Evidencia de ratones nulos de Glut 2 que la glucosa es un regulador fisiológico crítico de la alimentación.

Existen señales tanto internas como ambientales que son las encargadas de controlar el proceso de la ingesta de alimentos, la cual cuando no existe un control pueden haber excesos o deficiencias, que provocarán patologías. Las señales internas son hormonas y nutrientes.

Una de estos nutrientes es la glucosa, pues el inicio de la alimentación está precedido por una pequeña disminución en la glucemia, que si se previene, suprime la ingesta.

La insulina requiere la captación de glucosa por parte del GLUT2, la inactivación del gen glut2 condujo a un deterioro severo de la detección de glucosa en las células Beta y la muerte temprana debido a una secreción de insulina dañada.

Se utilizó un transgénico de GLUT1 en las células β pancreáticas de "los ratones glut2" y gracias a esto se  restableció la secreción de insulina estimulada por la glucosa dependiente de la dosis normal y rescató a los ratones de la letalidad temprana.

Esto demuestran que los sensores centrales de glucosa son reguladores fisiológicos críticos de la alimentación.

Se utilizaron ratones de entre  12 a 16 semanas de edad. Para inyecciones intracerebroventriculares de glucosa o 2-DG, se implantaron estereotácticamente ratones anestesiados en el ventrículo lateral derecho con cánulas de acero inoxidable fijadas al cráneo con acrílico dental. Los ratones se alojaron en una sola unidad después de la cirugía y se les permitió recuperarse durante 2 a 5 días antes de la administración de 2-DG o glucosa. La implantación correcta de las cánulas se verificó al final de los experimentos mediante examen histológico de secciones de cerebro congeladas. Sólo se consideraron los datos de ratones con implantes correctos.

Los ratones control y ripglut1; glut2 - / - se mantuvieron en ayunas durante 24 h. La mitad de los ratones se alimentaron durante 6 h. Los ratones implantados con cánula se mantuvieron en ayunas durante la noche y no tuvieron acceso a los alimentos durante las 2 h posteriores a la administración intracerebroventricular de 5 µl de solución salina (0,9%) o glucosa (20 mg / ml) a una velocidad de 2,5 µl / min. Las concentraciones de glucosa en sangre se determinaron utilizando un glucómetro (Roche Diagnostics, Rotkreuz, Swizterland). Los ratones se anestesiaron luego usando isoflurano y se sacrificaron por decapitación. Inmediatamente se tomaron muestras de sangre y cerebro. La disección del hipotálamo se realizó en líquido cefalorraquídeo artificial frío y oxigenado y se congeló en nitrógeno líquido y se almacenó a -70 ° C hasta la extracción del ARNm.

Las concentraciones de leptina y grelina en plasma se evaluaron mediante radioinmunoensayo y las concentraciones de insulina en plasma mediante un ensayo inmunoenzimático

Los ratones Ripglut1; glut2 - / - tienen un gen glut2 inactivado y expresan un glut1 transgénico en sus células β. Esto restaura la secreción normal de insulina inducida por la glucosa y permite que los ratones crezcan, vivan y se reproduzcan normalmente.

Lo primero que se midió de los ratones tanto ripglut1; glut2, como control fue su ingesta diaria de alimentos.

RESULTADOS

LA FIGURA 1A muestra que los ratones mutantes comieron un 27% más que los controles. A continuación, medimos la realimentación después de un ayuno por control o ripglut1; glut2 - / - ratones colocados en jaulas metabólicas y previamente habituados a este entorno durante 2 días.

LA FIGURA 1B muestra que la realimentación durante 6 h después del ayuno de 24 h se redujo en mutante en comparación con los ratones de control. Sin embargo, la ingesta de alimentos acumulada por los mismos ratones medida durante 48 h después del inicio de la realimentación mostró que los ratones mutantes comían más que sus controles.

En conjunto, estos datos muestran una mayor alimentación en ratones mutantes alimentados a voluntad y un defecto tanto en el inicio de la alimentación como en la terminación de la alimentación después de un ayuno.

Numerosos estudios han propuesto un papel importante de la vía de la melanocortina hipotalámica en la integración de las señales internas de los niveles de energía del cuerpo con el control de la alimentación y el gasto energético.

Para evaluar la actividad de estos circuitos en los ratones mutantes, se midió mediante RT-PCR cuantitativa el nivel de expresión de ARNm de neuropéptidos hipotalámicos al final de un ayuno de 24 h y después de 6 h de realimentación.

LA FIGURA 2A y B muestra que la expresión de los ARNm para los péptidos orexigénicos NPY y AgRP disminuyó significativamente durante la transición de rápida a afinada en ratones control. En contraste, no hubo regulación de la expresión de estos ARNm en ratones  ripglut1; glut2 - / -, que se mantuvieron en el nivel encontrado en animales de control alimentados.

LA FIGURA 2C muestra que los mRNA para los péptidos anorexigénicos POMC y CART se incrementaron al realimentar en ratones control; de nuevo, no se observó una expresión regulada de estos ARNm de neuropéptidos en ratones glut2-nulos y su nivel se mantuvo en un nivel comparativamente bajo, como muestra LA FIGURA 2D.

La regulación de los núcleos hipotalámicos que controlan la ingesta de alimentos está bajo el control de hormonas como la insulina, la leptina y la grelina. Por lo tanto, se evaluaron estos niveles hormonales en plasma, así como las concentraciones de glucosa en sangre durante la transición de rápida a refinada en ratones de control y mutantes.

