Conferencia Científica Anual sobre Síndrome Metabólico 2009 - Dra. Marcia Hiriart

1. Dra. Marcia Hiriart
Instituto de Fisiología Celular
División de Neurociencias
Departamento de Biofísica
Universidad Nacional Autónoma de México
UNAM
Estructura del páncreas:
función y regulación

2. CTIVIDAD ELÉCTRICA

3. GLUT
2
G6P
GK
Piruvato
ATP
ATP
ATP
ATP
ATP
SUR
Ca2+
Na+
Na+
Ca2+
∆Vm
↑[ ATP
ADP ]

4. LAS CÉLULAS BETA PRODUCEN Y SECRETAN OTROS
PRODUCTOS ADEMÁS
DE LA INSULINA
ÁCIDO GAMA AMINO BUTÍRICO (GABA)
La concentración de GABA más alta, fuera del sistema nervioso se encuentra
en las células beta. Su secreción podría contribuir a la inhibición de la secreción de
glucagon por las células alfa.
FACTOR DE CRECIMIENTO NEURONAL (NGF)
AMILINA

5. El factor de crecimiento neuronal (NGF)
El NGF también induce cambios morfológicos en las células beta
Vidaltamayo et al; Endocrine; 1996

6. Las β adultas secretan NGF
5 11 20 11 +
KCl
Glucosa
**
**
**
GAPDH
NGF
NGF (CY5)
Insulina (FITC)
NGF + Insulina
Rosenbaum, T., Vidaltamayo, R., Sánchez-Soto, C. Zentella, A.
e Hiriart, M. (1998). Pancreatic ß cells synthesize and secrete
nerve growth factor. PNAS 95: 7784-7788

7. Los islotes in vitro no se desarrollan si se bloquea el
receptor de alta afinidad a NGF (TrkA) con K252a
Kanaka-Gantenbein C, Endocrinology (1995)
Índicedesecrecióndeinsulina
0
1000
2000
3000
4000
5000
CONTROL
NGF
Glucosa 5.6 mM 15.6 mM
Secreción de insulina en respuesta a glucosa en células β
cultivadas por 5 días
*
*
+
+
Vidaltamayo R., Sánchez-Soto M.C., Hiriart M. (2002)
FASEB J 10.1096/fj.01-0934fje

8. EL NGF ENDÓGENO AUMENTA LA SECRECIÓN DE
INSULINA
Rosenbaum, T., Sánchez-Soto, C. e Hiriart, M. (2001) Nerve growth factor increases insulin secretion
and barium current in single pancreatic ß cells. Diabetes 50 (8):1755-1762.
Indicedesecrecióndeinsulina
0
1000
2000
3000
4000
CONTROL
Anticuerpo
contra
NGF
Glucosa 5.6 mM 15.6 mM
*
+
Secreción de insulina en respuesta a glucosa en células β cultivadas 48 h en condiciones testig

9. AmbosAmbosNGFNGFInsulinaInsulina
Islote pancreático humanoIslote pancreático humano
Vidaltamayo R, Mery CM, Ángeles-Ángeles A, Robles-Díaz G, Hiriart M
(2003) Expression of Nerve Growth Factor in Human Pancreatic ß Cells.
Growth Factors 21: 103 - 107
Expresión de NGF en páncreas
humano

10. 10 90
Insulina(ng/ml)
1ª fase 2ª fase
20
60
glucosa 20 mM
Tiempo (min)
D20 y 28
DesteteD5Nacimiento
Glucosa 20 mM
Fetal
10 90
20
60
Insulina(ng/ml)
Inmadura Madura
¿Qué factores
contribuyen?
¿Mecanismos?

11. Comparación de la secreción de insulina de adultos y neonatos

12. Una posible explicación del funcionamiento
inmaduro de las células beta neonatas es que no
tengan alguno de los elementos necesarios para el
acoplamiento entre la estimulación con glucosa y
la secreción de insulina.
Por ejemplo Glut2 o canales de calcio
Analizamos los efectos del NGF sobre la maduración
del acoplamiento entre la estimulación con glucosa y laacoplamiento entre la estimulación con glucosa y la
secreción de insulinasecreción de insulina

14. 50 µm
Insulin Glut2 Merge
Glut2 expression in pancreatic islets
Neonatal
Adult

15. TreatmentTreatment MembraneMembrane CytoplasmCytoplasm M/CM/C
ControlControl 96.296.2 92.292.2 1.01.0
NGFNGF 179.4 *179.4 * 133.0 *133.0 * 1.3 *1.3 *
Ab-NGFAb-NGF 140.9 *140.9 * 139.3 *139.3 * 1.01.0
Control
A
B
Ab-NGFNGF
Glut2
•P < 0.001 compared to control cells
in the same conditions

