Análisis del papel del sistema Kiss1/Kisspeptinas en el control de la función metabólica: estudios farmacológicos y de genómica funcional

Abstract

Esta Tesis Doctoral se ha dividido en tres bloques experimentales principales. En el bloque experimental 1, se ha evaluado las respuestas de parámetros metabólicos básicos a la administración central o periférica de Kp- 10 en ratones silvestres. Nuestros resultados mostraron, en primer lugar, que la administración repetida intracerebroventricular de Kp-10 indujo alteraciones detectables de diversos parámetros metabólicos, con un perfil claramente diferenciado en función del sexo. Así, en machos, la inyección repetida central de Kp-10 produjo una caída conjunta de la ingesta de alimentos, así como del gasto energético y la actividad locomotora, con una moderada elevación del RQ, indicativa de un cambio al uso predominante de carbohidratos como sustrato energético. Sin embargo, estas alteraciones no se tradujeron en cambios detectables en el peso y composición corporal, posiblemente por la supresión paralela de ingesta y consumo energético, ni en alteraciones de la homeostasis glucídica, con niveles de glucemia basal y respuestas en los test de tolerancia a la glucosa (GTT) y a la insulina (ITT) similares a las de ratones macho tratados con vehículo. Por el contrario, en ratones hembra, la inyección central repetida de Kp-10 no produjo cambios significativos en la ingesta de alimentos y causó un incremento del gasto energético y la actividad locomotora, que se asociaron a una tendencia a la disminución del peso corporal, principalmente a expensas de una modesta reducción de la masa magra. Adicionalmente, el tratamiento central con Kp-10 provocó una disminución de los niveles de glucemia basal, sin cambios detectables en las respuestas a GTT e ITT. Por otra parte, la administración periférica de Kp-10 no provocó cambios en ninguno de los parámetros analizados tanto en ratones macho como en hembras, a excepción de una ligera mejor en la resistencia a insulina. En el bloque experimental 2, a fin de profundizar en la definición de los efectos directos de las kisspeptinas sobre el metabolismo, diferenciándolos frente a aquellos derivados de sus acciones sobre la función gonadal, se ha llevado a cabo el análisis metabólico de un modelo de ratón con inactivación genética global del receptor de kisspeptinas, Gpr54, y con reinserción selectiva del receptor solo en neuronas GnRH, permitiendo así un rescate completo de la maduración puberal y de la función del eje gonadal. Nuestros resultados en ratones alimentados con dieta control detectaron una bajada consistente de peso corporal en los machos Gpr54-/-, posiblemente debido a la ausencia del efecto anabolizante de los andrógenos, mientras que las hembras Gpr54-/- mostraron un incremento del peso corporal, principalmente durante la etapa adulta, que a su vez está relacionado con un aumento en la adiposidad, que se manifiesta en un incremento de los niveles de leptina, así como con una disminución de la expresión génica de factores termogénicos, tales como UCP1 en el tejido adiposo marrón. Por su parte, los ratones Gpr54-/-Tg (rescatados, y por tanto con función gonadal preservada) mostraron un fenotipo similar a los controles en peso corporal a tiempo final. Sin embargo, en machos se detectó un perfil de peso intermedio que se hizo evidente en las primeras etapas del desarrollo. Igualmente, se analizaron los patrones de ingesta y se observó que, en machos, solo los ratones Gpr54-/- mostraron una supresión significativa de la ingesta, tanto en la fase de luz como en la fase oscura, mientras que los ratones Gpr54-/-Tg presentaron unos patrones de ingesta iguales a los controles. En hembras, la ingesta de las ratonas Gpr54-/- presentó una disminución significativa, tanto en la fase de luz como en oscuridad, al igual que en machos con KO global de Gpr54. Sin embargo, la ingesta también fue parcialmente suprimida solo en las hembras Gpr54-/-Tg, y no en los ratones macho rescatados. En cuanto al metabolismo de la glucosa, observamos un deterioro en la tolerancia a glucosa que fue detectable sólo en las hembras, siendo las hembras KO las que mostraron un mayor empeoramiento en el manejo de la glucosa, mientras que las hembras rescatadas presentaron un fenotipo intermedio entre las hembras KO y control. Además, nuestro estudio ha sido el primero en explorar el impacto de la manipulación de la señalización de kisspeptinas sobre el peso corporal y la respuesta metabólica en animales sometidos a diferentes insultos obesogénicos, como el HFD y la gonadectomía, este último en ratones hembra. Nuestros datos indican que la ausencia de la señalización de kisspeptinas a nivel global causa un deterioro exagerado de parámetros metabólicos clave tras la exposición a estas condiciones obesogénicas, con un aumento de la ganancia de peso corporal y de la masa grasa, una disminución de la masa magra y un empeoramiento de la tolerancia a la glucosa. Por último, en el bloque experimental 3 de esta Tesis, empleamos un modelo murino novedoso, generado por nuestro grupo, el ratón TaKKO, que presenta eliminación selectiva de la expresión del gen Kiss1 en células que expresan Tac2, y por ello en las neuronas KNDy del ARC, con el fin de dilucidar las posibles acciones metabólicas de las kisspeptinas producidas por esta población neuronal clave. Los ratones TaKKO mostraron un aumento significativo de la adiposidad a distintas edades del crecimiento, tanto en ratones macho como hembra, siendo más evidente dicho efecto en estas últimas. Por otra parte, la eliminación de la producción de kisspeptinas en neuronas KNDy del ARC no provoco cambios significativos en los patrones de ingesta en machos o hembras, si bien los ratones TaKKO de ambos sexos presentaron una tendencia (que no alcanzó la significación estadística) a una reducción de la ingesta, especialmente en la fase de oscuridad en hembras y en la ingesta acumulada en 24h en machos. Además, nuestros resultados evidencian una supresión del gasto energético en los ratones TaKKO, que fue significativa en machos, y que se asoció a una disminución del peso de BAT en ambos sexos, así como una disminución de la actividad locomotora selectivamente en las hembras TaKKO. Por último, nuestros análisis detectaron alteraciones sutiles en los perfiles de glucemia tras la sobrecarga de glucosa o insulina en ratones TaKKO, especialmente en machos, donde la ablación selectiva de kisspeptinas de las neuronas KNDy indujo una mejora moderada del manejo de glucosa tras la sobrecarga e incluso aumentó ligeramente la sensibilidad a insulina, al menos a determinados tiempos durante el GTT y el ITT.