Estimulación de la síntesis de colágeno en cultivos celulares: posible tratamiento de enfermedades degenerativas mediante la dieta

espanolLa artrosis es la alteracion osteoarticular mas frecuente en el mundo: la padece mas del 50% de la poblacion a partir de los 65 anos y el 80% de los mayores de 75 anos. Consiste en una degeneracion del cartilago articular que desaparece hasta dejar expuesto el hueso subcondral. El cartilago articular tiene una abundante matriz extracelular, que llega a suponer hasta el 95% del volumen del tejido y esta constituida fundamentalmente por colageno, que constituye el 60% del peso seco, y por proteoglicanos. La principal hipotesis de esta Tesis es que la causa de la artrosis es un problema en la sintesis de colageno debido a la deficiencia de algun aminoacido. El colageno tiene una estructura unica de triple superhelice dextrogira, en la que la glicina constituye una tercera parte de sus residuos. Ademas, el analisis matematico de la ruta de sintesis de glicina nos demuestra que este aminoacido deberia ser considerado un aminoacido esencial. Se cultivaron fibroblastos de fetos de raton en medios de cultivo enriquecidos con diferentes concentraciones, entre 0,025 y 10 mg/mL, de glicina, prolina, lisina, isoleucina y acido aspartico; asi como condrocitos del cartilago de articulaciones metacarpofalangicas bovinas para ver el efecto de los diferentes aminoacidos sobre la sintesis de colageno del cartilago articular. Para cuantificar la sintesis de colageno se utilizaron tecnicas colorimetricas, inmunofluorescencia y ELISAs. El enriquecimiento del medio de cultivo con glicina, prolina y lisina favorece la sintesis de colageno, tanto en los fibroblastos como en los condrocitos. En los cultivos de fibroblastos, la glicina y la prolina ejercen su efecto maximo dentro del rango de concentraciones fisiologicas, mientras que las concentraciones de lisina que ejercen el mayor efecto estimulador quedan muy alejadas de este rango. En los condrocitos, los tres aminoacidos activan la sintesis de colageno con concentraciones que se encuentran en la zona alta del rango de concentraciones fisiologicas. Estos resultados indican que las concentraciones de glicina, prolina y lisina deberian estar en la zona alta del rango de concentraciones fisiologicas para evitar problemas en la sintesis de colageno, lo que se conseguiria suplementando la dieta con estos aminoacidos, fundamentalmente glicina. EnglishOsteoarthritis is the most frequent worldwide osteoarticular alteration: more than 50% of the population aged 65 and 80% of those older than 75 years suffers it. It consists of a degeneration of the cartilage joint until it disappears to expose the subchondral bone. Cartilage joint has an abundant extracellular matrix, which reaches 95% of the volume of tissue and is formed primarily by collagen, which constitutes 60% of the dry weight, and proteoglycans. The main hypothesis of this Thesis is that the cause of osteoarthritis is a problem in collagen synthesis due to the deficiency of some amino acids. Collagen has a unique triple dextrorotatory superhelix structure, in which glycine constitutes one-third of its amino acids. In addition, the mathematical analysis of the glycine biosynthesis pathway shows that this amino acid should be considered an essential amino acid. Fibroblasts from mouse fetuses were grown in culture media enriched with different concentrations, between 0.025 and 10 mg/mL, of glycine, proline, lysine, isoleucine, aspartic acid; as well as chondrocytes of cartilage of bovine metacarpophalangeal joints to see the effect of the different amino acids on cartilage joint collagen synthesis. Colorimetric, immunofluorescence and ELISAs techniques were used to quantify the synthesis of collagen. The enrichment of the culture medium with glycine, proline and lysine promotes the synthesis of collagen, both in chondrocytes and fibroblasts. In cultured fibroblasts, glycine and proline exert their maximum effect within the range of physiological concentrations, while concentrations of lysine that exert the greatest stimulating effect are far from this range. As chondrocytes, three amino acids activate the synthesis of collagen with concentrations that occur in the upper area of the range of physiological concentrations. These results indicate that concentrations of glycine, proline and lysine should be in the upper area of the range of physiological concentrations to avoid problems in the synthesis of collagen, which would be achived by supplementing the diet with these amino acids, principally glycine.