La obesidad y la diabetes de tipo 2 se han convertido en las dos grandes epidemias de los países desarrollados y en vías de desarrollo. El conocimiento de las causas y mecanismos que desencadenan la obesidad, resistencia a la insulina y diabetes de tipo 2 es de vital importancia para su posterior prevención y tratamiento. Tanto la producción de glicerol-3¬fosfato como la obtención de ácidos grasos libres son fundamentales para la síntesis de triglicéridos por el tejido adiposo. Por tanto, alteraciones metabólicas primarias en el tejido adiposo que incrementen la obtención de glicerol-3-fosfato podrían aumentar su capacidad de almacenar lípidos, induciendo el desarrollo de obesidad, resistencia a la insulina y diabetes de tipo 2. En condiciones fisiológicas, se considera que el adipocito produce glicerol-3-fosfato a partir de la glucosa durante el periodo post-prandial, o a través de la gliceroneogénesis durante el ayuno. Así, en la primera parte de este estudio, se analizaron los efectos de un incremento en la gliceroneogénesis del tejido adiposo a través de la sobreexpresión de la fosfoenolpiruvato carboxiquinasa (PEPCK) en ratones. La sobreexpresión de PEPCK llevaba a un incremento en la reesterificación de ácidos grasos y un mayor depósito de lípidos en tejido adiposo. Aunque estos animales eran obesos hipertróficos, mostraban una sensibilidad a la insulina y tolerancia a la glucosa similar a los controles. Ello probablemente era debido a la ausencia de niveles elevados de FFAs, junto con la ausencia de depósito de grasa en tejidos no adiposos y altos niveles de adiponectina sérica. Posteriormente, los ratones transgénicos aP2-PEPCK se alimentaron con una dieta alta en lípidos durante un breve período. Tras la dieta, estos animales presentaban obesidad mórbida y una severa resistencia a la insulina e intolerancia a la glucosa respecto a los controles. Por tanto, los efectos combinados de la dieta alta en lípidos junto al incremento en la reesterificación de ácidos grasos en tejido adiposo, probablemente saturaban la capacidad de éste de almacenar lípidos. Ello llevaba al depósito de lípidos en hígado y a hipertrigliceridemia. Además, la acumulación de lípidos en tejido adiposo marrón disminuía su capacidad termogénica. Todo ello contribuiría a la obesidad y resistencia a la insulina tan severas que presentaban estos animales transgénicos tras la dieta. Estos resultados sugieren que la capacidad del tejido adiposo blanco para almacenar lípidos es crucial para el mantenimiento de la sensibilidad a la insulina. Por otra parte, un incremento en la fosforilación de la glucosa por el tejido adiposo podría llevar a una mayor esterificación de ácidos grasos y depósito de lípidos, a través de un aumento en su obtención de glicerol-3-fosfato. Por ello, en la segunda parte del estudio, se expresó la enzima glucoquinasa (GK) en tejido adiposo de ratones, una enzima reguladora de la utilización de glucosa en hígado. La presencia de GK en tejido adiposo incrementaba su captación basal de glucosa, y mejoraba la tolerancia a la glucosa y sensibilidad a la insulina en estos animales. A pesar de la mayor captación de glucosa en tejido adiposo blanco, ello no generaba más glicerol-3-fosfato ni alteraba su depósito de lípidos, sino que aumentaba su producción de lactato, incrementando sus niveles circulantes. Todos estos resultados sugieren que la regulación del aporte de glicerol-3-fosfato contribuye al control de la síntesis de triglicéridos. Además, muestran la implicación directa de la PEPCK en la síntesis de glicerol-3-fosfato y resaltan el papel clave de la gliceroneogénesis en la reesterificación de ácidos grasos y la acumulación de grasa en el tejido adiposo. Sin embargo, el incremento en la captación de glucosa no es suficiente para promover la generación de glicerol-3-fosfato y el depósito