Efecto de la quercetina sobre la expresión génica relacionada con el metabolismo energético en diferentes tejidos de ratas alimentadas con una dieta alta en colesterol

Abstract

El sobrepeso y obesidad son considerados uno de los mayores problemas en salud pública a nivel nacional y mundial, considerando que sus prevalencias han aumentado dramáticamente en las últimas tres décadas. Estudios recientes han demostrado el rol protector de los polifenoles en el desarrollo de obesidad y desórdenes metabólicos asociados, al modular rutas fisiológicas y moleculares involucradas en el metabolismo energético. Los polifenoles corresponden a los antioxidantes más abundantes en la dieta, destacándose entre ellos la quercetina, que ha sido extensamente estudiada debido a sus efectos anti-inflamatorios y antioxidantes. Su consumo está asociado a efectos benéficos para la salud, mejorando el perfil lipídico y la glicemia, atenuando la insulino-resistencia, adiposidad y obesidad. Como antioxidante podría proteger a los componentes celulares contra el daño oxidativo, y así, limitar el riesgo de desarrollo de patologías con un fuerte componente de estrés oxidativo como enfermedades cardiovasculares, diabetes y obesidad. Este estudio tuvo como objetivo determinar el efecto de quercetina en ratas alimentadas con una dieta alta en colesterol, en la expresión génica de factores de transcripción, co-activadores y genes involucrados en el metabolismo celular y homeostasis del colesterol en tejidos asociados al desarrollo de enfermedades crónicas relacionadas a estrés oxidativo. Los animales fueron distribuidos al azar en 4 grupos distintos y alimentados con dieta control (C), dieta control con suplementación de quercetina (CQ), dieta alta en colesterol (HC) o dieta alta en colesterol con suplementación de quercetina (HCQ) durante 4 semanas. Para esto se midió la expresión génica relativa (ARNm), mediante PCR en tiempo real, de PPARγ, PGC-1α, FOXO1, FOXO3, UCP-2 y HO-1 en páncreas, tejido adiposo epididimal (TAE) y subcutáneo (TAS) y en corazón, y se midieron los niveles de insulina en páncreas a través de inmunohistoquímica. En páncreas la modulación que ejerce quercetina sobre PPARγ, PGC-1α y FOXO1 no se relaciona con efectos protectores específicos ante la dieta HC. La cantidad de insulina en páncreas aumenta con la suplementación de quercetina, tanto en ratas alimentadas con la dieta C como con la dieta HC. En TAE, quercetina atenúa la alteración en la expresión de PPARγ, FOXO1, UCP-2 y HO-1 inducida por la dieta HC. En TAS, quercetina atenúa la alteración en la expresión de FOXO1 y HO-1 inducida por la dieta HC. En corazón, quercetina atenúa la alteración en la expresión de FOXO1, UCP-2 y HO-1 inducida por la dieta HC. En conclusión, quercetina tuvo un efecto protector en páncreas al aumentar la cantidad de insulina, a pesar de que no se observó un efecto protector específico ante una dieta HC. Por otra parte, la administración con quercetina en ratas alimentadas con una dieta alta en colesterol protege a tejido adiposo epididimal, subcutáneo y corazón a través de la regulación de distintos genes involucrados en el metabolismo energético.

Overweight and obesity are considered one of the most important problems in national as well as global public health, considering that their prevalence has increased dramatically over the past three decades. Recent studies have demonstrated the protective role of polyphenols in the development of obesity, and associated metabolic disorders, by modulating physiological and molecular pathways involved in energy metabolism. Polyphenols are the most abundant antioxidants in the diet, outstanding among them quercetin, which has been extensively studied because of its anti-inflammatory and antioxidant effects. Its consumption is associated with beneficial health effects, improving the lipid profile and glycemia, diminishing insulin resistance, adiposity and obesity. As an antioxidant, quercetin may protect cellular components against oxidative damage, and thus decreasing the risk of the development of diseases with a strong oxidative stress component, as cardiovascular disease, diabetes and obesity. This study aimed to determine the effect of quercetin on gene expression of transcription factors, co-activators and genes involved in cellular metabolism and homeostasis of cholesterol in rats fed a high cholesterol diet. These expression were studied, in tissues associated with the development of oxidative stress related chronic diseases. Animals were randomly distributed into 4 groups and fed control diet (C); control diet supplemented with quercetin (CQ); high-cholesterol diet (HC); or HC diet supplemented with quercetin (HCQ) for 4 weeks. Therefore, PPARγ, PGC-1α, FOXO1, FOXO3, UCP-2 and HO-1 relative gene expressions (mRNA) were measured by real-time PCR in pancreas, epididymal (TAE) and subcutaneous adipose tissue (TAS), and heart, and insulin levels were measured through immunohistochemistry in pancreas. The modulation exerted on PPARγ, PGC-1α and FOXO1 by quercetin was not related to its specific protective effects against a HC diet in pancreas. Quercetin increased the amount of insulin, both in rats fed a C or HC diet. Quercetin attenuated HC diet-induced alteration on PPARγ, FOXO1, UCP-2 and HO-1 expression in TAE. Quercetin attenuated HC diet-induced alteration on FOXO1 and HO-1 expression in TAS. Quercetin attenuated HC diet-induced alteration on FOXO1, UCP-2 and HO-1 expression in heart. In conclusion, quercetin had a protective effect on pancreas by increasing insulin levels, although a specific protective effect against a HC diet was not observed. Furthermore, quercetin administration to rats fed a high cholesterol diet protected epididymal and subcutaneous adipose tissue, and heart, through the regulation of several genes involved in energy metabolism.