Diabetes mellitus: efectos de la glicosilación no enzimática de proteínas sobre el desarrollo osteoblástico

Objetivo General. Analizar la hipótesis de que proteínas modificadas por AGE ejercen un efecto directo sobre el desarrollo de osteoblastos en cultivo. Objetivos Específicos. - Establecer un modelo de células osteoblasto-símiles en cultivo, en diversos estadios de desarrollo, que se asemejen al proceso de diferenciación osteoblástica in vivo. - Preparar y caracterizar diversas proteínas con diferente grado de glicosilación no enzimática (glicación). - Estudiar el efecto de la glicación sobre diferentes propiedades fisicoquímicas y funcionales de dichas proteínas. - Investigar el efecto de las proteínas glicadas sobre el crecimiento y desarrollo de células osteoblasto-símiles en cultivo. - Analizar la presencia, características funcionales y regulación de sitios de unión específicos para productos de glicación avanzada (AGE), en células osteoblasto- símiles en cultivo. - Investigar el papel del sistema de los factores de crecimiento insulino-símiles (IGF-I e IGFBP) en los efectos inducidos por AGE sobre células osteoblasto-símiles en cultivo.Tesis digitalizada en SEDICI gracias a la Biblioteca Central de la Facultad de Ciencias Exactas (UNLP).Facultad de Ciencias Exacta

Estrés carbonílico y envejecimiento

En 1997 Lyons y Jenkins propusieron al estrés carbonílico como un mecanismo patogénico relevante en el envejecimiento fisiológico, y en patologías como Diabetes mellitus, insuficiencia renal y síndrome de Alzheimer 1. Definieron al estrés carbonílico como un exceso persistente, en el entorno celular, de moléculas solubles que posean dos grupos carbonilo en su estructura química (dicarbonilos). Este exceso de dicarbonilos reactivos puede ser consecuencia de un aumento en su formación y/o de una disminución en su detoxificación enzimática. Algunos dicarbonilos como el metilglioxal y la 3- desoxiglucasona se originan a partir del metabolismo de la glucosa por mecanismos no oxidativos, por lo cual su formación se incrementa en condiciones de hiperglucemia. Otros dicarbonilos como el glioxal, malondialdehído e hidroxinonenal, se originan por procesos oxidativos a partir de intermediarios glicolíticos o de lípidos poliinsaturados, y por ende su formación aumenta en situaciones de estrés oxidativo con hiperlipemia y/o hiperglucemia.Facultad de Ciencias Exacta

Diabetes mellitus: efectos de la glicosilación no enzimática de proteínas sobre el desarrollo osteoblástico

Objetivo General. Analizar la hipótesis de que proteínas modificadas por AGE ejercen un efecto directo sobre el desarrollo de osteoblastos en cultivo. Objetivos Específicos. - Establecer un modelo de células osteoblasto-símiles en cultivo, en diversos estadios de desarrollo, que se asemejen al proceso de diferenciación osteoblástica in vivo. - Preparar y caracterizar diversas proteínas con diferente grado de glicosilación no enzimática (glicación). - Estudiar el efecto de la glicación sobre diferentes propiedades fisicoquímicas y funcionales de dichas proteínas. - Investigar el efecto de las proteínas glicadas sobre el crecimiento y desarrollo de células osteoblasto-símiles en cultivo. - Analizar la presencia, características funcionales y regulación de sitios de unión específicos para productos de glicación avanzada (AGE), en células osteoblasto- símiles en cultivo. - Investigar el papel del sistema de los factores de crecimiento insulino-símiles (IGF-I e IGFBP) en los efectos inducidos por AGE sobre células osteoblasto-símiles en cultivo.Tesis digitalizada en SEDICI gracias a la Biblioteca Central de la Facultad de Ciencias Exactas (UNLP).Facultad de Ciencias Exacta