16. LC-type
LD-type
N-type
T-type
Insulin VGCC Merge Insulin VGCC Merge
α1 Subunits of VGCC in pancreatic beta cells
Navarro- Tableros V., Fiordelisio T., Hernández-Cruz A., Hiriart M. (2006) NGF promotes maturation in
neonatal ß-cells modulating the translocation of l-type calcium channel and insulin synthesis. Am J
Physiology Endocrinol Metab. 2006 Dec 5; doi:10.1152/ajpendo.00457

17. Secreción de insulina de células β neonatas
tratadas con NGF 50 ng/ml por 2 días
Navarro-Tableros V., Fiordelisio T., Hernández-Cruz A.
Hiriart M. NGF promotes maturation of rat beta
cells. Nerve growth factor promotes development of
glucose-induced insulin secretion in rat neonate
pancreatic beta cells by modulating calcium channels.
Channels, 2007

19. Glucosa 5.6 mM Glucosa 15.6 mM

20. El NGF puede ser un factor importante en el
desarrollo y la inervación de las células β.
Aumenta, entre otros efectos, la expresión de
GLUT2 y canales tipo L en la membrana .
La diabetes tipo 2 se caracteriza por una
resistencia a la insulina en su inicio, seguida por
una disminución en la secreción de esta hormona.
En la diabetes tipo 2 los niveles plasmáticos de
NGF están disminuidos, lo que se ha
correlacionado con la neuropatía periférica.
Es posible que esto se correlacione con una
disminución en la secreción de NGF por las
células beta.

21. ¿Cómo regresó el David después de
dos años de vivir en Nueva York?
His Proud Sponsors were:

22. Aumento en la ingesta
DE LA SECRECIÓN DE INSULINA
Resistencia a la insulinatriglicéridos Tensión arterial
DIABETES TIPO 2
INSULINA
Genética del individuo
AGOTAMIENTO
DE LAS CÉLULAS BETA
Y LA SECRECIÓN DE INSULINA
Aumento de peso
Baja actividad física
Hiperinsulinemia
OBESIDAD

23. Grasa abdominal
citocinas
leptina
adiponectina
TNFα
TGFβ
ESTRÉS OXIDATIVO
fibrosis
amilina
activación de células estelares
producción de colágena
senescencia FIBROSIS
Pulmón
fibrosis
OBESIDAD
INFLAMACIÓN
IL6
ResistinaNEFAs (ac grasos
no esterificados)
peroxidación
inflitración +

24. Ratas tratadas
Ratas control
Después de dos meses de agua con sacarosa al 20 %

25. TratamientoTratamiento
LongitudLongitud
(cm)(cm)
P. AbdominalP. Abdominal
(cm)(cm)
IMCIMC
ControlControl 26.426.4 ± 0.4± 0.4 19.319.3 ± 0.3± 0.3 0.70.7
Sacarosa 20 %Sacarosa 20 % 26.926.9 ± 0.3± 0.3 24.124.1 ± 0.4*± 0.4* 0.8*0.8*
*
Peso corporal (PC)
Tratamiento
Control Sacarosa 20 %
PC(g)
200
400
600
Grasa abdominal (GA)
Tratamiento
Control Sacarosa 20 %
GA(g)
5
10
15
20
*
n = 32
* P < 0.001
2 meses2 meses

26. *
Presión arterial (PA)
Tratamiento
Control Sacarosa 20 %
PA(mmHg)
0
50
100
150
200
Frecuencia cardiaca (FC)
Tratamiento
Control Sacarosa 20 %
FC(latidos/min)
0
100
200
300
400
500
n = 32
* P < 0.001
2 meses

27. HOMA
(insulina)(glucosa)/22.5
Controles = 1.17
Sacarosa 20 % = 2.54
RESISTENCIA A LA INSULINA
Control Sacarosa 20 %
Glucosa(mg/dl)
0
50
100
150
200
n = 32
* P < 0.001
2 meses2 meses
*
Tratamiento
Control Sacarosa 20 %
Insulina(µg/dl)
0
2
4
6
8
10
12
Tiempo (min)
0 15 30 60 120
Glucosasanguínea(mg/dl)
50
100
150
200
250 Control
Tx
*
*

28. Controles Sacarosa 20 %
Triglicéridos(mg/dl)
0
50
100
150
200
*
Controles Sacarosa 20 %
Colesteroltotal(mg/dl)
0
20
40
60
80
n = 32
* P < 0.001
2 meses

