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Interacciones entre el proceso inflamatorio y nutrición de hierro en sujetos obesos y/o diabéticos tipo 2. Mónica Andrews, Miguel Arredondo. Laboratorio de Micronutrientes. INTA. Universidad de Chile. Financiamiento: Beca Ciencias Básicas SOCHED 2010 FONDECYT: 1085173. Factores Ambientales. - PowerPoint PPT Presentation
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Interacciones entre el proceso inflamatorio y nutrición de hierro en
sujetos obesos y/o diabéticos tipo 2
Mónica Andrews, Miguel Arredondo.Laboratorio de Micronutrientes. INTA. Universidad de Chile
Financiamiento: Beca Ciencias Básicas SOCHED 2010FONDECYT: 1085173
Factores Ambientales
Factores No Modificables
Factores Genéticos
pO2
Hipoxia
Inflamación
Trayhurn et al, 2004. Br J Nutr. 92:347-355Hintze KJ et al, 2010. Biol Trace Elemn Res.
INFLAMACIÓN
HIPOXIA
NF-kB
TNF-ɑ IL-6
Aumento proteínas fase aguda
Resistencia periférica a la insulina
Disminución adiponectina
Resistencia a la insulina hepática
Redistribución del hierro corporal
1) Trayhurn et al, 2004. Br J Nutr. 92:347-3552) Hintze KJ et al, 2010. Biol Trace Elemn Res.3) Aso Y et al, 2010.Diabetes Res Clin Pract. 90(3):250-5
OBESIDAD DIABETES
FERRITINA
• Sun et al, 2008. Endocrinol Metab. Elevados niveles de ferritina se asociaron a mayor riesgo de desarrollo de DMT2 en población China de mediana edad, independiente de la presencia de obesidad. • Fumeron et al, 2006. Diabetes Care. Niveles de ferritina sérica fue un factor predictivo independiente del incremento de los niveles de insulina plasmática en 3 años en población francesa.
• Ford et al, 1999. Diabetes Care. Datos NHANES reportaron una asociación positiva entre IMC y los niveles de ferritina sérica en hombres y mujeres.
HEPCIDINA
Fernández-Real et al, 2009. J Clin Endocrinol Metab. Reportó niveles aumentados de hepcidina y prohepcidina en sujetos con intolerancia a la glucosa.
Jiang et al. 2011. Diabetes Research. Encontró altos niveles de hepcidina en pacientes DMT2, los que se correlacionaban positivamente con los niveles de ferritina e IL-6.
HEPCIDINA
Alteración de la movilización del Hierro: Enterocito
Macrófagos
Disminución de la captación del Hierro
Estado Proinflamatorio Crónico
Anemia de la Inflamación
Ferritina
Saturación de transferrina
Hipoferremia
Sobrecarga de hierro en macrófagos
Nemeth et al, 2006. Annu Rev Nutr. 26:323-342Ganz et al, 2009 Semin Hematol. 46(4):387-393
IL-6TNF-αIL-1
Hep
Hep
Hep
Hep
FtFt
FtFt
Ferroportina
Fe 2+
Fe 2+
Fe 2+Fe 2+
Fe 2+
Fe 2+ Fe
2+
Fe 2+
Fe 2+
Fe 2+
Fe 2+
Fe
Ferritina
Toledano et al. 2009 Am J Emerg Med. 27:761-764Zafón et al, 2010. Obes rev. 11(4):322-328Nemeth et al, 2006. Annu Rev Nutr. 26:323-342
IL-1
Hep
IL-6
IL-6
IL-6 TNF-αTNF-α
Entonces……
pO2
pO2
pO2pO2
pO2
pO2 pO2pO2
HIF-1α
TNF-α MIFIL-6
Angiogenesis
IRS Tir
Ser
Glut-4
Fos tir
GK
Hep
Ft
Hepcidina
Fe 2+
Fe 2+
Fe 2+
Fe 2+
Fe 2+
ROS
Glucosa
Mfn2Mfn2
ROS
pO2
TNF-αIL-6
NF-kB
Caracterizar el metabolismo del hierro, del
estado proinflamatorio y de la actividad
mitocondrial en Células Mononucleares Periféricas
(CMPs) de sujetos obesos con y sin diabetes tipo 2
con inflamación crónica leve.
OBJETIVO GENERAL
OBJETIVO ESPECÍFICOS
Caracterizar a sujetos obesos y diabéticos tipo 2 con
parámetros bioquímicos (glicemia, perfil lipídico, PCR)
y de nutrición de hierro (hierro sérico, ferritina sérica,
receptor de transferrina).