de grasa. / Obesity and type 2 diabetes are the two most important health problems in Western societies. The mechanisms underlying the development of obesity, insulin resistance and type 2 diabetes are not fully understood. Obesity results from an imbalance between energy intake and expenditure, leading to increased energy storage in the form of triglycerides in white adipose tissue (WAT). Adipocytes synthesize triglyceride by esterification of free fatty acids (FFA) with glycerol-3-phosphate and net lipid deposition occurs when esterification is higher than lipolysis. Although glucose is traditionally viewed as the main precursor of the glycerol backbone for triglyceride synthesis, it may also be synthesized from pyruvate or lactate through glyceroneogenesis when glucose supply is limited, as fasting conditions. A regulatory step of glyceroneogenesis is catalized by phosphoenolpyruvate carboxykinase (PEPCK). Thus, in the first part of this study, increase in glyceroneogenesis was analyzed in transgenic mice overexpressing PEPCK in adipose tissue. PEPCK overexpression led to increased FFA re-esterification, higher adipocyte size, fat mass, body weight and circulating adiponectin and decreased circulating FFA. Moreover, despite obesity, glucose tolerance and whole-body insulin sensitivity were preserved. This suggests that obesity without increased circulating FFA does not lead to insulin resistance or type 2 diabetes. Surprisingly, when fed a high-fat diet for a short period (6 weeks), transgenic mice developed severe obesity and were more hyperinsulinemic, glucose intolerance and insulin resistance than controls. In these animals, high-fat feeding in the presence of increased FFA reesterification leads to triglyceride accumulation in white and brown adipose tissue and to fat storage saturation. This impairs the role of white adipose tissue in buffering the flux of circulating lipids, leading to fat deposition in liver, hypertriglyceridemia and insulin resistance. Furthermore, fat accumulation in brown adipose tissue probably may reduce diet-induced thermogenesis, contributing to severe obesity and insulin resistance. All these results suggest that the regulation of the lipid storage capacity of white adipose tissue is crucial to the maintenance of insulin sensitivity. On the other hand, alterations in nutrient partitioning and particularly in glucose metabolism may contribute to obesity and type 2 diabetes. In an attempt to increase glucose uptake and triglyceride esterification, transgenic mice were engineered to increase glucose phosphorylation in adipose tissue. To this end, and to avoid the feedback inhibition of hexokinase activity by glucose-6-phosphate, the liver enzyme glucokinase (GK) was expressed under the control of aP2 promoter. Transgenic mice showed high levels of GK expression in white adipose tissue which led to increased adipose tissue basal glucose uptake. Consistent with this, transgenic mice presented increased glucose tolerance and higher whole-body insulin sensitivity than controls. Surprisingly, despite increased glucose uptake, body fat content and glycerol-3 phosphate synthesis were not altered in transgenic mice compared with controls. In vitro as well as in vivo studies using nuclear magnetic resonance showed that adipose tissue from transgenic mice released higher amounts of lactate than that from controls. This suggests that the major product from increased glucose uptake is lactate rather than glycerol-3 phosphate, leading to higher circulating lactate levels within physiological range. All these results reinforce the idea that glyceroneogenesis and PEPCK may be crucial to regulate triglyceride synthesis in adipose tissue. However, the increased glucose uptake in adipocytes is not sufficient to promote glycerol-3-phosphate synthesis and lipid deposition.