AGEs and Bone Ageing in Diabetes Mellitus

Type 1 and type 2 Diabetes mellitus are associated with a decrease in bone quality that leads to an increase in low-stress fractures, a condition called diabetic osteopathy. A growing body of evidence strongly indicates that one of the main pathological mechanisms of diabetic osteopathy is an excess accumulation of advanced glycation end products (AGEs) on collagen of bone extracellular matrix. This accumulation increases exponentially during ageing, and is further increased in conditions of substrate carbonyl stress such as chronically uncompensated Diabetes mellitus. AGEs can form covalent crosslinks throughout collagen fibrils, progressively increasing bone fragility and decreasing bone post-yield strain and energy, fracture resistance and toughness. In addition, bone marrow mesenchymal cells, osteoblasts and osteoclasts express receptors such as RAGE that can bind AGEs with high affinity, altering normal cellular homeostasis. Binding of AGEs by RAGE diminishes the osteogenic potential of mesenchymal cells, inhibits osteoblastic bone-forming capacity and induces a long-term decrease in osteoclastic recruitment and bone-resorbing activity. Altogether, these cellular effects of AGEs depress bone turnover, and thus induce an even greater accumulation of AGEs. Recent in vivo, ex vivo and in vitro evidence indicates that anti-diabetic and anti-osteoporotic treatment may prevent the deleterious effects of AGEs on bone cells, providing alternative options for the pharmacological treatment of diabetic osteopathy.Laboratorio de Investigación en Osteopatías y Metabolismo Minera

Advanced glycation endproduct-specific receptors in rat and mouse osteoblast-like cells: regulation with stages of differentiation

Advanced glycation endproducts have been implicated in the development of diabetic complications. In addition, these products could also mediate certain bone alterations such as diabetic osteopenia. Several receptors specific for advanced glycation endproduct-modified proteins have been characterized in different cell types, contributing to the recognition and degradation of senescent proteins. In the present report, we investigated the possible presence of advanced glycation endproduct-binding proteins on osteoblast-like cells. Both UMR106 and MC3T3E1 cell lines express specific advanced glycation endproduct-binding sites, with an affinity constant between 0.4 and 1.7. 10(6) M(-1), depending on the stage of osteoblastic differentiation; and with a receptor capacity of 1.5-2.0. 10(7) sites/cell. Osteoblast-like cells were also found to participate both in the uptake and degradation of advanced glycation endproduct-modified bovine serum albumin at 37 degrees C. Radiolabelled ligand blotting studies confirmed the presence of several membrane binding proteins, with apparent molecular masses of 50, 45-40, 30, 25 and 18 kDa; the major bands corresponded to 30 and 25 kDa proteins. This study provides evidence of the presence of advanced glycation endproduct-specific binding sites, and for their regulation with the stage of differentiation, in two osteoblast-like cells in culture.Facultad de Ciencias Exacta

Advanced glycation endproduct-specific receptors in rat and mouse osteoblast-like cells: regulation with stages of differentiation

Advanced glycation endproducts have been implicated in the development of diabetic complications. In addition, these products could also mediate certain bone alterations such as diabetic osteopenia. Several receptors specific for advanced glycation endproduct-modified proteins have been characterized in different cell types, contributing to the recognition and degradation of senescent proteins. In the present report, we investigated the possible presence of advanced glycation endproduct-binding proteins on osteoblast-like cells. Both UMR106 and MC3T3E1 cell lines express specific advanced glycation endproduct-binding sites, with an affinity constant between 0.4 and 1.7. 10(6) M(-1), depending on the stage of osteoblastic differentiation; and with a receptor capacity of 1.5-2.0. 10(7) sites/cell. Osteoblast-like cells were also found to participate both in the uptake and degradation of advanced glycation endproduct-modified bovine serum albumin at 37 degrees C. Radiolabelled ligand blotting studies confirmed the presence of several membrane binding proteins, with apparent molecular masses of 50, 45-40, 30, 25 and 18 kDa; the major bands corresponded to 30 and 25 kDa proteins. This study provides evidence of the presence of advanced glycation endproduct-specific binding sites, and for their regulation with the stage of differentiation, in two osteoblast-like cells in culture.Facultad de Ciencias Exacta

