La producción de especies reactivas de oxígeno en respuesta a la suplementación con glutatión y el ejercicio agudo (DIMITOS)

Producción de ROS en respuesta a la suplementación con glutatión:

Hoy en día, 387 millones de personas en todo el mundo padecen DT2 y se espera que este número aumente a 592 millones en 2035. El músculo esquelético es responsable del ~75 % de la absorción total de glucosa, lo que hace que el músculo esquelético sea el tejido cuantitativamente más importante en lo que respecta a la resistencia a la insulina (1). Se ha sugerido que el estrés oxidativo puede representar un posible factor causal en la fisiopatología de la resistencia a la insulina del músculo esquelético. El vínculo entre las ROS y la resistencia a la insulina del músculo esquelético se ha establecido tanto in vitro como in vivo (2, 3), pero pocos estudios han medido realmente la producción de ROS en el músculo esquelético de pacientes con DT2 (4-6). Las mitocondrias son una fuente de ROS y también un objetivo importante del daño oxidativo (7). El sistema de defensa mitocondrial contra el estrés oxidativo se basa en antioxidantes endógenos. El glutatión (GSH) es el antioxidante endógeno más abundante en la célula y, por lo tanto, un protector crucial contra el estrés oxidativo y la resistencia a la insulina (8). Apoyando esto, los pacientes con DT2 tienen un nivel reducido de GSH y un nivel elevado de GSH oxidado (GSSG) en plasma (9) y se informa que los sujetos resistentes a la insulina tienen una producción de ROS mitocondrial aumentada, así como una relación GSH/GSSG reducida en músculo esquelético en comparación con controles sanos (3). Además, se ha encontrado que la infusión de glutatión durante 1 h aumenta la captación de glucosa en pacientes con DT2 en ~25 % y mejora el entorno redox, como se refleja en una mayor relación GSH/GSSG en plasma; efectos que no se observaron en los controles sanos (10). Hasta donde sabemos, nunca se ha investigado el efecto de la suplementación oral prolongada con GSH sobre la sensibilidad a la insulina del músculo esquelético y la producción de ROS mitocondrial en pacientes con DT2.

Pregunta de investigación 1: ¿La suplementación oral con GSH mejora la sensibilidad a la insulina del músculo esquelético en pacientes con DT2 y controles sanos? Y si es así, ¿puede vincularse este efecto a un estado redox más beneficioso en la célula muscular? Hipótesis: La suplementación oral con GSH mejorará la sensibilidad a la insulina del músculo esquelético en pacientes con DT2 y este efecto estará relacionado con una producción reducida de ROS mitocondriales en el músculo esquelético.

Producción de ROS en respuesta al ejercicio agudo:

El ejercicio agudo induce un marcado aumento en la transcripción del coactivador 1α del receptor activado por el proliferador de peroxisomas (PGC-1α) (11) y, por lo tanto, se cree que el PGC-1α desempeña un papel clave en la biogénesis mitocondrial inducida por el entrenamiento (12 ). La contracción de las células del músculo esquelético de rata aumenta la producción de ROS y la expresión del ARNm de PGC-1α, pero en presencia de antioxidantes, la producción de ROS se reduce y se suprime el aumento del ARNm de PGC-1α (13). Además, el ejercicio combinado con alopurinol (un inhibidor de la producción de ROS) atenúa severamente la magnitud del aumento del ARNm de PGC-1α inducido por el ejercicio en ratas, en comparación con el ejercicio solo (14). Estos hallazgos sugieren que PGC-1α, al menos en parte, está regulado a través de un mecanismo que involucra a ROS. Además, se ha sugerido que ROS regula PGC-1α a través de la activación de la proteína quinasa activada por AMP (AMPK) (15). Curiosamente, los sujetos con resistencia a la insulina tienen una menor actividad de AMPK estimulada por el ejercicio, en comparación con los controles delgados (16, 17), lo que podría explicar la atenuación de la biogénesis mitocondrial inducida por el entrenamiento observada en algunos pacientes con DT2 (5, 17, 18), pero no todos (19). No se sabe si la producción de ROS está implicada en una respuesta de entrenamiento anormal. Nuestro conocimiento actual de ROS en respuesta al ejercicio agudo se deriva de estudios en animales y células, y ningún estudio, hasta donde sabemos, investigó el vínculo entre ROS y la biogénesis mitocondrial en pacientes con DT2 en respuesta al ejercicio agudo.