La proteïna desacoblant mitocondrial UCP3, expressada en teixits metabòlicament molt importants (muscular i adipós marró) i homòloga a la proteïna termogènica UCP1, ha estat motiu de nombrosos estudis en els darrers anys dirigits a determinar la seva funció. Són moltes les dades bioquímiques i cel·lulars obtingudes, però la realitat és que la seva funció fisiològica bàsica en l'organisme no es coneix encara amb claretat. Amb aquest objetiu i mitjançant l'estudi d'expressió gènica en múscul esquelètic i teixits adiposos de ratolí knockout per UCP3 hem observat que: 1. L'absència d'UCP3 per disrupció dirigida del seu gen en aquests ratolins no causa alteracions significatives d'expressió de gens implicats en estrés oxidatiu en múscul esquelètic de ratolins nounats, tot i que en aquest període l'expressió d'UCP3 es veu fortament induïda en el ratolí wild-type. 2. En ratolins adultsknockout per a UCP3 en procés d'envelliment no es produeixen alteracions significatives dels paràmetres metabòlics circulants i l'expressió de gens implicats en estrés oxidatiu i metabolisme energètic en múscul esquelètic, teixit adipós marró, teixit adipós blanc i fetge resulta mínimament afectada. L'anàlisi massiu d'expressió gènica en múscul mitjançant microarray de genoma complet, tampoc evidencia alteracions substancials. 3. L'exposició perllongada a una dieta hiperlipídica sense carbohidrats en ratolins en envelliment dóna lloc a un increment de pes corporal sense alteracions destacables a nivell de metabolits circulants. Aquesta dieta provoca un fort increment d'expressió de la proteïna d'UCP3 a múscul esquelètic. 4. La dieta hiperlipídica té efectes diferencials en els ratolins knockout per UCP3, que es manifiesten en un increment específic de còssos cetònics circulants i en alteracions de l'expressió de gens implicats en estrés oxidatiu i metabolisme energètic. Això es produeix especialment en teixit adipós marró i fetge, veient-se en general, incrementada l'expressió de gens del catabolisme lipídic. 5. Malgrat la baixada d'expressió de Pref-1 en teixits adults, aquest gen es mostra sensiblement regulat, induint-se en teixit adipós marró degut a la manca d'UCP3 i en teixit adipós blanc en resposta a la dieta hiperlipídica.El teixit adipós marró i el teixit adipós blanc tenen un paper oposat al balanç energètic de l'individu. Davant l'evidència de Pref-1 com a controlador negatiu de la diferenciació de l'adipòcit blanc, ens plantejàrem l'estudi de la seva funció biològica en teixit adipós marró així com la seva regulació mitjançant models cel·lulars d'adipòcits marrons en cultiu i models d'animals modificats genèticament. Els nostres resultats indiquen que: 1. L'absència de Pref-1 per disrupció dirigida del gen (ratolins knockout per Pref-1) causa alteracions morfològiques i d'expressió gènica en el teixit adipós marró durant el desenvolupament, consistents en una sobreactivació termogènica del teixit. Això suggereix un potencial papel repressor de Pref-1 en aspectes específics (programa termogènic) de la diferenciació del teixit adipós marró respecte el blanc. No obstant, aquesta alteració sembla no mantenir-se en ratolins adults sota un estímul termogènic. 2. A diferència del teixit adipós blanc, el desenvolupament del teixit adipós marró es dóna en el període fetal, en un context d'elevada expressió del gen Pref-1. 3. En adipòcits marrons, el gen Pref-1 té regulació positiva per C/EBP-beta i sobretot, per C/EBP-delta que actua com a factor de transcripció regulador del promotor gènic de Pref-1. Aquest fet explicaria la potent sobreinducció de Pref-1 en teixit adipós marró de ratolins knockout per C/EBP-alfa, on s'observa sobreexpressió de C/EBP-beta i C/EBP-delta. Aquests resultats indicarien un paper diferencial de C/EBP-delta sobre la diferenciació i expressió gènica de l'adipòcit marró respecte l'adipòcit blanc. / Study of UCP3 and Pref-1 gene regulation in muscular and adipose tissuesAbstract: Mitochondrial uncoupling protein 3 (UCP3) homologous to termogenic UCP1, is mainly expressed in muscular and brown adipose tissues but its physiological function remains unknown. We have carried out gene expression studies in skeletal muscle and adipose tissues of UCP3 knockout mice and we have observed: 1. UCP3 gene deletion in those mice does not impairs oxidative stress related gene expression in skeletal muscle from newborn mice, althought UCP3 gene expression is dramatically induced in wild-type mice during this period. 2. Ageing does not impairs blood parameters neither expression of genes related to oxidative stress and oxidative metabolism in skeletal muscle, brown (BAT) and white (WAT) adipose tissues and liver from knockout mice. Whole genome microarray did not show clear changes in gene expresion. 3. Long term high-fat carbohidrate free diet feeding during agening lead to body weight increase without any change in blood parameters, and a significant increase in UCP3 protein content in skeletal muscle. 4. This diet caused diferential effects on knockout mice: blood ketone bodies increment and impaired expression of genes related to oxidative stress and energetic metabolism. 5. Pref-1 gene is sensitively regulated in adult brown and white fat.BAT and WAT have and oposite role in energy balance. Since Pref-1 has been described as a negative regulator of white adipocyte differenciation, we have studied its biological function and regulation on brown adipocytes and on BAT. 1. Pref-1 gene disruption (Pref-1 knockout mice) impairs BAT morfology and gene expression during its development, consisting on a thermogenic overactivation. This suggest a specific potential repressor rol for Pref-1 compared to WAT differentiation. Nevertheless, these changes do not persist in adult mice under thermogenic stimulus. 2. Unlike WAT, BAT development take place in foetal period, in presence of a high Pref-1 gene expression. 3. In brown adipocytes, Pref-1 gene is positively regulated by C/EBP-beta and specially by C/EBP-delta transcription factors. This fact can explain Pref-1 strong overinduction in BAT from C/EBP-alpha knockout mice which also displays C/EBP-beta and C/EBP-delta overexpression. These results suggest differential rol for C/EBP-delta in brown adipocyte differentiation and gene expression compared to white adipocyte.