Alendronate Can Improve Bone Alterations in Experimental Diabetes by Preventing Antiosteogenic, Antichondrogenic, and Proadipocytic Effects of AGEs on Bone Marrow Progenitor Cells

Bisphosphonates such as alendronate are antiosteoporotic drugs that inhibit the activity of bone-resorbing osteoclasts and secondarily promote osteoblastic function. Diabetes increases bone-matrix-associated advanced glycation end products (AGEs) that impair bone marrow progenitor cell (BMPC) osteogenic potential and decrease bone quality. Here we investigated the in vitro effect of alendronate and/or AGEs on the osteoblastogenic, adipogenic, and chondrogenic potential of BMPC isolated from nondiabetic untreated rats. We also evaluated the in vivo effect of alendronate (administered orally to rats with insulin-deficient Diabetes) on long-bone microarchitecture and BMPC multilineage potential. In vitro, the osteogenesis (Runx2, alkaline phosphatase, type 1 collagen, and mineralization) and chondrogenesis (glycosaminoglycan production) of BMPC were both decreased by AGEs, while coincubation with alendronate prevented these effects. The adipogenesis of BMPC (PPARγ, intracellular triglycerides, and lipase) was increased by AGEs, and this was prevented by coincubation with alendronate. In vivo, experimental Diabetes (a) decreased femoral trabecular bone area, osteocyte density, and osteoclastic TRAP activity; (b) increased bone marrow adiposity; and (c) deregulated BMPC phenotypic potential (increasing adipogenesis and decreasing osteogenesis and chondrogenesis). Orally administered alendronate prevented all these Diabetes-induced effects on bone. Thus, alendronate could improve bone alterations in diabetic rats by preventing the antiosteogenic, antichondrogenic, and proadipocytic effects of AGEs on BMPC.Laboratorio de Investigación en Osteopatías y Metabolismo Minera

Factores de crecimiento insulino símiles: estructura, bioactividad y métodos de ensayo

El sistema de los factores de crecimiento insulino-símiles (IGF) se halla involucrado en diferentes aspectos de la regulación celular y tisular, como así también en el desarrollo y el crecimiento corporal. Este sistema depende de la interacción entre ligandos (IGF-I, IGF-II), receptores (Tipo I, Tipo II), proteínas ligadoras o transportadoras (IGFBP-1 a -6), y proteasas específicas para las IGFBPs. La acción de los IGFs se encuentra regulada por diferentes factores y estímulos, tales como la hormona de crecimiento, que actúan a diversos niveles. El desarrollo de nuevos métodos para analizar los diferentes componentes del sistema de los IGFs ha aportado elementos adicionales para la evaluación, diagnóstico y seguimiento de pacientes con alteraciones del crecimiento.The insulin-like growth {actor system is known to be involved in different aspects of cellular and tissue regulation, as well as in body growth and development. This system depends on the interaction between ligands (IGF-I and IGF-11), receptors (Type 1 and Type 11), binding proteins (IGFBP-1 to -6), and proteases which are specific for IGFBPs. The action of IGFs can be modulated by different factors and stimuli, such as growth hormone, which exert their control at different levels. The development of new methods for the anal y sis of the different constituents of the IGF system, have p rovided alternative tools for the evaluation, diagnosis and follo w-up of patients with growth impairment.Facultad de Ciencias Exacta

Factores de crecimiento insulino símiles: estructura, bioactividad y métodos de ensayo