Pregunta de investigación 2: ¿El aumento de la producción de ROS inducido por el ejercicio requerido para una respuesta de biogénesis mitocondrial difiere entre pacientes con DT2 y controles sanos? Si es así, ¿el ejercicio de baja intensidad reduce la producción transitoria de ROS y, por lo tanto, da como resultado una mayor respuesta de biogénesis mitocondrial en pacientes con DT2, en comparación con el ejercicio de alta intensidad? Hipótesis: considerando la condición patológica del músculo esquelético T2D (es decir, alto nivel crónico de ROS), se plantea la hipótesis de que una menor intensidad de ejercicio, que conduce a una menor producción de ROS estimulada por el ejercicio, es un estímulo más óptimo (es decir, no demasiado alto) para la biogénesis mitocondrial en pacientes con DT2.

Material y metodología:

Se reclutarán para el estudio 20 pacientes con DT2 (no dependientes de insulina) y 20 controles sanos. Los dos grupos serán emparejados en edad, peso y consumo máximo de oxígeno (VO2 max).

Enfoque del estudio: El estudio es un ensayo aleatorizado doble ciego controlado con placebo.

En cada asistencia al laboratorio (excepto el día de la selección), se pide a los sujetos que:

• Informar al laboratorio en ayunas nocturnas
• Abstenerse de alcohol y actividad física 24 horas antes de cada día de estudio.
• Repetir la misma dieta que prescribe el cuestionario de recuerdo de 24 horas adjunto (también se pide a los sujetos que completen un cuestionario de recuerdo de la dieta de 24 horas en su primera visita al laboratorio)

Selección: antes de que los sujetos se incluyan en el estudio, se realizará un examen clínico estándar, que incluye antecedentes médicos, hemoglobina glucosilada (HbA1c) y ECG.

Si se incluye en el estudio, los sujetos se someten a 3 días experimentales antes y después de la intervención.

Día de prueba 1:

• Escaneo de absorciometría de rayos X de energía dual para medir la composición corporal,
• Prueba de ejercicio incremental para determinar la intensidad del ejercicio que provoca la máxima oxidación de grasas (prueba Fatmax)
• Prueba de esfuerzo incremental hasta el agotamiento para determinar el VO2 máx.

Día de prueba 2:

• Biopsias musculares de vasto lateral (basal, inmediatamente después del cese del ejercicio y después de 90 min de recuperación)

• Pruebas de esfuerzo agudo en bicicletas ergométricas al 70% del VO2 máx (intensidad moderada) o al 50% del VO2 máx (intensidad baja). Las dos pruebas de ejercicio se igualarán por la cantidad total de trabajo (kJ).

  10 sujetos con DT2 y 10 sujetos de control se aleatorizan para cada prueba de ejercicio.

Día de prueba 3:

• Medición de la tasa metabólica en reposo por capota (basal y durante el pinzamiento)
• Prueba de tolerancia a la glucosa intravenosa
• Pinza hiperinsulinémica euglucémica

Después de los días experimentales, los sujetos se aleatorizan para recibir suplementos de placebo o GSH y se les indica que consuman 1000 mg de GSH/día o placebo diariamente (2 tabletas por la mañana y 2 tabletas por la noche) durante 4 semanas.

Consideraciones estadísticas:

La comparación de los grupos o de las intervenciones se realizará mediante una prueba ANOVA de una o dos vías con medidas repetidas, según corresponda. Con base en la variación mostrada en estudios previos, se esperaba una potencia del 80% y un nivel de significancia de P