El principal objectiu d'aquesta Tesi Doctoral ha estat caracteritzar el teixitadipós del Temasco de Aragón determinant el repartiment, la distribució, el continguten lípids totals i la composició dels mateixos. Al mateix temps s'ha estudiat l'efectede la raça, el grau d'engreixament i l'estat de conformació sobre les característiquesdel teixit adipós. S'han utilitzat 24 animals mascles, 8 de la raça Rasa Aragonesa, 8de la raça Roya Bilbilitana i 8 de la raça Ojinegra de Teruel. Els animals es vansacrificar al pes establert per la Denominació Específica (21 kg de pes viu perobtenir canals de 10,5 kg). Amb posterioritat al sacrifici es va realitzar la dissecciócomplerta de la mitja canal esquerra obtenint tots els dipòsits adiposos de l'animal(viscerals, cavitaris, subcutanis, intermusculars i els músculs) i es va determinar elcontingut en lípids totals i la seva composició. S'han trobat diferències en elcontingut dels lípids totals segons el repartiment del teixit adipós ( teixit cavitari94,9%, teixit visceral 86,7%, teixit subcutani 86,6%, teixit intermuscular 79,0% imúsculs 12,4%). S'ha constatat que la distribució també afecta el contingut de lípidstotals. Per altra banda s'han trobat diferències en la composició dels lípids totalssegons la distribució del teixit adipós. Segons la raça de procedència varia elcontingut i el repartiment del teixit adipós i també la raça afecta el contingut en lípidstotals i la seva composició. De forma global, la raça Rasa Aragonesa ha presentat elcontingut menor de teixit adipós i lípids totals i un major contingut en àcids grassosinsaturats (C16:1 i C18:1). La raça Ojinegra de Teruel ha presentat un contingutsuperior de teixit adipós i lípids totals amb un contingut superior d'aquests en àcidsgrassos saturats ( C16:0 i C 18:0) i la raça Roya Bilbilitana ha presentat unescaracterístiques intermèdies a les dues anteriors.

L'SSAO/VAP-1 és una proteïna amb una dualitat de funció; d'una banda, presenta activitat enzimàtica amino-oxidasa i, de l'altra, presenta propietats d'adhesió que la impliquen en l'extravasació de limfòcits en processos inflamatoris. Aquesta proteïna es troba altament expressada en el teixit adipós. En els darrers anys, s'ha passat de considerar el teixit adipós com un òrgan d'emmagatzematge energètic a considerar-lo un teixit de vital importància per al control del metabolisme glucídic de l'organisme implicat en la patologia diabètica. El transport de glucosa al teixit adipós i al múscul esquelètic és un pas limitant en l'ús de glucosa i la resistència a la insulina es manifesta en una disminució de la capacitat de la insulina per estimular el transport de glucosa en aquests teixits. Amb la intenció d'avaluar el possible paper fisiològic de l'abundància d'SSAO al teixit adipós, treballs previs d'aquest grup de recerca havien demostrat que substrats de l'SSAO en combinació amb vanadat podien estimular el transport de glucosa per via de l'estimulació de la translocació dels transportadors de glucosa GLUT4 a la membrana de la cèl·lula en adipòcits aïllats de rata. Així, el primer objectiu va ser:1. Estudiar el mecanisme molecular d'acció de la combinació de benzilamina i vanadat a les cèl·lules adiposes i determinar la molècula activa generada responsable dels efectes observats.Un cop demostrat l'efecte insulinomimètic de la combinació de benzilamina i vanadat sobre cèl·lules adiposes, calia passar a estudis in vivo en models animals; així els següents objectius van ser:2. Estudiar l'efecte de l'administració aguda o crònica de la combinació de benzilamina i vanadat sobre animals no diabètics i en models de diabetis de tipus 1 i tipus 2.3. Estudiar l'efecte