Modulacion por las distintas fuentes grasas de la dieta (aceites de oliva, girasol y pescado) de la apoptosis inducida por la adriamicinapapel de la mitocondria

  1. GUTIÉRREZ RÍOS, PURIFICACIÓN
Supervised by:
  1. Jesús Rodríguez Huertas Director
  2. Francisco José Mataix Verdú Director

Defence university: Universidad de Granada

Fecha de defensa: 30 January 2009

Committee:
  1. Emilio Martínez de Victoria Muñoz Chair
  2. Mariano Mañas Almendros Secretary
  3. Francisco Pérez Jiménez Committee member
  4. Ginés María Salido Ruiz Committee member
  5. Francesco Palotti Committee member
Department:
  1. FISIOLOGÍA

Type: Thesis

Abstract

El equilibrio entre la división y la muerte celular es de vital importancia para el desarrollo y mantenimiento de los organismos multicelulares y desórdenes en ambos procesos pueden originar patologías tales como embriogénesis errónea, enfermedades neurodegenerativas o cáncer. Por esta razón, el equilibrio entre la vida y la muerte está rigurosamente controlado y, elementos defectuosos son eliminados de forma eficiente por un proceso conocido como Muerte Celular Programada (Danial NN et. al., 2004). La apoptosis es un tipo de muerte celular programada mediada por una familia de cisteína-proteasas conocidas como caspasas, cuya función es ejecutar la muerte celular de una manera programada conduciendo a cambios morfológicos típicos (Degterev A., 2003). Hoy día la mitocondria se considera como un orgánulo implicado en la mayoría de las rutas apoptóticas (Newmeyer DD et. al., 2003; Kroemer G, 2003; Ravagnan L et. al. 2002; Zamzami N et. al., 2001; Green Dr. et. al., 2004; Sorice M et. al., 2004). En particular, las mitocondrias están involucradas en la muerte celular, la cual puede ser activada por una gran variedad de estímulos (radiación UV, radiación ¿, calor, daño al ADN, la mayoría de agentes quimioterápicos) (Kroemer G, 2003). La doxorubicina es una antraciclina aminoglucósido aislada por primera vez de cultivos de Streptomyces peucetius y muestra un amplio espectro de actividad antitumoral frente a tumores sólidos y leucemias. La doxorubicina daña las mitocondrias produciendo swelling y lisis mitocondrial, como consecuencia de factores tales como la reducción del potencial de la membrana mitocondrial (¿¿) y formación del poro de transición de la permeabilidad (Albano et. al., 1988;Sakurai K et. al., 2000). Debido a la amplia utilidad de la doxorubicina en quimioterapia para el tratamiento de muchos tipos de cáncer, los investigadores están intentando prevenir, o al menos atenuar, los efectos secundarios de su administración. Con este fín, varias estrategias se han adoptado, incluyendo optimización de la dosis, síntesis y uso de análogos, y terapia combinada. Respecto a la terapia combinada, el método más eficaz ha sido la administración del fármaco junto con un antioxidante en un intento de reducir el estrés oxidativo. Mediante la dieta, y en concreto, la grasa dietética, es posible influenciar el estrés oxidativo celular. Se ha observado que el perfil lipídico de la membrana mitocondrial tras la ingesta de ácidos grasos poliinsaturados es más susceptible a la peroxidación que el perfil lipídico mitocondrial generado tras la ingestión de ácidos grasos monoinsaturados. La consecuencia de esta susceptibilidad a la peroxidación es la modificación en las características de la membrana mitocondrial y las proteínas integradas en ellas, lo que da lugar a un círculo vicioso de generación de radicales libres y alteración de la función mitocondrial, fenómenos que conllevan a un declive en la capacidad de la célula de obtener energía y finalmente a la muerte de la misma (Huertas JR et. al., 1991; Mataix J et. al., 1998). Durante los últimos 15 años nuestro grupo de investigación ha estado trabajando en los efectos del aceite de oliva virgen y de los antioxidantes que contiene (polifenoles, coenzima Q y vitamina E) en lo referente a la toxicidad de la doxorubicina en ratas. El objetivo de nuestro estudio es comprobar si el enriquecimiento fisiológico de las mitocondrias de tejido hepático en ácido oleico y antioxidantes (polifenoles, vitaminas y CoQ) mediante la ingesta de aceite de oliva sea menos susceptible a la peroxidacion lipídica y por lo tanto, teóricamente, más resistente al proceso apoptótico inducido por diversas dosis de doxorubicina que ésos enriquecidos con los ácidos grasos poliinsaturados. Estos resultados ayudan a determinar cómo la intervención dietética puede prevenir o atenuar el efecto tóxico indirecto de la administración de Adriamicina sin interferir con su mecanismo antitumoral y mejorar posiblemente la calidad de la vida de pacientes sometidos a esta terapia. Esta investigación es también novedosa porque nos acerca al estudio de los aspectos tóxicos de la doxorubicina a nivel de tejido hepático. El hígado es un órgano mitótico, es decir, con capacidad de regeneración y funcionalmente es la central metabólica del organismo. La doxorubicina es un fármaco que se metaboliza en el hígado. Para llevar a cabo el estudio se utilizaron 80 ratas wistar las cuales fueron divididas en doce grupos experimentales. Las ratas fueron alimentadas durante 3 meses con una dieta semisintética la cual variaba exclusivamente en la fuente grasa suministrada (aceite de oliva virgen, girasol o pescado), consiguiéndose de esta forma generar membranas más ricas en ácido oleico, linoleico, EPA y DHA respectivamente. También se introdujo un grupo control al que se le alimentó con pienso comercial. La adriamicina fue administrada a las dosis de 2.5 mg/kg/día y 10 mg/kg/día los dos días previos al sacrificio animal. Con respecto a la metodología seguida, utilizamos marcadores del proceso de apoptosis celulares tales como variaciones en potencial de la membrana (¿¿), swelling mitocondrial y varias proteínas apoptóticas (caspasa-3, Apaf-1, y Bcl-2) bajo una específica influencia alimentaria. De los resultados obtenidos destacamos en primer lugar, adaptaciones en el perfil lipídico de las membranas mitocondriales hepáticas en función del perfil de ácidos grasos de la fuente grasa ingerida. Es decir, las membranas mitocondriales demostraron una mayor proporción de ácidos grasos característicos de la fuente grasa consumida. Como resultado de estas adaptaciones, el grupo de ratas alimentadas con aceite de oliva virgen presentó los valores de hidroperóxidos y de sustancias reactivas al ácido tio-barbitúrico (TBARS) más bajos frente a los demás grupos experimentales. En cuanto a parámetros de funcionalidad mitocondrial, la dieta experimental con aceite de oliva virgen origina membranas mitocondriales con un potencial más alto y menos swelling. Por tanto, las células hepáticas de ratas alimentadas en esta grasa vegetal presentaron una función mitocondrial mejor. Esto resultados también son apoyados por parámetros referentes a morfología mitocondrial. El grupo alimentado con el aceite de oliva virgen mostró los valores más bajos para el área mitocondrial, además de una mayor densidad y circularidad, indicativo morfológico de mitocondrias más activas. Respecto al daño causado al ADN mitocondrial, nuestro resultados confirmaron que la ingestión de fuentes grasas poliinsaturadas generan un estrés oxidativo crónico que afecta al ADN mitocondrial, lo que se traduce en un aumento en la cantidad de deleciones en estas moléculas. Respecto a la Adriamicina, observamos que este fármaco induce importantes cambios morfológicos en las mitocondrias, lo que produce un efecto negativo en su funcionalidad. Particularmente, bajo nuestras condiciones experimentales la Adriamicina induce un estrés oxidativo agudo, responsable del establecimiento de mecanismos mitoptóticos con la dosis de 2.5 mg/kg/día y/o los apoptóticos con la dosis de 10 mg/kg/día. Según los resultados descritos, concluimos que una dieta basada en aceite de oliva virgen puede mejorar la resistencia mitocondrial de los hepatocitos a los efectos tóxicos del tratamiento con doxorubicina, hecho que refuerza el concepto de la importancia de la dieta en la atenuación de estos efectos tóxicos indirectos que derivan de la quimioterapia y su contribución hacia una mejora en la calidad de la vida de pacientes sometidos a esta terapia antitumoral.