Influencia del estada inflamatorio sobre la respuesta del eje adipo-vascular a los estrógenos en el síndrome metabólico

Abstract

[spa] Son muchas las evidencias a favor del papel protector de los estrógenos frente al desarrollo de la obesidad y sus complicaciones, lo que explicaría la menor prevalencia de estas patologías en mujeres premenopáusicas en comparación con los hombres de la misma edad. En cambio, con la menopausia, la incidencia de comorbilidades asociadas al estado obeso aumenta en las mujeres, superando incluso la de los hombres. Estudios realizados por nuestro grupo de investigación, en ratas hembra controles, han puesto de manifiesto que la depleción hormonal induce disfunción mitocondrial y estrés oxidativo, y que la suplementación con estradiol ejerce efectos protectores en el tejido adiposo y en diversos tejidos. No obstante, existen algunos indicios de que con la diabetes la prevalencia del Síndrome Metabólico es similar en mujeres premenopáusicas y postmenopáusicas. Teniendo en cuenta estos antecedentes y la posibilidad de que los estrógenos aumenten el riesgo de enfermedad cardiovascular en el Síndrome Metabólico, el objetivo general de esta tesis doctoral se ha centrado en investigar el papel de los estrógenos, en concreto el estradiol, sobre la asociación causa-efecto entre la disfunción del tejido adiposo visceral y la patología cardiovascular en el contexto del Síndrome Metabólico y la menopausia. Para ello, se han combinado estudios in vivo, ex vivo e in vitro. En ratas hembra ZDF obesas y diabéticas, se ha utilizado la ovariectomía como herramienta efectiva de depleción hormonal para simular la condición de menopausia. Se han obtenido medios condicionados a partir del cultivo de explantes de tejido adiposo blanco gonadal de las ratas ZDF, que se han utilizado para dilucidar si los efectos del secretoma del tejido sobre las células endoteliales HUVEC variaba en función del estatus hormonal del animal. Los experimentos in vitro han permitido estudiar los efectos directos del estradiol y la adiponectina sobre la funcionalidad de las células endoteliales HUVEC en función del estado de inflamación. Los resultados obtenidos en la presente tesis doctoral ponen de manifiesto que los estrógenos, concretamente el estradiol, perderían sus acciones protectoras en la diabesidad. La ovariectomía induce un descenso de la glucemia y una mejora de la tolerancia a la glucosa, así como de la sensibilidad a la insulina y del índice aterogénico. A nivel de tejido adiposo gonadal, la depleción hormonal provoca una expansión controlada y más saludable que se traduce en una menor inflamación, así como en una estimulación de la función mitocondrial, con un incremento de la capacidad antioxidante. Por el contrario, el estradiol promueve una expansión más hipertrófica del tejido, con una pobre vascularización que se asocia a una mayor tasa de muerte celular e hipoxia junto con un incremento en la infiltración de macrófagos. Además, a nivel mitocondrial, la suplementación de las ratas ovariectomizadas con estradiol revierte los efectos beneficiosos que se habían observado con la depleción hormonal. 26 Hemos constatado que la disfunción del tejido adiposo en el estado obeso y diabético, a través de su secretoma, tiene efectos perjudiciales sobre el sistema vascular. Interesantemente, las células endoteliales HUVEC inflamadas, cultivadas con el medio condicionado procedente de los explantes de tejido adiposo de las ratas ovariectomizadas, presentaron una mejora de su función mitocondrial y endotelial, atenuando la respuesta inflamatoria de las células HUVEC al TNFα. La adiponectina es una adipocina candidata a ser mediadora de los efectos del secretoma del tejido adiposo sobre las células endoteliales. Por el contrario, el secretoma de las ratas suplementadas con estradiol provoca alteraciones en algunos marcadores de la respuesta inflamatoria y la función endotelial. Estos resultados sugieren que las acciones de esta hormona sobre el endotelio vascular serían fundamentalmente indirectas. En el modelo de Síndrome Metabólico y menopausia utilizado en la presente tesis, se ha puesto de manifiesto la pérdida de las acciones protectoras clásicamente atribuidas a los estrógenos sobre las complicaciones asociadas a la obesidad y la diabetes. La adiponectina juega un papel clave en los efectos beneficiosos del secretoma del tejido adiposo sobre la función endotelial, lo cual pone en valor la importancia de preservar la función y el mantenimiento de una expansión saludables del tejido adiposo.