del tractament crònic amb benzilamina i vanadat sobre el metabolisme del teixit adipós i del múscul esquelètic, així com sobre l'activitat dels illots pancreàtics.Atesa la importància del teixit adipós en la patologia diabètica, l'elevada activitat SSAO present en aquest teixit i el fet que l'activitat SSAO present en el plasma està augmentada en la diabetis mellitus, un altre objectiu va ser:4. Analitzar la participació del teixit adipós en l'alliberament de la forma soluble de l'SSAO/VAP-1.Els resultats obtinguts en la tesi han estat publicats en tres articles originals més un article de revisió, a més hi ha un article pendent d'acceptació. Les conclusions derivades són les següents.1. Els substrats de l'SSAO en combinació amb vanadat estimulen el transport de glucosa als adipòcits en condicions en les quals es produeix peroxovanadat, s'inhibeix l'activitat proteïna tirosina-fosfatasa i s'activa l'IRS-1, l'IRS-3, la PI3K i la PKB. 2. L'administració aguda de benzilamina i vanadat augmenta la tolerància a la glucosa de rates no diabètiques i en rates diabètiques de tipus 1 i 2; així mateix, estimula el transport de glucosa al múscul.3. L'administració crònica de benzilamina i vanadat normalitza la glucèmia en rates diabètiques.4. En rates diabètiques per estreptozotocina, l'administració crònica de benzilamina i vanadat augmenta el transport de glucosa basal i l'estimulat per insulina i la quantitat total de GLUT4, als adipòcits. En rates Goto-Kakizaki, augmenta el transport de glucosa i la quantitat de GLUT4 present a la membrana plasmàtica als adipòcits no estimulats i el transport estimulat per insulina al múscul.5. En rates Goto-Kakizaki, la combinació de benzilamina i vanadat estimula la secreció d'insulina en illots pancreàtics.6. La generació local de peroxovanadat basada en l'activitat SSAO pot representar una nova estratègia terapèutica per al tractament de la diabetis mellitus.7. Les cèl·lules adiposes alliberen SSAO soluble al medi de cultiu, en un procés dependent de metal·loproteases de matriu i regulat per factors implicats en la resistència a la insulina.

SIRT3, membre de la família d’histona desacetilases anomenades sirtuïnes, es troba principalment al mitocondri de teixits amb alta capacitat oxidativa com el fetge, el múscul, el cor o teixit adipós marró i s’ha suggerit que podria jugar un paper en el metabolisme energètic. Per tal d’aclarir el seu rol en la termogènesi, es van analitzar les alteracions en ratolins SIRT3 -/- en dues condicions de termogènesi augmentada: la transició fetal-neonatal i l’exposició crònica al fred en ratolins adults, així com es va estudiar l’efecte del dejuni en adults SIRT3 -/- , una situació en la qual la termogènesi es troba inhibida. Es van avaluar els possibles trastorns metabòlics i es va procedir a un anàlisi transcriptòmic de l’expressió de gens marcadors de diverses vies metabòliques en el teixit adipós marró i altres teixits dels ratolins SIRT3 -/-. Els resultats obtinguts indiquen alteracions significatives en el període perinatal com a conseqüència de la manca de SIRT3, però no en l’etapa adulta. Concretament s’observa una expressió alterada de gens específics de la termogènesi (uncoupling protein-1, 5’-deiodinasa, PRDM16) al teixit adipós marró en l’etapa perinatal així com de gens implicats en l’oxidació d’àcids grassos (enoil-CoA, hidratasa/3-hidroxiacil CoA deshidrogenasa, acil-CoA oxidasa) al fetge durant l’etapa perinatal. Aquests resultats posen de manifest el potencial paper de SIRT3 en aquestes vies metabòliques i evidencien l’existència de mecanismes homeostàtics durant el desenvolupament post-natal capaços de compensar l’absència de SIRT3 