ABSTRACT: Obesity is a metabolic disorder with major health consequences, it has been shown
to be a risk factor for development of insulin resistance, hypertension, type 2 diabetes,
cardiovascular disease, hyperlipidemia, hypercholesterolemia, oxidative stress, hepatic
steatosis and colon cancer. This condition is associated with increased oxidative stress
due to imbalance between the production of reactive oxygen species and their scavenging
by antioxidant systems, both regulated by the intracellular relation NADPH + H+ / NADP+.
In this context, it is relevant the enzyme glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PD) as a
major source of NADPH + H+. Recent studies suggest that abnormal activation of G6PD in
adipocytes increases the cellular NADPH + H+ which in turn alters the concentration of
lipids, oxidative stress and exacerbates the production of inflammatory cytokines,
promoting the development of insulin resistance and the recruitment and infiltration of
macrophages. The aim of this study was to evaluate changes in G6PD activity during
differentiation of 3T3-L1 fibroblasts to adipocytes and the effect of high glucose
concentrations on oxidative stress and the expression of G6PD (mRNA and activity) in
adipocytes. Also, to determine if the nicotinamide prevents damage caused by high
concentrations of glucose. The experimental model consisted of 3T3-L1 cells cultured with
5 or 25 mM glucose supplemented with and without nicotinamide. The results showed that
during cell differentiation the morphological change from fusiform to round is observed at
the same time that accumulates triacylglycerol. Oil red staining confirmed that at day 8
adipocyte is fully mature. As for G6PD during differentiation, the highest activity
corresponded to 4 and 6 days of culture, and decline in mature adipocytes (day 8). 25 mM
glucose induced in the mature adipocyte increased TBARS and the expression of G6PD,
both decreased in the presence of 5, 10 and 15 mM NAM. The viability test showed that
the NAM does not cause significant death in any concentrations used. We proposed the
use of the NAM to decrease the activity of G6PD and oxidative stress, which can be a
factor in the development of insulin resistance in obese individuals.
RESUMEN: La obesidad es un desorden metabólico con grandes consecuencias para la salud; se ha demostrado que es un factor de riesgo para el desarrollo de resistencia a la insulina, hipertensión, diabetes tipo 2, enfermedades cardiovasculares, hiperlipidemia,
hipercolesterolemia, esteatosis hepática y cáncer de colon. Esta condición está asociada con aumento de estrés oxidativo, debido al desbalance entre la producción de especies reactivas de oxígeno y su depuración por los sistemas antioxidantes, ambos regulados por la relación intracelular de NADPH + H+/NADP+. En este contexto, es relevante la enzima glucosa-6-fosfato deshidrogenasa (G6PD) como fuente principal de NADPH + H+. Estudios recientes sugieren que la activación anormal de la G6PD en tejido adiposo, incrementa el NADPH + H+ celular, que a su vez altera la concentración de lípidos, exacerba el estrés oxidativo y la producción de citocinas inflamatorias, promoviendo el desarrollo de la resistencia a la insulina y el reclutamiento e infiltración de macrófagos. El objetivo del presente estudio fue evaluar los cambios en la actividad de G6PD durante la diferenciación de los fibroblastos 3T3-L1 a adipocitos y el efecto de concentraciones altas de glucosa sobre el estrés oxidativo y la expresión de la G6PD (mRNA y actividad) en los adipocitos maduros. Además, determinar si la nicotinamida previene las alteraciones causadas por altas concentraciones de glucosa. El modelo experimental consistió en células 3T3-L1 cultivadas con glucosa 5 ó 25 mM suplementados con y sin nicotinamida. Los resultados obtenidos muestran que durante la diferenciación celular se observa el cambio morfológico de fusiforme a redondo a la vez que se acumulan los triacilgliceroles. La tinción con rojo oleoso confirmó que en el día 8 el adipocito se encuentra totalmente maduro. En cuanto a la G6PD durante la diferenciación, la máxima actividad correspondió a los días 4 y 6 de cultivo, declinando en el adipocito maduro (día 8). Glucosa 25 mM induce en el adipocito maduro un aumento de TBARS y de la expresión de G6PD, ambos disminuyen en presencia de nicotinamida 5, 10 y 15 mM. La prueba de viabilidad celular demostró que la nicotinamida no ocasiona muerte celular significativa en ninguna de las concentraciones usadas. Se propone el empleo de la NAM para disminuir la actividad de la G6PD y el estrés oxidativo, el cual puede ser factor para el desarrollo de resistencia a la insulina en individuos obesos.
