Estandarización y caracterización de un modelo celular de resistencia a la insulina

Abstract

La diabetes es una enfermedad metabólica de origen multifactorial que ha sido considerada la epidemia del siglo XXI. La mayor parte de los casos de diabetes corresponden a diabetes tipo 2, que se relacionan con obesidad y resistencia a la insulina, esta última entendida como una menor respuesta a la insulina por parte de las células y tejidos. El objetivo de este trabajo fue estandarizar y caracterizar a nivel molecular un modelo celular de resistencia a la insulina inducida farmacológicamente. Para ello se trabajó con células adiposas 3T3-L1, y se implementó un bioensayo colorimétrico para cuantificar el consumo de glucosa tanto basal como estimulado con insulina, el que sirvió de base para evaluar la resistencia inducida por diferentes fármacos. De cinco fármacos evaluados, se observó resistencia a la insulina sólo en respuesta a glucocorticoides. El tratamiento con dexametasona 10 μM por 24 y 48 horas, o con prednisolona ≥10 μM por 48 horas, disminuyó significativamente el consumo de glucosa estimulado por insulina, indicando resistencia a la insulina. El tratamiento con indinavir, olanzapina o peróxido de hidrógeno (100 μM por 24 y 48 horas) no afectó la respuesta a insulina. Interesantemente, olanzapina aumentó significativamente el consumo basal de glucosa a 24 y 48 h. La caracterización molecular de nuestro modelo se realizó a través de un análisis de proteómica cuantitativa tipo label free, el cual identificó 76 proteínas que se expresaron diferencialmente en las células con resistencia a insulina inducida por prednisolona (100 M por 48 horas) comparadas con las células control. De éstas, 56 aumentaron y 20 disminuyeron su expresión entre 1.25 y 5 veces, lo que nos permitió identificar por primera vez un grupo de proteínas cuya expresión se relacionaría con resistencia a la insulina inducida por prednisolona. Estas proteínas fueron: ACADSB, ACOT9, ATP6V1A, CKAP4, CTTN, DCAKD, EIF4A3, ESYT2, FKBP5, GSN, NMT1, PHGDH, PNPLA2, RBM14, SAMM50, SLC3A2, SRSF3, TUBA1A, SCD2, CAVIN1, ESYT1, LIPE, PKM, PLIN4, SPTBN1 y SUMO2. En conclusión, se estandarizó y caracterizó a nivel proteómico un modelo celular de resistencia a la insulina inducida con prednisolona en adipocitos 3T3-L1. Este modelo debería ser útil en la identificación de nuevas dianas moleculares implicadas en la respuesta y en la resistencia a la insulina, en la fisiopatología de la diabetes mellitus tipo 2, y en la búsqueda de nuevos fármacos.

Diabetes is a metabolic disease of multifactorial origin that has been considered the epidemic of the 21st century. Most cases of diabetes are type 2 diabetes, which are associated with obesity and insulin resistance, the latter understood as a lower response to insulin by cells and tissues. The objective of this work was to standardize and characterize at the molecular level a cellular model of pharmacologically induced insulin resistance. To do this, we worked with 3T3-L1 adipose cells, and a colorimetric bioassay was implemented to quantify both basal and insulin-stimulated glucose consumption, which served as the basis for evaluating resistance induced by different drugs. Out of five drugs evaluated, insulin resistance was observed only in response to glucocorticoids. Treatment with dexamethasone 10 μM for 24 and 48 hours, or with prednisolone ≥10 μM for 48 hours, significantly decreased the insulin-stimulated glucose consumption, indicating insulin resistance. Treatment with indinavir, olanzapine or hydrogen peroxide (100 μM for 24 and 48 hours) did not affect insulin response. Interestingly, olanzapine significantly increased baseline glucose consumption at 24 and 48 hours. The molecular characterization of our model was performed through a label-free quantitative proteomic analysis, which identified 76 proteins that were expressed differentially in cells with prednisolone-induced insulin resistance (100 M for 48 hours) compared to control cells. Of these, 56 increased and 20 decreased their expression between 1.25 and 5 times, which allowed us to identify for the first time a group of proteins whose expression would be related to prednisolone-induced insulin resistance. These proteins were: ACADSB, ACOT9, ATP6V1A, CKAP4, CTTN, DCAKD, EIF4A3, ESYT2, FKBP5, GSN, NMT1, PHGDH, PNPLA2, RBM14, SAMM50, SLC3A2, SRSF3, TUBA1A, SCD2, CAVIN1, ESYT1, LIPE, PKM, PLIN4, SPTBN1 y SUMO2. In conclusion, a cellular model of prednisolone-induced insulin resistance in 3T3-L1 adipocytes was standardized and characterized at the proteomic level. This model should be useful in identifying new molecular targets involved in insulin response and resistance, in the pathophysiology of type 2 diabetes mellitus, and in the search for new drugs.