Evaluación del efecto de la intoxicación aguda por Karwinskia humboldtiana en el páncreas de la rata Wistar

Propósito y método del estudio: Cuando se ingieren grandes cantidades de fruto de Karwinskia humboldtiana se produce una intoxicación aguda, que ocasiona daño en múltiples órganos, falla respiratoria y muerte en pocos días. En la intoxicación accidental y experimental con este fruto, se ha reportado daño histológico en pulmones, hígado y riñones. Se sabe que el daño histológico a estos órganos, además de la falla multiorgánica, son situaciones comunes cuando existe daño pancreático, sin embargo, hasta la fecha, el páncreas no ha sido estudiado en esta intoxicación. En este trabajo examinamos el efecto que ocasiona la intoxicación aguda con el fruto de Karwinskia humboldtiana en el páncreas en la rata Wistar. Contribuciones y conclusiones: En este trabajo se encontró daño progresivo confinado a la porción exocrina del páncreas, iniciando con reducción en el tamaño de los acinos pancreáticos, así como del número de gránulos de zimógeno, presencia de vesículas de apariencia autofágica y apoptosis, seguidos de edema, infiltrado inflamatorio, necrosis y pérdida completa de la arquitectura acinar. Cabe señalar que la morfología de los islotes de Langerhans se mantuvo conservada en todos los tiempos evaluados en este trabajo. Mediante las técnicas Western Blot e inmunofluorescencia, analizamos la expresión y localización de proteínas implicadas en la autofagia (LC3-I y LC3-II) y en la apoptosis (caspasa-3). Observamos que las proteínas LC3-I y LC3-II se encuentran expresadas en todos los tiempos experimentales, mientras que la proteína caspasa-3 se expresó únicamente a las 48 h de la intoxicación con Karwinskia humboldtiana. Mediante ensayos de histoquímica enzimática para la citocromo oxidasa c, comprobamos que desde las 24 h de intoxicación, existen cambios en la forma, tamaño y localización de las mitocondrias, organelos implicados en la muerte celular. Asimismo, realizamos la evaluación de la función pancreática mediante la determinación de la actividad de la amilasa sérica, sin encontrar diferencia significativa entre los grupos estudiados. Todos estos datos indican que el daño inducido por una dosis alta de fruto de Karwinskia humboldtiana en la rata Wistar, es consistente con una pancreatitis aguda necrotizante que afecta exclusivamente el páncreas exocrino. Este modelo de pancreatitis puede ser útil para el estudio de los mecanismos celulares y moleculares implicados en este padecimiento, así como para el ensayo de posibles tratamientos para esta y otras enfermedades pancreáticas.

Análisis transcripcional de la vía de secreción y metabolismo del metanol durante la producción de una proteína heteróloga en Pichia pastoris