[cat] Són nombroses les evidències a favor del paper protector dels estrògens davant el desenvolupament de l'obesitat i les seves complicacions, fet que explicaria la menor prevalença d’aquestes patologies, en dones premenopàusiques en comparació amb els homes de la mateixa edat. En canvi, amb la menopausa, la incidència de comorbiditats associades a l'estat obès augmenta en les dones, superant fins i tot la dels homes. Estudis realitzats pel nostre grup de recerca, en rates femella controls, han posat de manifest que la depleció hormonal indueix disfunció mitocondrial i estrès oxidatiu i, que la suplementació amb l’estradiol, exerceix efectes protectors en el teixit adipós i en diversos teixits. No obstant això, existeixen alguns indicis de que amb la diabetis la prevalença de la Síndrome Metabòlica en dones premenopàusiques i postmenopàusiques és similar. Tenint en compte aquests antecedents i la possibilitat que els estrògens augmentin el risc de malaltia cardiovascular en la Síndrome Metabòlica, l'objectiu general d'aquesta tesi doctoral s'ha centrat en investigar el paper dels estrògens, concretament l’estradiol, sobre l'associació causa-efecte entre la disfunció del teixit adipós visceral i la patologia cardiovascular en el context de la Síndrome Metabòlica i la menopausa. Per a assolir aquest objectiu, s'han combinat estudis in vivo, ex vivo i in vitro. A rates femella ZDF obeses i diabètiques, s’ha utilitzat la ovariectomia, com a eina efectiva de depleció hormonal per a simular la condició de menopausa. S’han obtingut medis condicionats a partir del cultiu d'explants de teixit adipós blanc gonadal de les rates ZDF, que s’han utilitzat per a elucidar si els efectes del secretoma del teixit sobre les cèl·lules endotelials HUVEC variava en funció de l'estat hormonal de l'animal. Els experiments in vitro han permès estudiar els efectes directes de l'estradiol i l'adiponectina sobre la funcionalitat de les cèl·lules endotelials HUVEC, en funció de l’estat d’inflamació. Els resultats obtinguts en la present tesi doctoral posen de manifest que els estrògens, concretament l’estradiol, perdrien les seves accions protectores en la diabesitat. L’ovariectomia indueix un descens de la glucèmia i una millora de la tolerància a la glucosa, així com de la sensibilitat a la insulina i de l'índex aterogènic. A nivell de teixit adipós gonadal, la depleció hormonal provoca una expansió controlada i més saludable que es tradueix en una menor inflamació, així com en una estimulació de la funció mitocondrial, amb un increment de la capacitat antioxidant. Per contra, l’estradiol promou una expansió més hipertròfica del teixit, amb una pobra vascularització que s'associa a una major taxa de mort cel·lular i hipòxia juntament amb un increment en la infiltració de macròfags. A més, a nivell mitocondrial, la suplementació de les rates ovariectomitzades amb estradiol reverteix els efectes beneficiosos que s'havien observat amb la depleció hormonal. 28 Hem constatat que la disfunció del teixit adipós en l'estat obès i diabètic, a través del seu secretoma, té efectes perjudicials sobre el sistema vascular. Interessantment, les cèl·lules endotelials HUVEC inflamades, cultivades amb el medi condicionat procedent dels explants de teixit adipós de les rates ovariectomitzades, van presentar una millora de la seva funció mitocondrial i endotelial, atenuant la resposta inflamatòria de les cèl·lules HUVEC al TNFα. L'adiponectina és una adipoquina candidata a ser mediadora dels efectes del secretoma del teixit adipós sobre les cèl·lules endotelials. Per contra, el secretoma de les rates suplementades amb estradiol provoca alteracions en alguns marcadors de la resposta inflamatòria i la funció endotelial. Aquests resultats suggereixen que les accions d'aquesta hormona sobre l'endoteli vascular serien fonamentalment indirectes. En el model de Síndrome Metabòlic i menopausa utilitzat en la present tesi, s'ha posat de manifest la pèrdua de les accions protectores clàssicament atribuïdes als estrògens sobre les complicacions associades a l'obesitat i la diabetis. L'adiponectina juga un paper clau en els efectes beneficiosos del secretoma del teixit adipós sobre la funció endotelial, la qual cosa posa en valor la importància de preservar la funció i el manteniment d'una expansió saludables del teixit adipós.

