Interacciones entre la hipoxia y la hipoglucemia en el cuerpo carotídeo y en las células pc12

Resumen

Los organismos superiores dependen de un aporte continuo de oxígeno y glucosa para su supervivencia. Cuando el aporte de estos parámetros en su medio interno no es el suficiente, se producen situaciones de hipoxia tisular o de hipoglucemia, perjudiciales para el organismo. Para corregirlas existen una serie de órganos quimiorreceptores sensibles a estas situaciones. Entre ellos están el cuerpo carotídeo (CC) y la médula adrenal (MA) neonatal, en los que se ha propuesto que son sensibles a ambos estímulos y por lo que son el objeto de estudio de este trabajo de tesis doctoral. Además estudiamos el efecto de la hipoglucemia y de las interacciones entre la hipoxia y la hipoglucemia en células PC12, ya que son células que se utilizan habitualmente como modelo de las células quimiorreceptoras (CQ) del CC y de las cromafines neonatales en estudios de quimiosensibilidad a la hipoxia. Para llevar a cabo este estudio, realizamos medidas de secreción de catecolaminas (CA) y de los niveles de calcio (Ca2+) citosólico en estos tres sistemas, utilizando distintos tipos de preparaciones. Las medidas de secreción de CA se llevaron a cabo por técnicas radioisotópicas en preparaciones de CC intactos en fresco y explantes. En cultivos primarios de CQ del CC y de células cromafines neonatales y en células PC12 aisladas o empaquetadas las medidas de secreción se realizaron por técnicas amperométricas. Además, en los cultivos primarios y en la preparación de células PC12 aisladas se midieron los niveles de Ca2+ citosólico por microfluorimetría utilizando el fluoróforo ratiométrico Fura-2-AM. En la parte de este trabajo de tesis doctoral correspondiente al estudio de la sensibilidad a la hipoglucemia y de las interacciones entre la hipoxia y la hipoglucemia en el CC, observamos en todas las preparaciones utilizadas que el CC no es sensible de manera directa a la aplicación de disoluciones deficitarias en glucosa. Cuando aplicamos simultáneamente estímulos de hipoxia y ausencia de glucosa, lo que observamos fue una gran potenciación de la respuesta secretora en los explantes cultivados durante 24 horas y también en los cultivos primarios. Es la preparación en fresco existía interacción positiva entre ambos estímulos pero que no llegaba a ser esa potenciación observada en las otras preparaciones. Esta potenciación no se debería a un déficit energético producido por la falta de glucosa, ya que se mantiene al suplementar las disoluciones libres de glucosa con piruvato sódico 10mM. A nivel del Ca2+ citosólico sin embargo, al aplicar simultáneamemte hipoxia y glucosa 0mM no se produce una potenciación del incremento de la señal de Ca2+, sino que en este caso el efecto es de sumación. Respecto a las células PC12, en este trabajo de tesis doctoral demostramos por primera vez que además de ser sensibles a la hipoxia, también son sensibles a la hipoglucemia a la que responden secretando CA de manera dosis-dependiente. Además, igual que observamos en las CQ del CC, cuando se aplican a la vez hipoxia e hipoglucemia existe una gran potenciación de la respuesta secretora, que tampoco se debe a un déficit energético. La secreción de CA inducida por la hipoglucemia y por la hipoxia-hipoglucremia depende de la entrada de Ca2+ extracelular fundamentalmente a través de canales de Ca2+ dependientes de voltaje de tipo L. Además, dentro de la cascada de transducción a la hipoxia, esta potenciación debe producirse en etapas anteriores a la inhibición de canales de K sensibles a oxígeno. Los cultivos primarios de células cromafines neonatales de rata son díciles de conseguir. Utilizamos varios protocolos de cultivo descritos por varios autores y modificados por nosotros, y conseguimos obtener células viables aunque solo en ocasiones observamos respuestas se secreción de CA y de incrementos de Ca2+ citosólico en respuesta a estímulos de hipoxia, hipoglucemia o ambos a la vez.. Esto hizo que no consiguiéramos utilizar de forma rutinaria ninguno de los protocolo de cultivo. Suplimos el uso de los cultivos primarios de células cromafines con el uso de las células PC12, que provenir de un tumor de MA comparten muchas de las características de las células cromafines y en las que los resultados obtenidos son consistentes con los obtenidos previamente en nuestro laboratorio en MA neonatal intacta de rata. Las conclusiones generales de este trabajo de tesis doctoral son las siguientes: - El CC no es sensible de manera directa a la hipoglucemia. - In vitro, a las 24 horas de cultivo de los CC, se produce una gran potenciación de la respuesta secretora hipóxica en condiciones de ausencia de glucosa que se mantine en cultivos primarios de CQ aisladas. - Las células PC12 son sensibles a la hipoglucemia de manera dosis-dependiente y además este estímulo potencia la respuesta secretora inducida por la hipoxia. - Las células PC12, además de utilizarse como modelo de las CQ del CC y de las células cromafines neonatales en estudios de quimiosensibilidad a la hipoxia, también pueden servir como modelo en estudios de quimiosensibilidad a la hipoglucemia.