La levadura metilotrófica Pichia pastoris es de gran importancia industrial principalmente en la producción de proteínas heterólogas. En un estudio reciente se emplearon cinco factores ambientales para definir condiciones de cultivo a nivel de bioreactor que condujeron a altos (CM) y bajos (CP) niveles de la producción extracelular de una fitasa recombinante en una cepa Muts de P. pastoris. Los resultados de este estudio mostraron que bajo las condiciones CM, la demanda y consumo de O2 y de metanol fueron más altos y condujeron a valores más altos en la velocidad específica de crecimiento (μ), biomasa (2.7 veces), niveles de producción de fitasa extracelular (5.5 veces) y rendimientos (Yp/x) que en CP. Con el fin de comprender los mecanismos de regulación transcripcional que afectan a la fisiología de P. pastoris por la sobre-producción de la proteína recombinante y las condiciones de cultivo, en este trabajo se realizó un análisis de expresión diferencial de genes (DGE) empleando la tecnología de secuenciación masiva de mRNA (RNAseq) de la cepa Muts de P. pastoris crecida bajo las condiciones CM y CP reportadas previamente. Además se validaron los resultados del estudio de DGE mediante RT-qPCR. Resultados: La expresión de 4,950 genes, el 93% de los genes totales anotados, fueron detectados. Se sub- y sobre-expresaron 350 y 413 genes respectivamente en CM respecto a CP. En CM vs CP se sobre-expresaron significativamente términos relacionados con la biosíntesis de aminoácidos, biosíntesis de nucleósidos de purina, regulación de la traducción, glicosilación de proteínas y mitosis, indicando una mayor actividad anabólica en CM. La transcripción del gen heterólogo y de los genes de la ruta de desasimilación del metanol no mostraron diferencias entre ambas condiciones de cultivo y fue inducida en metanol. Sin embargo las enzimas claves (DAS1 y DAS2) de la ruta de asimilación del metanol se sobre-expresaron significativamente en CM vs CP, indicando que CM está favorecida la producción de biomasa y la generación de energía a través de esta vía, explicando los valores más altos para la μ y biomasa obtenidos en CM respecto a CP. De 110 genes analizados involucrados en la vía de secreción, 20 se sobre-expresaron en CM vs CP, la sobre-expresión de estos genes indicaron que bajo las condiciones de CM, se presenta una mayor actividad transcipcional de los genes implicados en el transporte y translocación hacia el RE (15%), genes implicados en el plegamiento de proteínas en RE (25%), así como genes relacionados en el procesamieto de las proteínas a través del RE (30%) y Golgi (35%) que permitieron un estado fisiológico favorable para la secreción de la proteína heteróloga. De los 44 genes relacionados con el estrés en RE durante la secreción, en CM vs CP se sobre-expresaron genes UPR indicando, que bajo condiciones de CM, se promueve la expresión de genes relacionados con el plegamiento de proteínas y probablemente se evita el acumulamiento de proteínas mal plegadas. La sub-expresión de todos los genes relacionados con autofagia, es uno de los factores que podría explicar la menor actividad proteolítica observada en CM. Finalmente se observó una correlación entre los métodos de RNA-seq y RTqPCR (r2=0.7). Conclusiones: El análisis de la DGE señala que los factores ambientales en CM condujeron a la regulación de la expresión de genes del proceso de secreción y genes relacionados al estrés en RE durante la secreción que condujeron a valores de Yp/x, más altos en CM que en CP y no se atribuyen a una expresión diferencial del gen heterólogo. La regulación de la ruta del metanol hacia la asimilación y una mejor respuesta de adaptación al estrés en CM condujeron a un mayor crecimiento y producción de biomasa en CM que en CP.

Desarrollo de una interfaz visual del metabolismo de glucosa basada en modelos matemáticos compartiméntales

La diabetes es una enfermedad que ha ido en aumento en los últimos años, partiendo de esta problemática el objetivo principal de esta tesis es el de desarrollar una interfaz visual basada en modelos de metabolismo de glucosa, de manera que esta sea una herramienta que sirva de apoyo para observar el comportamiento de dicho metabolismo en un paciente sano, en un paciente con diabetes tipo I o en un paciente con diabetes tipo II, siendo que en un futuro esta se pueda modificar de forma que, con ciertos parámetros establecidos, se pueda llegar a predecir el comportamiento del metabolismo de glucosa en un paciente en específico y con ello saber cómo es que se tiene que actuar frente a las condiciones actuales para mejorar la calidad de vida de la persona en cuestión, aportando de esta manera en el desarrollo de la tecnología de generación de pacientes virtuales. El desarrollo de la interfaz se realizó en MATLAB© y permite el manejo de los tres tipos de pacientes virtuales (sano, diabetes tipo I, y diabetes tipo II) y reproduce el comportamiento dinámico de la concentración de glucosa e insulina en sangre. También permite manejar señales de entrada (dosificación de insulina prescrita por el medico) y perturbaciones (ingesta de alimentos).