Determinar el contenido de hierro intracelular en
CMPs de sujetos obesos con y sin diabetes tipo 2
desafiadas con distintas concentraciones de Fe y/o
glucosa.
Medir la abundancia relativa de los RNAm de los
genes de HIF-1, Hepcidina, NFkB, Mitofusina 2, IL-6 y
TNFα de CMPs de sujetos obesos con y sin diabetes
tipo 2.
MATERIALES Y
MÉTODOS
Metodología: Estudio Clínico
30 Controles (CN)
30 Obesos (OB)
30 Obesos diabéticos (DMOB)
Tamaño muestral:
Frecuencia de obesidad y diabetes
Poder de 80%
α = 0.05
Criterios de Inclusión
Individuos de sexo masculino, > 40 años, sin ingesta de suplementos de hierro.
IMC < 28 kg/mt2
Circunferencia Abdominal < 100 cm,
Glicemias en ayunas < 100 mg/dl
IMC mayor a 30 kg/mt2
Circunferencia Abdominal > 102 cm
Obesos: glicemia en ayunas < a 126 mg/dl
Criterios de exclusión
Sujetos vegetarianos, bajo tratamiento farmacológico
para disminuir de peso, tratamiento con IECAs o
bloqueadores de los canales de calcio o aspirina,
poseer más de 3 criterios de síndrome metabólico
según ATP III, y PCRhs > 3 mg/l
Diabéticos: Uso de insulina
Diabéticos y Obesos: Uso de IECAs, bloqueadores de
los canales de calcio o aspirina. Poseer antecedentes
de IAM, angina pectoris o by pass coronario.
En ambos grupos ser vegetarianos
30 ml de sangre
Parámetros Bioquímicos y
nutrición de hierro (12 ml )
Cultivos de CMPs
(18 ml)
Glicemia
Insulina
Perfil lipídico: VLDL, LDL, HDL, TG
PCR Fe sérico
Ft sérica
RTf
Actividad Hem oxigenasa
RNA
Contenido de hierro
Gradiente de Ficoll
Medio RPMI por 20 horas
Hierro 5 µM
Hierro 40 µM
Glu 20 mM + Fe 5 µM
Determinación de Fe
RNA
Obtención de CMPs
Resultados
Controlesn= 30
Obesosn= 30
Diabéticosn= 30
P
Edad (años) 51.6 ± 8.7 52.7 ± 8.1 54.7± 5.9 NS
Peso (Kg) 72.7 ± 5.7 99.1 ± 17.3 ** 92.3 ± 6.7 ** p< 0.0001
IMC (Kg/mt2) 25.8 ± 1.6 34.2 ± 4.5 ** 31.9 ± 1.8 ** p< 0.01
Cir. Abdominal (cm) 91.6 ± 4.3 110.9 ± 11.7** 106.6 ± 6.9** p< 0.0001
Presión sistólica (mmHg) 128.4 ± 16.6 132.8 ± 17.2 148.1 ± 27.5 * p< 0.05
Presión diastólica (mmHg) 84.3 ± 15.9 83.0 ± 8.5 84.5 ± 10.2 NS
Glicemia basal (mg/dl) 85.2 ± 9.8 99.9 ± 13.9 183.4 ± 85.6 ** p< 0.01
Glicemia pp (mg/dl) 87.7 ± 26.9 129.4 ± 65.1 p<0.01
Insulina basal (ng/dl) 6.5 ± 2.9 20.2 ± 30.4** 20.8 ± 10.9** p< 0.01
Colesterol Total (mg/dl) 183.5 ± 34.6 189.9 ± 35.7 198.3 ± 51.8 NS
HDL (mg/dl) 33.9 ± 9.7 30.9 ± 5.9 31.1 ± 9.2 NS
LDL (mg/dl) 116.7 ± 24.8 120.7 ± 23.9 124.9 ± 54.8 NS
Triglicéridos (mg/dl)* 164.7 (59.9-356.0)
191.1(55.9-856.7)
243.6 (86.7-968.9)
NS
Tabla N°1Características generales de la población estudiada.
ANOVA de una vía * p< 0.05; ** p<0.01
Objetivo 1: Caracterizar a sujetos obesos y diabéticos tipo 2 con parámetros bioquímicos (glicemia,
perfil lipídico, PCR) y de nutrición de hierro (hierro sérico, ferritina sérica, receptor de transferrina).
