EFECTOS ANTIINFLAMATORIOS DE LA GLUCOSAMINA EN LA ARTROSIS

Tokyo, Japón: La glucosamina suprime la expresión de los genes asociados con citoquinas proinflamatorias, lo cual fundamenta sus efectos antiinflamatorios protectores en la artrosis.

Plos One 1-18, 2016

Autores:
Someya A, Ikegami T, Nagaoka I

Institución/es participante/s en la investigación:
Juntendo University

Título original:
Glucosamine Downregulates the IL-1â- Induced Expression of Proinflammatory Cytokine Genes in Human Synovial MH7A Cells by O-GlcNAc Modification-Dependent and -Independent Mechanisms

Título en castellano:
La Glucosamina Regula por Disminución la Expresión Inducida por la IL-1Beta de los Genes de Citoquinas Proinflamatorias en Células Sinoviales Humanas MH7A por Mecanismos tanto Dependientes como Independientes de la Modificación de la O-GlcNac

Extensión del  Resumen-SIIC en castellano:
2.63 páginas impresas en papel A4

ReSIIC editado en:  Bioquímica  Reumatología  Farmacología  Medicina Familiar  Medicina Interna  Nutrición  Osteoporosis y Osteopatías Médicas

Introducción y objetivos 
La artrosis es una de las principales enfermedades articulares, caracterizada por degeneración cartilaginosa, formación de osteofitos, dolor y pérdida de movilidad. Se considera que son componentes importantes en la patogénesis de la artrosis la pérdida de cartílago asociada con la edad, el daño al cartílago articular (golpes, deportes) y la inflamación sinovial. Durante la inflamación sinovial, las células sinoviales son activadas y se producen localmente citoquinas proinflamatorias, cuya concentración en el líquido sinovial se correlaciona con la gravedad del daño articular de la artrosis. La glucosamina es un aminomonosacárido natural, componente del ácido hialurónico y de otros glucosaminoglucanos presentes en el cartílago, que se utiliza como complemento nutricional, y que contribuye a mantener la estructura articular y su función. La glucosamina ejerce también acciones antiinflamatorias, relacionadas con la supresión de mediadores inflamatorios, como el óxido nítrico, la prostaglandina E2 (PGE-2) y la interleuquina 8 (IL-8). En la incorporación de la glucosamina a las vías metabólicas aparece la O-N-acetilglucosamina (O-GlcNAc) que modifica las proteínas blanco y modula las funciones celulares. El presente estudio fue diseñado con el objetivo de dilucidar los mecanismos moleculares subyacentes a las acciones antiinflamatorias de la glucosamina, para lo cual los autores estudiaron los efectos de la glucosamina sobre la expresión génica y sobre la modificación de la O-GlcNAc en un cultivo de células sinoviales humanas.

Materiales y métodos
Se utilizó una línea de cultivo de células sinoviales humanas MH7A. Las células fueron cultivadas en presencia de glucosamina y en ausencia de ella, y luego estimuladas con IL-8. Se midieron las concentraciones de interleuquinas después de la estimulación. El análisis de las proteínas se hizo con la técnica de Western blot. Se efectuaron estudios específicos para detección de citotoxicidad, análisis de micromatriz de ADN y reacción en cadena de la polimerasa por transcripción inversa cuantitativa en tiempo real. Para el análisis estadístico, los datos se expresaron como medias ± error estándar (EE). La significación estadística se determinó mediante la prueba de la t y por la prueba ANOVA (seguida por la prueba de Tukey para comparaciones múltiples). Se consideró significativo un valor de p < 0.05.

Resultados
El estudio halló que la glucosamina causó la inhibición de la producción de IL-8 inducida por la IL-1beta de una manera dependiente de la dosis. Se detectó la concentración basal de las modificaciones de la O-GlcNAc en las células sinoviales en reposo, y se comprobó que la estimulación con IL-1beta no afectó esencialmente a la O-GlcNAc. Por otro lado, la glucosamina favoreció la modificación de la O-GlcNAc, mientras que el aloxano (un inhibidor de la O-GlcNAc) suprimió de manera eficaz la modificación de la O-GlcNAc inducida por la glucosamina. Los autores interpretan estos hallazgos como indicación que el efecto supresor de la glucosamina sobre la producción de IL-8 está mediado por la modificación de la O-GlcNAc inducida por la glucosamina en las células MH7A. La escasa liberación de lactato deshidrogenasa (LDH) durante la estimulación con IL-1beta fue considerada indicativa de ausencia de citotoxicidad. Los estudios por análisis de micromatriz para determinar los efectos sobre la expresión de genes mostraron que la estimulación de las células MH7A con IL-1beta regulaba por aumento a 6 genes (la mayoría de ellos genes asociados con la inflamación), y por disminución a un gen. La exposición de las células a la glucosamina produjo la regulación por disminución de 227 genes y la regulación por aumento de 247 genes. Los resultados indicaron que los genes regulados por la glucosamina pueden categorizarse principalmente en 4 vías metabólicas relacionadas con la inmunidad, y en 4 vías metabólicas vinculadas con la síntesis de aminoácidos. La glucosamina reguló por disminución la expresión de los genes controladores de citoquinas proinflamatorias. En contraste, la expresión de los genes de citoquinas antiinflamatorias no fue afectada significativamente por la glucosamina, por lo que los autores concluyeron que el efecto antiinflamatorio de la glucosamina se debe a la inhibición de los genes proinflamatorios más que a la estimulación de los genes antiinflamatorios. Los cambios observados con la introducción del aloxano al cultivo celular sugirieron que entre los genes regulados por la glucosamina (tanto por aumento como por disminución), la expresión de más del 50% de los genes está mediada por la modificación de la O-GlcNAc. Sobre la base de los efectos combinados de la glucosamina y del aloxano sobre la IL-8 y la IL-6, los autores concluyeron que la glucosamina suprime el ARN mensajero y las concentraciones de citoquinas proinflamatorias por medio de un mecanismo dependiente de la modificación de la O-GlcNAc (que puede ser restaurado por el aloxano) y por un mecanismo independiente de modificación de la O-GlcNAc (que no es restaurado por el aloxano).

