Ejercicio Voluntario y su Impacto en la Resistencia a la Insulina: Estudio en Ratas OLETF
Introducción
Este estudio investiga el efecto del ejercicio voluntario sobre la resistencia a la insulina y el estrés oxidativo en ratas OLETF, un modelo animal de diabetes tipo 2. Se analiza la señalización de insulina, la S-nitrosilación de proteínas clave y los marcadores de estrés oxidativo en el hígado.
Metodología
Se utilizaron ratas LETO (control) y ratas OLETF (diabéticas). Las ratas OLETF presentan una mutación en el receptor de colecistoquinina, lo que induce hiperfagia y obesidad. Ambos grupos se dividieron en sedentarios y con acceso a ejercicio voluntario. Se evaluaron:
- Glucosa sanguínea e insulina plasmática.
- Índice HOMA-IR (evaluación de la resistencia a la insulina).
- Expresión del gen iNOS (óxido nítrico sintasa inducible).
- S-nitrosilación de AKT e IRS1 (proteínas clave en la señalización de insulina) mediante el método «Biotin-Switch».
- Niveles de glutatión reducido y oxidado.
- Expresión de genes lipogénicos y niveles de triglicéridos en hígado.
- Fosforilación de JNK (proteína quinasa activada por estrés).
- Fosforilación de AKT en respuesta a la insulina.
Resultados y Discusión
Figura 1: Efectos del Ejercicio en Parámetros Metabólicos
A: Glucosa Sanguínea:
- Las ratas OLETF sedentarias mostraron niveles elevados de glucosa en comparación con las LETO.
- El ejercicio voluntario redujo significativamente la glucosa en las ratas OLETF, sin diferencias significativas con las LETO con ejercicio.
B: Insulina Plasmática:
- Las ratas OLETF sedentarias presentaron hiperinsulinemia (niveles elevados de insulina), indicativo de resistencia a la insulina.
- El ejercicio disminuyó significativamente los niveles de insulina en las ratas OLETF.
C: Índice HOMA-IR:
- Las ratas OLETF sedentarias mostraron un HOMA-IR elevado, confirmando la resistencia a la insulina.
- El ejercicio redujo significativamente el HOMA-IR en las ratas OLETF, indicando una mejora en la sensibilidad a la insulina.
Figura 2: S-Nitrosilación y Señalización de Insulina
A: Expresión de iNOS:
- El ejercicio disminuyó la expresión del gen iNOS en el hígado, sugiriendo una reducción en la producción de óxido nítrico (NO).
B: S-Nitrosilación de AKT:
- Se utilizó el método «Biotin-Switch» para evaluar la S-nitrosilación de AKT.
- La S-nitrosilación de AKT aumentó en ratas diabéticas sedentarias y disminuyó con el ejercicio. La S-nitrosilación inhibe la actividad de AKT.
Metodología del «Biotin-Switch»:
- En presencia de ácido ascórbico (reductor), la AKT S-nitrosilada reacciona con un compuesto (biotina-HPDP), formando un complejo biotina-proteína.
- Se utiliza estreptavidina para capturar las proteínas biotiniladas.
- Se realiza una inmunoprecipitación y Western Blot para visualizar la AKT biotinilada (originalmente S-nitrosilada).
C: S-Nitrosilación de IRS1:
- La S-nitrosilación de IRS1 también aumentó en ratas diabéticas sedentarias y disminuyó con el ejercicio, mejorando la señalización de insulina.
Figura 3: Estrés Oxidativo y Glutatión
- Glutatión Reducido (GSH): No hubo cambios significativos entre los grupos.
- Glutatión Oxidado (GSSG): Aumentó en ratas diabéticas sedentarias y disminuyó con el ejercicio.
- Cociente GSH/GSSG: Disminuyó en ratas diabéticas sedentarias, indicando mayor estrés oxidativo. El ejercicio tendió a aumentar este cociente, aunque no significativamente.
Figura 4: Lipogénesis y Activación de JNK
- Triglicéridos Hepáticos: Aumentados en ratas diabéticas sedentarias y disminuidos con el ejercicio.
- Expresión de Genes Lipogénicos: Aumentada en ratas diabéticas sedentarias y disminuida con el ejercicio.
- Fosforilación de JNK: Aumentada en ratas diabéticas sedentarias (indicando activación por estrés) y disminuida significativamente con el ejercicio.
- IRS-1 Se analizaron los niveles totales y fosforilados de IRS-1. Los niveles totales no variaron, pero los niveles de IRS-1 fosforilado si mostraron diferencias.
- Se utilizó actina como control de carga.
Figura 5: Fosforilación de AKT en Respuesta a la Insulina
- Se evaluó la fosforilación de AKT en treonina 308 y serina 473 en respuesta a la insulina.
- La fosforilación de AKT fue mayor en las ratas con ejercicio en comparación con las sedentarias, confirmando que el ejercicio mejora la sensibilidad a la insulina en el hígado.
- Los niveles totales de AKT no cambiaron, solo los de fosfo-AKT.
Conclusiones
El ejercicio voluntario revierte la resistencia a la insulina en el hígado de ratas diabéticas OLETF. Los mecanismos involucrados incluyen:
- Disminución de la S-nitrosilación de AKT e IRS1.
- Reducción del estrés oxidativo (disminución de GSSG).
- Disminución de la activación de JNK.
- Mejora en la fosforilación de AKT en respuesta a la insulina.
- Disminución de la lipogénesis hepática.
Estos hallazgos sugieren que el ejercicio puede ser una estrategia terapéutica efectiva para mejorar la sensibilidad a la insulina y reducir el estrés oxidativo en condiciones de diabetes tipo 2.