29. 8 semanas
Área totalÁrea total Área islotesÁrea islotes Área insulinaÁrea insulina Área glucagonÁrea glucagon
CONTROLCONTROL 1.8 X 101.8 X 1088
µµmm22
1.1 X 101.1 X 1066
µµmm22
7.6 X 107.6 X 1055
µµmm22
4.1 X 104.1 X 1055
µµmm22
% área total% área total 0.60.6 0.40.4 0.20.2
No. IslotesNo. Islotes 6666
Islotes /6.9 X 10Islotes /6.9 X 1077
µµmm22
25.325.3
TRATADASTRATADAS 1.8 X 101.8 X 1088
µµmm22
1.4 X 101.4 X 1066
µµmm22
1 X 101 X 1055
µµmm22
5.5 X 105.5 X 1055
µµmm22
% área total% área total 0.80.8 0.50.5 0.30.3
No. IslotesNo. Islotes 6565
Islotes / 6.9 X 10Islotes / 6.9 X 1077
µµmm22
2626
Control
100 µm
Tratadas
100 µm

30. 8 weeks
Control
Treated
Glut2 Insulin

31. 24 semanas24 semanas
tx agua con sacarosatx agua con sacarosa
Perímetro abdominalPerímetro abdominal
(cm)(cm)
ControlControl
27.827.8 ± 0.2± 0.2 2323 ± 0.5± 0.5
SacarosaSacarosa
20 %20 %
28.228.2 ± 0.2± 0.2 2525 ± 0.6*± 0.6*
Peso
(g)
581 ± 16
657 ± 15*
*P < 0.0001 *P < 0.0004
( n = 39)
( n = 31)
( n = 39)
( n = 31)
( n = 67)
( n = 59)
IMC
0.73 ± 0.01
( n = 39)
( n = 31)
0.86 ± 0.01*
*P < 0.0001
Longitud
(cm)

32. 24 semanas24 semanas
ControlControl Sacarosa 20%Sacarosa 20% *P*P
Presión arterialPresión arterial
sistólica (mmHg)sistólica (mmHg) 123123 ++ 3.03.0 137137 ++ 4.0*4.0*
<< 0.0010.001
(n = 16)(n = 16)
Frecuencia cardiacaFrecuencia cardiaca
(latidos/min)(latidos/min)
349349 ++ 1313 360360 ++ 8.08.0 (n = 16)(n = 16)

33. 24 semanas24 semanas
[Insulina](µg/l)
Control
Sacarosa 20 %
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Control
Sacarosa 20 %
[Glucosa](mg/dl)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
*P < 0.0014
*
(n = 41 controles; 34 tratados)(n = 36 controles; 29 tratados)

34. Controles (n = 13)
Sacarosa 20 % (n =12)
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
[Glucosa](mg/dl)
0 20 40 60 80 100 120
Tiempo
24 semanas24 semanas

35. 24 semanas
Área totalÁrea total Área islotesÁrea islotes Área insulinaÁrea insulina Área glucagonÁrea glucagon
CONTROLCONTROL 2.2 X 102.2 X 1088
µµmm22
1.8 X 101.8 X 1066
µµmm22
1.3 X 101.3 X 1066
µµmm22
4.1 X 104.1 X 1055
µµmm22
% área total% área total 0.80.8 0.60.6 0.20.2
No. IslotesNo. Islotes 3737
Islotes /6.9 X 10Islotes /6.9 X 1077
µµmm22
11.911.9
TRATADASTRATADAS 6.2 X 106.2 X 1088
µµmm22
3.7 X 103.7 X 1077
µµmm22
3.4 X 103.4 X 1077
µµmm22
3.3 X 103.3 X 1066
µµmm22
% área total% área total 6.06.0 5.55.5 0.50.5
No. IslotesNo. Islotes 9393
Islotes /6.9 X 10Islotes /6.9 X 1077
µµmm22
10.410.4
Control
Tratadas
50 µm 50 µm
50 µm50 µm

36. Ma. Carmen Sánchez SotoMa. Carmen Sánchez Soto Víctor Navarro TablerosVíctor Navarro Tableros
Myrian VelascoMyrian Velasco Román Vidal TamayoRomán Vidal Tamayo
Carlos LarquéCarlos Larqué Selda GeizinckiSelda Geizincki
Siraam CabreraSiraam Cabrera Mariana DuhneMariana Duhne
Alondra AlbaradoAlondra Albarado Tamara RosenbaumTamara Rosenbaum
María InfanteMaría Infante
Colaboración con:Colaboración con:
Tatiana Fiordelisio y Arturo Hernández CruzTatiana Fiordelisio y Arturo Hernández Cruz
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