Discusión y conclusiones
En este estudio, los investigadores buscaron dilucidar los mecanismos moleculares por los cuáles la glucosamina participa en la regulación de la activación de las células sinoviales. Con este objetivo, se estudió la expresión de genes en una línea de cultivo de células sinoviales humanas MH7A, que para los autores representan un modelo adecuado de inflamación sinovial. Las células fueron estimuladas con concentraciones bajas de IL-1beta, dado que la progresión de la artrosis se asocia con inflamación sinovial crónica de bajo grado. Los investigadores hallaron que la expresión de los genes que activan la producción de citoquinas proinflamatorias (como IL-6 e IL-8) era regulada por aumento por la IL-1beta en una magnitud estadísticamente significativa. Los mecanismos de acción de la glucosamina en la artrosis han sido parcialmente dilucidados por estudios sobre condrocitos, porque la artrosis se caracteriza por destrucción del cartílago articular. Los estudios en modelos con animales han mostrado que la glucosamina inhibe la expresión génica inducida por la IL-1beta de citoquinas, de quimioquinas, de factores de crecimiento, de enzimas de síntesis de PGE-2 y de enzimas sintetizadoras de óxido nítrico. Estas observaciones indican que la glucosamina ejerce un efecto protector sobre las articulaciones con artrosis, con destrucción articular y con inflamación sinovial, al suprimir la expresión de moléculas inflamatorias (citoquinas, quimioquinas, enzimas y receptores) tanto en los condrocitos como en las células sinoviales. Para avanzar en la investigación de los mecanismos moleculares detrás de las acciones de la glucosamina, los investigadores utilizaron aloxano, un inhibidor de la enzima O-GlcNAc transferasa, que suprime la aparición de modificaciones de la O-GlcNAc. Los resultados basados en los efectos del aloxano sobre el modelo de estudio indicaron que la expresión de más del 50% de los genes (regulados por la glucosamina tanto por aumento como por disminución) está mediada por modificaciones de la O-GlcNAc. Un hallazgo destacado por los investigadores es que la glucosamina suprimió la expresión de los genes relacionados con las citoquinas proinflamatorias, pero no los genes antiinflamatorios. Los autores enfocaron su estudio en los efectos del aloxano sobre la supresión inducida por la glucosamina de las citoquinas proinflamatorias IL-6, IL-8, IL-24 y el factor de necrosis tumoral alfa (TNF-alfa). Los resultados revelaron modificaciones del TNF-alfa y de la IL-8. La transcripción de los genes de la IL-6, la IL-8, la IL-24 y el TNF-alfa está controlada por múltiples factores de transcripción, como el NF-kappa B que, a su vez, está regulado por modificaciones de la O-GlcNAc. En este estudio se confirmó que la glucosamina inhibe la expresión de las quimioquinas inducidas por el TNF-alfa por medio de la modificación de la O-GlcNAc, que actúa sobre el NF-kappa B, y que, a la vez, suprime la síntesis de las citoquinas, lo que sugiere que la expresión de los genes de las citoquinas proinflamatorias es regulada por un mecanismo que involucra la acción sobre el NF-kappa B de la modificación de la O-GlcNAc. Además de la supresión de las citoquinas proinflamatorias, los resultados del presente estudio indicaron que la glucosamina regula por disminución la expresión de genes denominados ADAMTS, que dirigen la síntesis de varias enzimas, como la desintegrina, la metaloproteinasa y la trombospondina. Los genes ADAMTS participan en la degradación de componentes del cartílago, como el agrecano y la proteína de la matriz oligomérica, y contribuyen así al daño estructural que se produce en la artrosis. La glucosamina suprime el ARN mensajero de los genes ADAMTS, un efecto que no puede ser restaurado por el aloxano. La observación sugiere que la glucosamina ejerce una acción protectora sobre el cartílago en la artrosis, al regular por disminución los genes ADAMTS en las células sinoviales, posiblemente por un mecanismo independiente de la modificación de la O-GlcNAc. En conclusión, los resultados de este estudio indican que la glucosamina suprime la expresión de los genes asociados con citoquinas proinflamatorias a través de mecanismos relacionados con la modificación de la O-GlcNAc y de mecanismos independientes de esta modificación. El resultado neto es que la glucosamina ejerce efectos antiinflamatorios protectores en las células sinoviales de la artrosis.