* Datos expresados como promedio geométrico, entre paréntesis los rangos
Controlesn= 30
ObesosN= 30
Diabéticosn= 30
P
Hemoglobina (g/dl) 16.3 ± 1.0 16.1 ± 1.0 15.0 ± 1.8 NS
Hematocrito (%) 45.7 ± 2.3 46.6 ± 2.5 41.8 ± 6.6 NS
Ferritina sérica (µg/L)1 42.8 (10.7-102.2)
67.5 (35.6-111.7)
95.5 (45.8-150.3)**
p<0.01
Fe total (µg/dl) 99.7.0 ± 26.7 108.0 ± 25.0 80.2 ± 31.1 NS
TIBC (µg/dl) 327.4 ± 42.1 332.5 ± 42.3 343.9 ± 54.9 NS
Saturación transferrina (%) 30.4 ± 8.0 31.9 ± 6.8 23.3 ± 7.9 * p<0.05
Receptor Transferrina (µg/dl) 2.7 (0.5-5.4)
3.1(2.8-4.5)
4.1 (2.2-5.9)
NS
TBI (mg/Kg) 4.0 ± 1.2 7.4 ± 1.0** 7.4 ± 0.5** p<0.01
PCR hs (µg/dl)1 1.1 ( 0.0 – 6.1)
3.0 (0.0-11.8)
4.1 (2.2-11.9) **
p<0.01
Tabla N°2Caracterización de la nutrición de hierro y del estado pro-inflamatorio de
controles, DMOB y obesos. ANOVA de una vía * p<0.05; ** p<0.01.
1 Datos expresados como promedio geométrico, entre paréntesis los rangos
Figura Nº 1Concentración de hierro intracelular de CMPs de controles, pacientes DMT2 y obesos, expuestas
a distintas concentraciones de hierro y/o glucosa. A) Controles; B) Pacientes obesos; C) Pacientes DMOB.
(ANOVA de una vía, *denotan diferencias significativas p<0.05. **P<0.01)
Objetivo 2: Determinar el contenido de hierro intracelular en CMPs de sujetos obesos con y sin diabetes
tipo 2 desafiadas con distintas concentraciones de Fe y/o glucosa.
Figura Nº 2: Expresión del RNAm de HIF en CMPs. A) controles; B) Obesos; C) Diabéticos expuestas a distintas concentraciones de hierro y/o glucosa; D) condiciones basales; E) CMPs con 40 μM Fe; F) CMPs con 20 mM Gluc; G) Db Anémicos basales; H) Db Anémicos 40 μM Fe; I) Db Anémicos 20 mM Gluc.
(ANOVA de una vía, *denotan diferencias significativas p<0.05, **p<0.01, ***p<0.0001); T test para diferencias entre DM anémicos y no anémicos
A B C
D E F
G H I
Figura Nº 3: Expresión del RNAm de Hepcidina en CMPs. A) controles; B) Obesos; C) Diabéticos expuestas a distintas concentraciones de hierro y/o glucosa; D) condiciones basales; E) CMPs con 40 μM Fe; F) CMPs con 20 mM Gluc; G) Db Anémicos basales; H) Db Anémicos 40 μM Fe; I) Db Anémicos 20 mM Gluc.
(ANOVA de una vía, *denotan diferencias significativas p<0.05, **p<0.01, ***p<0.0001); T test para diferencias entre DM anémicos y no anémicos
A B C
D E F
G H I
Figura Nº 4: Expresión del RNAm de NF-kB en CMPsA) controles; B) Obesos; C) Diabéticos expuestas a distintas concentraciones de hierro y/o glucosa; D) condiciones basales; E) CMPs con 40 μM Fe; F) CMPs con 20 mM Gluc; G) Db Anémicos basales; H) Db Anémicos 40 μM Fe; I) Db Anémicos 20 mM Gluc.
(ANOVA de una vía, *denotan diferencias significativas p<0.05, **p<0.01, ***p<0.0001); T test para diferencias entre DM anémicos y no anémicos
A B C
D E F
G H I
Figura Nº 5: Expresión del RNAm de IL-6 en CMPs. A) controles; B) Obesos; C) Diabéticos expuestas a distintas concentraciones de hierro y/o glucosa; D) condiciones basales; E) CMPs con 40 μM Fe; F) CMPs con 20 mM Gluc; G) Db Anémicos basales; H) Db Anémicos 40 μM Fe; I) Db Anémicos 20 mM Gluc.
