (semanas)
Peso corporal (g)
0 20 40 60 80 100 120
0
Control
HFD
Tiempo (min)
Glucosa (mg/dl)

13. Flexibilidad Metabólica: capacidad de cambiar
entre los distintos tipos de energía disponibles
Postprandio: Glucosa Ayuno: Ácidos grasos
VCO2
VO2
RER % de O2 total consumido por:
Carbohydrate fat
0.707
0.75
0.80
0.85
0.90
0.95
1.00
0 100.0
14.7 85.3
31.7 68.3
48.8 51.2
65.9 34.1
82.9 17.1
100.0 0
RER = Coeficiente Respiratorio =
C6H12O6 Glucosa: + 6O2 è 6 CO2 + 6H2O
RER =
6
6
= 1
Palmitato: C16H32O2 + 23O2 è 16 CO2 + 16H2O
RER =
16
23
= 0.7

14. Los ratones con OID presentan inflexibilidad metabólica
Obeso DIA
Control Noche
Estrada, I. Tesis de Licenciatura
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
Noche
Alimento
Dia
Ayuno
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
Intervalos de tiempo (21 min)
60
40
20
RER
0 3 6 9 12 15
0
Control
HFD
Tiempo (semanas)
Peso corporal (g)
1.0
0.9
0.8
0.7
Control Dia
Obeso Noche
0.6
RER average
* *

15. La expresión de BCAT2 y BCKDH disminuye en
diferentes depositos de tejido adiposo durante la OID
Tejido Adiposo Epididimal
1.5
1.0
* 0.5
*
Tejido Adiposo Subcutáneo
BCAT2
BCKDH
Tubulin
Control HFD
BCAT2
BCKDH
Tubulin
Control HFD
Control HFD
1.5
1.0
0.5
0.0
BCAT2 mRNA abundance
0.0
BCKDH mRNA abundance
Control HFD
BCAT2 mRNA abundance
BCKDH mRNA abundance
1.5
1.0
0.5
0.0
BCAT2 mRNA abundance
1.5
1.0
0.5
0.0
BCKDH mRNA abundance
* *
Control HFD Control HFD
Estrada, I. y Tenorio, M. Tesis de Licenciatura

16. Destino metabólico de los aminoácidos
Proteína Dietaria
Síntesis de proteínas Aminoácidos Oxidación
CO2 y H2O
Glucosa
Lipidos
EDAA
Otros compuestos nitrogenados
EDAA: Enzima degradadora de aminoácidos
Síntesis de novo

18. Destino metabólico de la leucina
Proteína Dietaria
Síntesis de proteínas Leucina Oxidación
CO2 y H2O
Glucosa
Lipidos
EDAA
[U-14C ]-leucina
EDAA: BCAT2 y BCKDH

19. Estrategia metodológica
Control HFD
14C- Leucina
Medio Células
Extracción de lípidos Liberación de CO2 con H2SO4 Precipitación de proteínas
Cuantificación de 14C con liquido de centelleo en un contador beta
Oxidación de la leucina
Incorporación a lípidos
Síntesis de proteínas

20. El destino metábolico de la leucina en el tejido
adiposo de ratones con OID
200
150
100
50
15
10
5
Oxidation
200
150
100
50
15
* 10
*
5
Lipid incorporation
* * * *
Protein synthesis
0
200
CONTROL
HFD
BCAA metabolic fate (mmol/mg)
Oxidation
Lipid incorporation
150
100
50
15
10
Protein synthesis
0
CONTROL
HFD
BCAA metabolic fate (mmol/mg)
Epididymal adipose tissue Subcutaneous adipose tissue
5
Oxidation
Lipid incorporation
Protein synthesis
0
Estrada, I. Tesis de Licenciatura

21. Relación entre el HOMA y la expresión de BCAT2 y
BCKDH en tejido adiposo humano
Serralde, A. et al. En preparación.

22. Presencia de algún
polimorfismos de un
solo nucleótido (SNPs)
en el gen que codifica
para BCAT2 o
BCKDH.

23. ¿Que es un polimorfismo de un solo nucleótido (SNPs)?
— Son variaciones de la secuencia de ADN
— Cambio de un solo nucleótido (A,T,C o G) en la secuencia del
genoma
— AAGGCTAA ATGGCTAA
— Para que una variación sea considerada como SNP debe de
aparecer en por lo menos el 1% de la población.
— Muchos SNPs no tienen un efecto en la función de la célula, pero se
considera que predispone a la enfermedad o influencia la respuesta
a cambios ambientales: medicamentos, infecciones, y recientemente
nutrimentos.

24. BCAT 2
branched chain amino-acid transaminase 2, mitochondrial
84
Frecuencia
>
10%
117
Frecuencia
<
10%
179
BCAT
2
296
SNPs
33
REGIÓN
CODIFICANTE
A) Sinónimo (27)
- (2) UTR 3
rs73587806
rs113812748
B) No sinónimo ( 6)
Frecuencia
alélica
conocida
Frecuencia
alélica
desconocida
BCAT
2
27
SNPs
8 19
17
Intrones
2
Región
codificante
A) Sinónimo (1)
- (1)UTR 3: rs73587806
A) No sinónimo (1) :Mis-sense
- rs11548193

25. BCKDHA
branched chain keto acid dehydrogenase
Frecuencia
alélica
>
10%
259
Frecuencia
alélica
<
10%
348
BCKDHA
607
SNPs
187
72
REGIÓN
CODIFICANTE
Frecuencia
alélica
conocida
56
Frecuencia
alélica
desconocida
16
BCKDHA
72
SNPs
A) Sinónimo (39)
- (1) UTR 5
B) No sinónimo (33)
48
Intrones
8
Región
codificante
A) Sinónimo (3)
- (1)UTR 5: rs45500792
A) No sinónimo (5)

26. La presencia de los polimorfismos rs11548193 en el gen
de BCAT2 y rs45500792 en el gen de BCKDH esta
asociada con una menor concentración de AACR
Serralde, A. et al. En preparación.