El sistema de los factores de crecimiento insulino-símiles (IGF) se halla involucrado en diferentes aspectos de la regulación celular y tisular, como así también en el desarrollo y el crecimiento corporal. Este sistema depende de la interacción entre ligandos (IGF-I, IGF-II), receptores (Tipo I, Tipo II), proteínas ligadoras o transportadoras (IGFBP-1 a -6), y proteasas específicas para las IGFBPs. La acción de los IGFs se encuentra regulada por diferentes factores y estímulos, tales como la hormona de crecimiento, que actúan a diversos niveles. El desarrollo de nuevos métodos para analizar los diferentes componentes del sistema de los IGFs ha aportado elementos adicionales para la evaluación, diagnóstico y seguimiento de pacientes con alteraciones del crecimiento.The insulin-like growth {actor system is known to be involved in different aspects of cellular and tissue regulation, as well as in body growth and development. This system depends on the interaction between ligands (IGF-I and IGF-11), receptors (Type 1 and Type 11), binding proteins (IGFBP-1 to -6), and proteases which are specific for IGFBPs. The action of IGFs can be modulated by different factors and stimuli, such as growth hormone, which exert their control at different levels. The development of new methods for the anal y sis of the different constituents of the IGF system, have p rovided alternative tools for the evaluation, diagnosis and follo w-up of patients with growth impairment.Facultad de Ciencias Exacta

Metabolic syndrome, metformin and bone

El síndrome metabólico se de!ne como un trastorno heterogéneo y multifactorial con riesgo cardiovascular elevado. Actualmente se encuentra en franco crecimiento debido al sedentarismo y la ingesta rica en grasas y azúcares. Su tratamiento incluye la indicación de cambios en el estilo de vida, con realización de actividad física y una alimentación saludable e hipocalórica. Cuando esto no es eficaz, se pueden utilizar diferentes fármacos, y entre los más prescriptos se encuentra la metformina, caracterizada por su acción insulino-sensibilizante. Numerosos trabajos han estudiado la vinculación del síndrome metabólico con el tejido óseo. Se demostró como resultado general, aunque no concluyente, que dicho síndrome se asocia con una disminución de la densidad mineral ósea y un aumento en la incidencia de fracturas osteoporóticas. Una de las imitaciones de estos estudios clínicos estaría ligada a la gran heterogeneidad de los pacientes con síndrome metabólico. Por otra parte, y dado que diversos estudios preclínicos han sugerido posibles acciones osteogénicas de la metformina, se ha investigado el posible efecto óseo de un tratamiento con este fármaco en personas con hiperglucemia o disglucemia. Varios estudios clínicos muestran que este efecto sería nulo o, en algunos casos, de carácter protector para el sistema óseo. No obstante, se debería tener precaución en el uso de dicho fármaco en pacientes que necesiten dosis altas y/o posean riesgo elevado de fractura, ya que sus altas concentraciones podrían tener consecuencias negativas sobre el metabolismo óseo.Metabolic syndrome is defined as a heterogeneous and multifactorial disorder with high cardiovascular risk. Its incidence is currently growing due to sedentary lifestyles and diets with a high intake of fats and sugars. Treatment for metabolic syndrome begins with changes in lifestyle, such as physical activity and a healthy and hypocaloric diet. When this is not effective, different drugs can be used, and one of the most frequently prescribed is the insulin-sensitizer metformin. Numerous investigations have evaluated the possible link between metabolic syndrome and alterations in bone metabolism. Although not conclusive, most clinical studies point to an association between metabolic syndrome, a decrease in bone mineral density and an increase in the incidence of osteoporotic fractures. However, an important limitation of these studies is the great heterogeneity of individuals with metabolic syndrome. In view of preclinical research indicating possible osteogenic actions of metformin, the effects on bone of metformin has been evaluated in patients with hyperglycemia. Most studies have found either no effect on fracture incidence, or a mild protective action. However, since elevated concentrations of metformin might negatively affect bone metabolism, caution should be taken when prescribing this drug for patients who require high doses, and/or have an excess fracture risk.Fil: Wanionok, Nahuel Ezequiel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Ciencias Biológicas. Laboratorio de Investigación en Osteospatías y Metabolismo Mineral; ArgentinaFil: McCarthy, Antonio Desmond. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Ciencias Biológicas. Laboratorio de Investigación en Osteospatías y Metabolismo Mineral; Argentin