en l’animal adult. D’altra banda, mitjançant l’ús d’adipòcits SIRT3 -/-, vam determinat que SIRT3 és necessària per una resposta apropiada de les cèl•lules a l’activació noradrenèrgica mediada per AMPc de l’expressió de gens termogènics del teixit adipós marró. El co-activador transcripcional PGC1α (peroxisome proliferator-activated receptor-γ coactivator-1α) indueix l’expressió de SIRT3 en adipòcits blancs i fibroblasts embrionaris com a part de la inducció global del patró d’expressió gènica específic del teixit adipós marró. A les cèl•lules sense SIRT3, PGC1α no pot induir completament l’expressió de gens termogènics específics de l’adipòcit marró. PGC1α activa la transcripció del gen SIRT3 a través de la coactivació del receptor nuclear orfe ERRα (estrogen-related receptor-α) el qual s’uneix a la regió proximal del promotor del gen SIRT3. Assajos de pèrdua de funció d’ERRα, indiquen que aquest és necessari per a la completa inducció de la l’expressió del gen SIRT3 en resposta a PGC1α. Aquests resultats indiquen que PGC1α controla l’expressió de SIRT3 i que aquesta acció és un component essencial del mecanisme global a través del qual PGC1α indueix la completa adquisició del fenotip d’adipòcit marró diferenciat. / SIRT3 is a member of the sirtuin family of deacetylases present mainly in mitochondria from tissues such as brown adipose tissue, liver, muscle and heart. To gain insight in the role of SIRT3 in thermogenesis, we determined the alterations in mice with targeted invalidation of the SIRT3 gene (SIRT3-/- mice) in two conditions of enhanced thermogenesis: the fetal-to-neonatal transition and chronic exposure of adult mice to cold, an in fasting of adult mice, a condition of depressed thermogenesis. Assessment of overall metabolic disturbances and a transcritomic analysis of the expression of marker genes of distinct metabolic pathways were performed in brown fat and other tissues from SIRT3-/- mice in these conditions. Results indicated significant alterations in the perinatal period but not in adulthood. Impaired expression of specific genes of thermogenesis in perinatal brown fat, and of genes encoding components of the fatty acid oxidation machinery in perinatal liver were observed in SIRT3-/- mice. Results highlight the potential role of SIRT3 in these pathways and evidence the appearance of homeostatic mechanisms during post-natal development capable to compensate for the absence of SIRT3 in the adulthood. Sirt3 is expressed in association with brown adipocyte differentiation. Using Sirt3-null brown adipocytes, we determined that Sirt3 is required for an appropriate responsiveness of cells to noradrenergic, cAMP-mediated activation of the expression of brown adipose tissue thermogenic genes. The transcriptional coactivator Pgc-1α (peroxisome proliferator-activated receptor-γ coactivator-1 α) induced Sirt3 gene expression in white adipocytes and embryonic fibroblasts as part of its overall induction of a brown adipose tissue-specific pattern of gene expression. In cells lacking Sirt3, Pgc-1α failed to fully induce the expression of brown fat-specific thermogenic genes. Pgc-1α activates Sirt3 gene transcription through coactivation of the orphan nuclear receptor Err (estrogen-related receptor)- α, which bound the proximal Sirt3 gene promoter region. Errα knockdown assays indicated that Errα is required for full induction of Sirt3 gene expression in response to Pgc-1 α. The present study indicates that Pgc-1α controls Sirt3 gene expression and this action is an essential component of the overall mechanisms by which Pgc-1α induces the full acquisition of a brown adipocyte differentiated phenotype.

