Genetic engineering of the skeletal muscle to counteract insulin resistance and obesity

Resumen

La diabetis tipus 2 és la malaltia metabòlica més freqüent a tot el món. Malgrat que els tractaments farmacològics són útils en les primeres etapes de la malaltia, no han sigut capaços prevenir la pèrdua de control de la glucèmia a llarg termini. A més, aquests tractaments presenten efectes secundaris indesitjables. Per tant, el desenvolupament de nous tractaments per a la diabetis tipus 2 és avui en dia un gran repte per a la investigació científica. El desenvolupament de la teràpia gènica ha proporcionat una nova eina per al tractament de malalties humanes. No obstant això, no s'han desenvolupat fins ara tractaments de teràpia gènica per a la diabetis tipus 2. Un 90% de la diabetis tipus 2 és conseqüència d'un excés de pes. L'acumulació de triglicèrids en els teixits perifèrics està vinculada a l'aparició de resistència a la insulina i la reducció de la captació de glucosa, conduint a un disfunció de la cèl·lula ? i a la diabetis tipus 2. Per tant, promoure la captació de glucosa o l'oxidació d'àcids grassos podria prevenir el desenvolupament de la diabetis tipus 2. El múscul esquelètic juga un paper clau en l'homeòstasi de la glucosa i posseeix una gran capacitat d'utilitzar els àcids grassos per a la producció d'energia. És també un teixit ideal per a la transferència de gens, ja que és fàcilment accessible i permet ser transduït per una diversitat de vectors de teràpia gènica. En aquest estudi, per trobar una nova aproximació de teràpia gènica per a la diabetis tipus 2, vam transferir diversos gens amb la capacitat d'augmentar la captació de glucosa o la capacitat oxidativa del múscul esquelètic en un model de diabetis induïda per la dieta, mitjançant l'ús de vectors AAV. Els vectors AAV són segurs i permeten una expressió a llarg termini del transgen en el múscul esquelètic. En estudis previs hem demostrat en ratolins transgènics que l'augment de la fosforilació de la glucosa per la sobreexpressió muscular del Glucoquinasa (GCK) prevé l’obesitat induïda per dieta alta en lípids i la resistència a la insulina. En una primera aproximació, la sobreexpressió de GCK en els músculs esquelètics de ratolins adults alimentats en dieta alta en lípids, ha permès una reducció del 10% en el guany de pes corporal, juntament amb normoinsulinemia i una prevenció de la resistència a la insulina. El PGC1 ? és un regulador de la biogènesi mitocondrial i de la funció oxidativa en el múscul esquelètic. La seva expressió muscular està disminuïda en pacients diabètics tipus 2, el que suggereix la seva implicació en la patogènesis de la resistència a la insulina en aquest teixit. A més, la seva expressió incrementa la captació de glucosa en les cèl·lules del múscul esquelètic. Així, en la segona part d'aquest estudi, es sobreexpressa el PGC1? en els músculs esquelètics de ratolins adults alimentats en dieta alta en lípids, sol o en combinació amb GCK. La sobreexpressió de PGC1? ha conduït a una reducció del 10% del pes corporal. No obstant això, no ha evitat el desenvolupament de la resistència a la insulina. La co-sobreexpressió de PGC1? i GCK no ha previngut l'obesitat ni el desenvolupament de resistència a la insulina, abolint així els efectes beneficiosos observats amb la sobreexpressió de la GCK sola. En el múscul esquelètic, PPAR? és un factor de transcripció induïble per lligand, que promou l'oxidació d'àcids grassos. Després de la unió del lligand, PPAR? recluta coactivadors que permeten la transcripció dels seus gens diana. PGC1? és un d'aquests coactivadors. Així, en la tercera part d'aquest estudi, es sobreexpressa PPAR? sol o en combinació amb PGC1? en els músculs esquelètics de ratolins adults alimentats en dieta alta en lípids. La sobreexpressió de PPAR? no ha evitat el desenvolupament de l'obesitat o la resistència a la insulina. Per contra, la co-expressió de PPAR? i PGC1? ha comportat una reducció del 10% en el guany de pes corporal i una prevenció del desenvolupament de resistència a la insulina. A més, els músculs que sobreexpressen els dos gens presenten una major sensibilitat a la insulina i una reducció en l'acumulació d'àcids grassos. Per tant, la sobreexpressió muscular GCK o la co-sobreexpressió de PPAR? i PGC1?, podrien representar noves aproximacions potencials de teràpia gènica pel tractament de la diabetis tipus 2.