(ANOVA de una vía, *denotan diferencias significativas p<0.05, **p<0.01, ***p<0.0001); T test para diferencias entre DM anémicos y no anémicos
A B C
D E F
G H I
Figura Nº 6: Expresión del RNAm de TNF-α en CMPs. A) controles; B) Obesos; C) Diabéticos expuestas a distintas concentraciones de hierro y/o glucosa; D) condiciones basales; E) CMPs con 40 μM Fe; F) CMPs con 20 mM Gluc; G) Db Anémicos basales; H) Db Anémicos 40 μM Fe; I) Db Anémicos 20 mM Gluc.
(ANOVA de una vía, *denotan diferencias significativas p<0.05, **p<0.01, ***p<0.0001); T test para diferencias entre DM anémicos y no anémicos
A B C
D E F
G H I
Figura Nº 7: Expresión del RNAm de Mfn-2 en CMPs. A) controles; B) Obesos; C) Diabéticos expuestas a distintas concentraciones de hierro y/o glucosa; D) condiciones basales; E) CMPs con 40 μM Fe; F) CMPs con 20 mM Gluc; G) Db Anémicos basales; H) Db Anémicos 40 μM Fe; I) Db Anémicos 20 mM Gluc.
(ANOVA de una vía, *denotan diferencias significativas p<0.05, **p<0.01, ***p<0.0001); T test para diferencias entre DM anémicos y no anémicos
A B C
D E F
G H I
Figura Nº 8: Expresión del RNAm de TLR-2 en CMPs. A) controles; B) Obesos; C) Diabéticos expuestas a distintas concentraciones de hierro y/o glucosa; D) condiciones basales; E) CMPs con 40 μM Fe; F) CMPs con 20 mM Gluc; G) Db Anémicos basales; H) Db Anémicos 40 μM Fe; I) Db Anémicos 20 mM Gluc.
(ANOVA de una vía, *denotan diferencias significativas p<0.05, **p<0.01, ***p<0.0001); T test para diferencias entre DM anémicos y no anémicos
A B C
D E F
G H I
Figura Nº 9: Expresión del RNAm de TLR-4 en CMPs. A) controles; B) Obesos; C) Diabéticos expuestas a distintas concentraciones de hierro y/o glucosa; D) condiciones basales; E) CMPs con 40 μM Fe; F) CMPs con 20 mM Gluc; G) Db Anémicos basales; H) Db Anémicos 40 μM Fe; I) Db Anémicos 20 mM Gluc.
(ANOVA de una vía, *denotan diferencias significativas p<0.05, **p<0.01, ***p<0.0001); T test para diferencias entre DM anémicos y no anémicos
A B C
D E F
G H I
Figura Nº 10Correlación entre los niveles plasmáticos de PCR (μg/dl) y ferritina (μg/L)
A) diabéticos, B) Obesos, C) Controles
Figura Nº 11Correlación entre IMC (Kg/mt2) y niveles plasmáticos de ferritina (μg/L)
A) diabéticos, B) Obesos, C) Controles
Figura Nº 12Correlación entre HOMA y ferritina (μg/L) en sujetos obesos
Tabla Nº3Correlación entre IMC, PCR y Ferritina y la abundancia relativa de los RNAm de
Hepcidina, Nf-Kb, IL-6 y Mfn-2 de sujetos DMT2
Tabla Nº4Correlación entre IMC, PCR y Ferritina y la abundancia relativa de los RNAm de
Hepcidina, Nf-Kb, IL-6 y Mfn-2 de sujetos Obesos
TLR-2TLR-4
IL-6 IL-1TNF-α
Nf-Kb
Diabetes
H de CAGS
ROS
IL-6 TNF-α
Hepcidina
Fe
Fe
Fe
Fe
Fe
NFkB
ROS
P
Fe
Fe
Mfn-2Mfn-2 Mfn-2Mfn-2
ROS AGEs
Inflamación
FosforilaciónOxidativa
1. En los pacientes diabéticos obesos se observó un perfil inflamatorio dado por PCRus mayor que en los obesos y en controles. Esto fue reafirmado por la mayor expresión de genes asociados a la inflamación.
2. Tanto el estímulo con Fe como con glucosa produjo una mayor expresión de Nf-Kb y de TLR-2 en diabéticos obesos y en obesos, lo que indujo a una mayor abundancia que genes efectores como IL-6, TNF-α y Hepcidina.
3. Tanto en diabéticos obesos como en obesos se encontró una disminuida expresión de Mfn-2, lo que podría sugerir alteraciones en la actividad mitocondrial de estos sujetos
Conclusiones
GRACIAS
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