El uso de la terapia HAART (Highly-Active-Antiretroviral-Therapy), puede dar lugar a múltiples efectos secundarios. El más frecuente de ellos es el denominado HALS (“HIV-infection, HAARTtreatment- associated-lipodystrophy-syndrome”) que comprende alteraciones como la lipoatrofia periferica; un aumento de tejido adiposo visceral o la lipomatosis del tejido adiposo. Además, estas alteraciones fisiológicas pueden ir acompañadas de alteraciones metabólicas. Para saber la aportación individual de algunos fármacos al desarrollo del síndrome lipodistrófico HALS se realizó un estudio de los efectos de Efavirenz, Nevirapina (NNRTIs) y Kaletra (PI) sobre adipocitos primarios de linaje blanco en cultivo. Efavirenz, que no era considerado un fármaco asociado al síndrome lipodistrófico, es capaz de inhibir la adipogénesis con mayor potencia que Kaletra y Nevirapina. Ninguno de estos fármacos provoca toxicidad mitocondrial por lo que sus efectos ocurren en ausencia de toxicidad mitocondrial. Tanto efavirenz como kaletra reducen la secreción de adipoquinas y aumentan la expresión y secreción de citoquinas relacionadas con la inflamación, pero estos efectos siempre son mayores con el EFV mientras la Nevirapina parece no afectar a este tipo de secreciónes. Para estudiar las características moleculares de los diferentes depósitos de tejido adiposo con comportamiento opuesto como el tejido adiposo subcutáneo lipoatrófico y el tejido adiposo visceral lipohipertrófico o el tejido adiposo lipomatoso de las “buffalo-hump” de los pacientes se han comparado características moleculares de ellas con tejido adiposo de individuos control. En la comparación entre el tejido adiposo subcutáneo lipoatrófico y el visceral se ha observado que en ambos casos el tejido adiposo presenta alteraciones similares en la función mitocondrial. En cambio el descenso de marcadores de adipogénesis observado en el tejido subcutáneo de pacientes no se reproduce en el tejido visceral. Este hecho, acompañado de diferencias en el perfil de expresión de marcadores de inflamación (que parece más leve en el tejido visceral), podría explicar el comportamiento opuesto de ambos depósitos en pacientes. El estudio en el que se compararon el tejido adiposo lipomatosos de las “buffalo-hump” y el tejido adiposo subcutáneo lipoatrófico de pacientes infectados por el HIV- indica que el tejido adiposo de las “buffalo-hump” presenta alteraciones especificas en la expresión génica respecto al tejido lipoatrófico en las que destaca una expresión normal de genes adipogénicos. Así mismo, el tejido lipomatoso es capaz de expresar UCP1, un gen característico del tejido adiposo marrón, y su capacidad proliferativa concuerda más con un fenotipo del tipo marrón, por lo que se puede decir que estos adipocitos tienen un fenotipo intermedio entre blanco y marrón que se mantiene cuando este tejido lipomatoso es utilizado para trasplante autólogo a la zona facial lipoatrófica en la que mantiene la proliferación desarrollándose el síndrome hámster. No se observan diferencias en las alteraciones mitocondriales observadas en ambos tejidos. Por otra parte la ausencia de un estado de inflamación local en BH podría explicar en parte este comportamiento diferente de ambos tejidos. Además se ha observado que los pacientes muestran niveles elevados de FGF21 y disminuidos de FGF19 (dos agentes homeostaticos) respecto a los controles. Estas diferencias con los controles se acentúan a medida que los pacientes infectados por el virus HIV-1 pasan de ser no tratados a tratados y aun más al desarrollar la lipodistrofia. Los niveles de FGF21 en suero se correlacionaban con indicadores de sensibilidad a insulina o marcadores de síndrome metabólico así como con marcadores de daño hepático que podrían estar relacionados con esteatosis hepática. Los niveles disminuidos en suero de FGF19 se correlacionan negativamente con parámetros indicativos de resistencia a insulina. Además se ha descrito en esta tesis que los receptores de estos agentes endocrinos FGFR1 y β-Klotho aparecen disminuidos en el tejido adiposo de los pacientes infectados por el virus HIV-1. / Molecular basis of adipose tissue alterations and metabolic disturbances associated to HIV-1-infected lipodystrophic patients Disturbances in adipose tissue in HIV-1-infected patients undergoing HAART involve a complex set of alterations known as HAART-associated-lipodystrophy-syndrome (HALS). In most cases, lipoatrophy occur in the face, arms and legs. An enlargement of visceral adipose tissue, reminiscent of visceral obesity, is present often in combination with peripheral lipoatrophy. Lipomatosis is also commonly found in HALS, usually as an enlargement in the dorso-cervical area (buffalo-hump), although the development of lipomas in distinct anatomical sites has also been reported. This adipose tissue redistribution is associated with