En estudios de células de ratón, los investigadores de Johns Hopkins descubrieron que los niveles bajos de cobre celular hacen que las células grasas sean más gordas al alterar la forma en que las células procesan sus principales combustibles metabólicos, como la grasa y el azúcar.
El descubrimiento, dicen, se suma a la evidencia de que la homeostasis del cobre podría algún día ser un objetivo terapéutico para los trastornos metabólicos, incluida la obesidad. Los investigadores advierten que, aunque se han informado vínculos entre el cobre y la obesidad en humanos, aún queda mucho trabajo por hacerpara comprender mejor la conexión. En el mundo occidental, la deficiencia de cobre en la dieta no es común, excepto en el embarazo, y los principales riesgos para la salud están asociados con trastornos genéticos del desequilibrio del cobre. Una dieta que incluya verduras, nueces e incluso chocolate generalmente contiene suficiente cobre paramantener niveles saludables de cobre.
El cobre es esencial para la biología humana y ayuda a facilitar muchos procesos, desde la formación de pigmentos en el cabello y el color de los ojos hasta nuevos vasos sanguíneos. El mineral también es importante para la cognición. Los desequilibrios del cobre se han asociado con varios trastornos neurológicos y se han alteradolos niveles de cobre estaban relacionados con la depresión y los cambios en el patrón de sueño, según Svetlana Lutsenko, Ph.D., profesora de fisiología en la Facultad de medicina de la Universidad Johns Hopkins e investigadora principal del estudio.
"Hemos visto una y otra vez que cuando hay un desequilibrio de cobre en un tejido, hay efectos significativos en su salud", dice Lutsenko.
El estudio, descrito en la edición del 17 de septiembre de la revista PLOS Biología , resume los esfuerzos del equipo de investigación para describir el papel del equilibrio del cobre en la fisiología de las células que almacenan grasa, llamadas adipocitos. Haojun Yang, autor principal del artículo y estudiante de posgrado en fisiología celular y molecular en la Escuela Universitaria Johns Hopkinsde Medicina, abordó esta pregunta como parte de su estudio de doctorado.
Los investigadores querían entender cómo los adipocitos usaban cobre. Primero lo hicieron cultivando precursores de células de grasa de ratón en el laboratorio que podrían señalizarse químicamente para convertirse en adipocitos maduros, el tipo utilizado para almacenar combustible.
Los investigadores monitorearon la absorción de cobre de las células y las proteínas que produjeron durante este proceso de desarrollo.
Lutsenko y su equipo descubrieron que durante la maduración, los adipocitos ingirieron el doble de la cantidad de cobre que los precursores. También encontraron que varias proteínas que contenían cobre eran más abundantes, especialmente una enzima llamada amina oxidasa sensible a semicarbazida SSAO, que eraextraordinariamente "upregulated", que aparece en niveles hasta 70 veces más altos que en las células precursoras. Estudios anteriores han demostrado que SSAO es dependiente de cobre y es excepcionalmente abundante en el tejido adiposo, pero no quedó claro cómo los niveles de cobre celular afectan SSAO y cómoLa actividad de SSAO está vinculada al metabolismo de los adipocitos, dice Lutsenko. "Nos intrigó ver que estos componentes se correlacionan", dice Yang.
Para probar si el consumo de cobre de las células afectó la función de SSAO, Yang limitó la disponibilidad de cobre durante la maduración de los adipocitos. Ella descubrió que la falta de cobre no impedía que las células se convirtieran en células grasas maduras, pero, inesperadamente, las células privadas de cobrecreció a más del doble del tamaño de sus contrapartes saludables y contenía más moléculas grasas, llamadas lípidos, que las células que se desarrollan en condiciones adecuadas de cobre.
"Esta prueba mostró que el cobre era importante para el desarrollo saludable y el metabolismo de los adipocitos", dice Lutsenko.
Para determinar si la pérdida de la actividad SSAO dependiente del cobre fue responsable del cambio en el tamaño y la acumulación de grasa por parte de las células privadas de cobre, Yang diseñó las células que carecían de la enzima por completo mediante la edición genética y monitoreó su desarrollo.se convirtieron en células grasas maduras, estas células de ratón cultivadas en laboratorio se veían notablemente similares a las células privadas de cobre en los experimentos anteriores: crecieron aproximadamente el doble del tamaño de las células normales y contenían más lípidos.
Este resultado afirmó que los niveles de cobre celular eran esenciales para la función SSAO y que la inactivación de esta enzima causaba un crecimiento anormal de las células grasas, dijeron los investigadores.
Sin embargo, lo que aún no estaba claro era cómo estas células acumulaban tanto lípido.
"En las células normales, la ingesta de los dos combustibles celulares, lípidos y azúcar, está equilibrada", dice Yang. "Al parecer, algo sobre la deficiencia de cobre desplazó ese equilibrio hacia la acumulación de grasa".
Los investigadores sabían por estudios previos que el SSAO tenía efectos similares a la insulina, haciendo que las células consuman más azúcares. Supusieron que obstaculizar la función de la enzima podría obligar a las células a cambiar las fuentes de combustible.
Para probar esta hipótesis, los investigadores compararon los perfiles de proteínas de tres líneas de células: células grasas normales, células sin SSAO y células con SSAO genéticamente eliminadas y luego "rescatadas" agregando la proteína nuevamente. Buscaron diferencias enexpresión de proteínas e ingesta de azúcar o lípidos a medida que estas células maduraban. Yang repitió sus experimentos anteriores con estas células, induciéndolas a convertirse en células grasas maduras y analizando su composición de proteínas tres, seis y nueve días después de la inducción.
En general, identificó 7,000 proteínas que estaban presentes en los tres tipos de células. Al reducir estos resultados a aquellas proteínas afectadas por la presencia de SSAO funcional, Yang encontró cambios en la abundancia de aproximadamente 200 proteínas que se ubicaron dentro de 17 vías celulares quemetabolismo regulado. Se observaron los cambios más significativos para las proteínas que absorbieron y procesaron el azúcar, que eran menos abundantes, y las proteínas que facilitaron la absorción y el procesamiento de los lípidos que fueron más abundantes en las células que carecen de SSAO.
"Esto demostró que SSAO es vital para muchas funciones metabólicas, incluido el cambio entre la absorción de azúcares a la absorción de grasas", dice Yang.
Los investigadores informan que ahora están planeando estudios para monitorear el SSAO en el torrente sanguíneo de humanos con diabetes y enfermedad del hígado graso, porque el SSAO aparece en niveles elevados en la sangre de tales individuos ". Sospechamos que el SSAO puede ayudar a regular la selección de combustible en otrostejidos ", dice Yang.
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Materiales proporcionados por Medicina Johns Hopkins . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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