[eng] Multiple evidence of the protective role of estrogens against the development of obesity and its complications have been described, which would explain the lower prevalence of these pathologies in premenopausal women compared to men at same age. However, with menopause, the incidence of obesity-related comorbidities increases in women, even above men. Previous studies carried out by our research group in control female rats have shown that hormone depletion induces mitochondrial dysfunction and oxidative stress, and estradiol supplementation exerts protective effects on adipose tissue and various tissues. However, there is some evidence that with diabetes the prevalence of Metabolic Syndrome is similar in premenopausal and postmenopausal women. Given this background and the possibility that estrogens could increase the risk of cardiovascular disease in Metabolic Syndrome, the overall goal of this doctoral thesis has focused on investigating the role of estrogen, specifically estradiol, on the association cause-effect between visceral adipose tissue dysfunction and cardiovascular pathology in the context of Metabolic Syndrome and menopause. To do this, in vivo, ex vivo and in vitro studies have been combined. In obese and diabetic female ZDF rats, ovariectomy has been used as an effective hormone depletion tool to simulate the menopausal condition. Adipose tissue-conditioned media have been obtained from ZDF rats, which have been used to elucidate whether the effects of the tissue secretome on the HUVEC endothelial cells varied as a function of the hormonal status of the animal. In vitro experiments have allowed us to assess the direct effects of estradiol and adiponectin on the functionality of HUVEC endothelial cells depending on the inflammation state. The results obtained in the present doctoral thesis show that estrogens, specifically estradiol, would lose their protective actions in diabetes. Ovariectomy induces a decrease in blood glucose and an improvement in glucose tolerance, as well as insulin sensitivity and atherogenic index. At the level of gonadal adipose tissue, hormonal depletion causes a controlled and healthier expansion that results in less inflammation, as well as a stimulation of mitochondrial function, with an increase in antioxidant capacity. In contrast, estradiol promotes more hypertrophic tissue expansion, with poor vascularization being associated with a higher rate of cell death and hypoxia along with an increase in macrophage infiltration. In addition, at the mitochondrial level, supplementation of ovariectomized rats with estradiol reverses the beneficial effects that had been observed with hormone depletion. We have found that dysfunction of adipose tissue in the obese and diabetic state, through its secretome, has detrimental effects on the vascular system. Interestingly, inflamed HUVEC endothelial cells, cultured with the conditioned medium from adipose tissue explants in ovariectomized rats, showed an improvement in their mitochondrial and endothelial function, attenuating the inflammatory response of HUVEC cells to TNFα. Adiponectin is a candidate adipokine that mediates the effects of adipose tissue secretome on endothelial cells. In contrast, the secretome of rats supplemented with estradiol causes alterations in inflammatory response and endothelial function. These results suggest that the actions of this hormone on the vascular endothelium would be fundamentally indirect. In the Metabolic Syndrome and Menopause model used in the present thesis, the loss of protective actions classically attributed to estrogens on the complications associated with obesity and diabetes has been highlighted. Adiponectin plays a key role in the beneficial effects of adipose tissue secretome on endothelial function, highlighting the importance of preserving the function and maintaining healthy adipose tissue expansion.