systemic metabolic alterations such as insulin resistance or dyslipidemia. To determine the individual contribution to HALS of some HAART-prescriptioned drugs, we performed an assessment of the effects of efavirenz, nevirapine and Kaletra on human cultured adipocytes. Our results support the fact that efavirenz and Kaletra impair adipogenesis, reduce the release of adipokines and increase the expression and release of inflammation-related cytokines, while nevirapine does not. Overall, those effects are greater in the case of efavirenz. We compared as well the molecular signature of subcutaneous lipoatrophic, visceral lipohipertrophic and dorso-cervical lipomatous adipose tissues from patients in order to determine the molecular basis causing these fat depots to behave in an opposite way. All fat biopsies from patients exhibited alterations in mitochondrial function marker genes. Visceral and “buffalo hump” fat didn’t show any alterations in the expression of adipogenesis marker genes when compared to healthy controls, while subcutaneous fat showed lower levels. The inflammatory profile was normal in “buffalo hump”, whereas visceral and subcutaneous adipose tissue depots exhibited a distinct, more exacerbated, pro-inflammatory profile. These differences could be part of the explanation of the mentioned different behavior. The serum levels of novel homeostatic agents FGF19 and FGF21 was also assessed in samples from lipodystrophic patients. FGF21 levels were significantly higher in patients and correlated positively with markers of insulin resistance, metabolic syndrome and hepatic damage. On the other hand, FGF19 levels were significantly lower in patients and correlated negatively with markers of insulin resistance. We studied the transcription level of FGF receptors in adipose tissue as well, resulting in a lower expression in biopsies from HALS patients.

Existeix certa controvèrsia sobre els efectes del b-carotè com a promotor o protector del càncer de pulmó. A més, el b-carotè, com a precursor de l'àcid retinoic, podria estimular la termogènesi i regular l'adipositat corporal. La fura representa un bon model per estudiar els efectes de la ingesta de b-carotè ja que l'absorbeix de manera pràcticament intacta (semblant als humans). Hem demostrat que el b-carotè ingerit amb altres antioxidants no sembla tenir efectes inductors del càncer ja que no augmenta la proliferació cel·lular al pulmó i a més prevé els efectes del carcinogen benzo[a]pirè. D'altra banda, dosis farmacològiques de b-carotè fan a la fura efectes contraris als de l'àcid retinoic, ja que augmenten l'adipositat i resulten en una menor capacitat termogènica, principalment al teixit adipós retroperitoneal que, a la fura, presenta certes característiques de teixit adipós marró, ja que té un percentatge considerable d'adipòcits multiloculars i expressa quantitats significatives d'UCP1. / Existe controversia sobre los efectos del b-caroteno como promotor o protector del cáncer de pulmón. Además, el b-caroteno, como precursor del ácido retinoico, podría estimular la termogénesis y regular la adiposidad corporal. El hurón representa un buen modelo para estudiar los efectos de la ingesta de b-caroteno pues lo absorbe de manera prácticamente intacta (similar a los humanos). Hemos demostrado que el b-caroteno ingerido con otros antioxidantes no parece tener efectos inductores del cáncer puesto que no aumenta la proliferación celular del pulmón y además previene los efectos del carcinógeno benzo[a]pireno. Por otra parte, dosis farmacológicas de b-caroteno producen en el hurón efectos contrarios a los del ácido retinoico, ya que aumentan la adiposidad y reducen la capacidad termogénica, principalmente del tejido adiposo retroperitoneal que, en el hurón, presenta ciertas características de tejido adiposo marrón, al contener un porcentaje considerable de adipocitos multiloculares y expresar cantidades significativas de UCP1. / The effects of b-carotene promoting or protecting against lung cancer are unclear. Furthermore, b-carotene, as retinoic acid precursor, could induce thermogenesis and regulate body adiposity. The ferret represents a good model to study the effects of oral administration of b-carotene because it absorbs it almost intact (similarly to humans). We have shown that the intake of b-carotene together with other antioxidants does not seem to inducecancer as it does not increase cellular proliferation in lung and prevents the effects of the carcinogen benzo[a]pyrene. In addition, pharmacological b-carotene doses in ferrets have different effects from retinoic acid, increasing adiposity and decreasing thermogenic capacity, especially in the retroperitoneal adipose tissue which, in ferrets, resembles brown adipose tissue, since it has an important percentage of multilocular adipocytes and expresses significant amount of UCP1.