27. 1. ¿Porqué se elevan las concentraciones
plasmáticas de los AACR?
2. ¿Cuál es el efecto de tener concentraciones
elevadas de AACR?

28. Cascada de señalización de la insulina
Insulina
SREBP1c
PEPCK
PI3K IRS-2
Akt
Glucosa
GLUT4
PTP1B
GLUT4

29. Cell Metabolism 2009, 9: 311-326

30. 1. ¿Porqué se elevan las concentraciones plasmáticas
de los AACR?
2. ¿Cuál es el efecto de tener concentraciones
elevadas de AACR?
1. Afecta las funciones de los adipocitos o de otras
células como los miocitos?

31. El incremento en la leucina modifica el destino
metabólico del palmitato en adipocitos
0
250
500
1000
30
20
10
0
Leucine (μM)
Palmitate oxidation (mmol/mg)
b
b
a
c
0
250
500
1000
4000
3000
2000
1000
0
b,c
a,b
a
c
Leucine (μM)
Lipid synthesis (mmol/mg)
0
250
500
1000
40
30
20
10
0
b
a
a
b
Leucine (μM)
Protein incorporation (mmol/mg)
Salinas, R. Tesis de Licenciatura
Adipogénesis
Fibroblastos 3T3-L1 Adipocitos 3T3-L1
14C- Palmitato con
0, 250, 500 y 1000 μM de Leucina

32. El incremento en la leucina modifica el destino
0
metabólico del palmitato en miocitos
250
500
1000
30
20
10
0
b
b
a
b
Leucine (μM) Palmitate oxidation (mmol/mg)
0
250
500
1000
150
100
50
0
Leucine (μM)
Lipid synthesis (mmol/mg)
0
250
500
1000
25
20
15
10
5
0
b
a
a
b
Leucine (μM)
Protein incorporation (mmol/mg)
Salinas, R. Tesis de Licenciatura
Diferenciación
Fibroblastos C2C12 Miocitos C2C12
14C- Palmitato con
0, 250, 500 y 1000 μM de Leucina

33. Incremento de leucina
Palmitoilación
de proteínas
Palmitato TG
Acetil-CoA
CO2
Palmitoilación
de proteínas
Palmitato
Acetil-CoA
CO2
TG

34. 1. ¿Porqué se elevan las concentraciones plasmáticas de
los AACR?
2. ¿Cuál es el efecto de tener concentraciones elevadas de
AACR?
1. Afecta las funciones de los adipocitos o de otras
células como los miocitos?
2. Afecta el proceso de diferenciación ha adipocitos?

35. La expresión de BCAT2 aumenta durante la ultima etapa de
la adipogenesis
Day 0 Day 2 Day 4 Day 8 Day 12
60
40
20
0
BCAT2 mRNA abundance
BCAT2
Tubulin
*
*

36. La expresión de BCAT2 aumenta gradualmente
durante la adipogenesis
1.0±0.06 1.3±0.01* 1.4±0.04* 2.1±0.16* 2.7±0.11*
BCKDH
Tubulin
Day 0 Day 2 Day 4 Day 8 Day 12
10
8
6
4
2
0
BCKDH mRNA abundance
*
*

37. Destino metabólico de los AACR
durante la adipogénesis
Leucine
Day 0
Day 2
Day 4
Day 8
Day 12
80
60
40
20
0
80
Oxidation
Lipid incorporation
Protein synthesis
BCAA metabolic fate (mmol/mg)
Leucine
60
Day 0
Day 2
Day 4
Day 8
80
70
60
50
Day 12
80
60
40
20
0
Oxidation
Lipid incorporation
Protein synthesis
BCAA metabolic fate (mmol/mg)
Isoleucine
Day 0
Day 2
Day 4
Day 8
Day 12
40
20
0
Valine
Day 0
Day 2
Day 4
Day 8
Day 12
40
6
4
2
0
Data are mean +/- SD. n=6

38. Conclusión
Protein
synthesis
CO2
TG
BCAA
Acetyl-CoA Fatty
acids
Durante la adipogénesis:
Protein
synthesis
CO2
T
G
BCAA
Acetyl-CoA Fatty
acids
3T3-L1 fibroblast 3T3-L1 adipocyte

39. En resumen:
1. Los AACR se incrementan por una disminución
en la expresión de las enzimas involucradas en
su metabolismo como BCAT2 y BCKDH.
2. La presencias de SNPs en estas enzimas
también esta implicado en la concentración de
los AACR.
3. Las altas concentraciones de AACR modifica la
funcionalidad de adipocitos y miocitos.
4. Tenemos pendiente evaluar el efecto de las altas
concentraciones de AACR en la adipogénesis.

40. Agradecimientos
Depto. Fisiología de la nutrición
- Dr. Armando Tovar Palacio.
- Dra. Nimbe Torres y Torres.
- Dra. Martha Guevara Cruz.
- Dr. Omar Granados Portillo.
- Dr. Ivan Torre Villalvazo.
- Dra. Aurora Serralde
- LN. Isabela Estrada Alcalde.
- LN. Daniela Salinas Cruz.
- LN. Miriam Tenorio Guzman. Proyecto 155949
y FOSSIS 202721