LA FIGURA 3A muestra que los niveles de glucosa en sangre se regulan de manera similar en ratones ripglut1; glut2 - / - y control, con una glucemia similar en los períodos de ayuno y alimentación. Sin embargo, los niveles de ayuno fueron menores en ayuno con los ripglut1; glut2 - / -en comparación con los ratones de control (0,19 ± 0,07 frente a 0,04 ± 0,06 ng / ml [media ± SD] para los ratones de control y mutantes, respectivamente), como se describió anteriormente, y se muestra en LA FIGURA 3B.

Después de la realimentación, los niveles de insulinemia no fueron diferentes entre los ratones ripglut1, glut2 - / - y control (1,01 ± 0,35 frente a 0,81 ± 0,23 ng / ml en ratones control y mutantes, respectivamente). En ratones mutantes, la leptina también se reguló significativamente durante la transición de rápido a refinado pero en menor medida que en los ratones de control, se muestra en la FIGURA 3C. Sin embargo, los niveles plasmáticos de grelina ya no estaban regulados por la transición de rápido a refinado y se encontraban en un nivel intermedio entre los valores en ayunas y refeados de ratones de control, se muestra en la FIGURA 3D. Por lo tanto, la desregulación de la expresión del neuropéptido hipotalámico no se relacionó con la ausencia de regulación de los niveles plasmáticos de insulina y leptina o de la glucosa en sangre, sino que se asoció con una pérdida de regulación de los niveles plasmáticos de grelina. Por lo tanto, esto sugiere que la expresión de GLUT2 es necesaria para la regulación normal de la vía de la melanocortina y que esta regulación puede, al menos en parte, ser causada por la regulación de los niveles plasmáticos de grelina.

LA FIGURA 4A y B muestran que la inyección de glucosa intraperitoneal redujo la ingesta de alimentos durante las primeras 2 h de realimentación en los ratones de control, pero no tuvo ningún efecto en la realimentación de los ratones mutantes.

LA FIGURA 4C y D muestran que la administración de 2-DG intraperitoneal o intracerebroventricular en ratones de control alimentados aumentó notablemente la alimentación durante el período de 4 h. Sin embargo, no se observó respuesta en los ratones mutantes, que comieron más que los ratones de control alimentados.

LA FIGURA 5 muestra que 2 h después de las inyecciones de glucosa intracerebroventricular (100 μg / ratón), en condiciones en las que los niveles de glucemia periférica no aumentaron el nivel de ARNm de NPY se redujo en los ratones de control en comparación con los ratones que recibieron una solución salina.

Simultáneamente, el ARNm para el neuropéptido anorexígeno POMC se incrementó notablemente. Por el contrario, en ratones mutantes, los ARNm de NPY y POMC no estaban regulados por la glucosa intracerebroventricular. Esto, por lo tanto, mostró que en ausencia de la detección de glucosa central dependiente de GLUT2, la expresión regulada de estos neuropéptidos se perdió, lo que implica a la glucosa como un regulador clave de estos circuitos neuronales. Finalmente, para evaluar si la ausencia de GLUT2 en los ratones mutantes podría conducir a un desarrollo y función anormales de la vía de la melanocortina, lo que podría explicar la ausencia de expresión regulada de los neuropéptidos, se verificó si la grelina podría inducir la alimentación en ratones mutantes. LA FIGURA 6 muestra que la administración intraperitoneal de grelina estimuló de forma fuerte y similar la alimentación en ratones de control y mutantes alimentados.

DISCUSIÓN

Existe evidencia de que los sensores de glucosa dependientes de GLUT2 son reguladores fisiológicos críticos de la alimentación. La inactivación de estos sensores conduce a una mayor ingesta diaria de alimentos y al inicio y finalización anormales de la alimentación después de un ayuno y se asocia con la expresión regulada suprimida de los neuropéptidos orexigenicos y anorexigenicos hipotalámicos.

La ingesta diaria de alimentos por parte de ratones mutantes fue un 27% mayor que la de los ratones de control y, después de un ayuno, los ratones mutantes mostraron una reducción del 63% en la ingesta de alimentos durante las primeras 6 h de realimentación, pero la ingesta de alimentos acumulada se midió durante un período de 48 h fue mayor en el mutante en comparación con los ratones control.

Por lo tanto, en ausencia de GLUT2, hubo sobrealimentación y un defecto en la iniciación y terminación de la alimentación. Se demostró que esta regulación anormal de la alimentación en ausencia de la expresión de GLUT2 fue causada por una pérdida de detección de glucosa ya que las inyecciones de glucosa intraperitoneal o intracerebroventricular no lograron reducir la ingesta de alimentos. De manera similar, una señal glucoprivica inducida por la administración de 2-DG intraperitoneal o intracerebroventricular no aumentó la alimentación.

La regulación de la expresión de péptidos orexigenicos y anorexigenicos por sensores dependientes de GLUT2 puede controlarse indirectamente, posiblemente incluso por sensores ubicados en otra región del cerebro. En apoyo de esta posibilidad, se demostró que la ingesta de alimentos podría estimularse mediante inyecciones directas de 5-tio- d -glucosa en núcleos específicos del tronco cerebral.

Los sensores involucrados están, al menos en parte, ubicados centralmente y dependen de la expresión del transportador de glucosa GLUT2.

Referencia bibliográfica: **Bady I, Marty N, Dallaporta M, Emery M, Gyger J, Tarussio D, et al. Evidence from glut2-null mice that glucose is a critical physiological regulator of feeding. Diabetes 2006;55:988–95.**