Remodelación de las Vías Bioenergéticas Mitocondriales en Fibroblastos Humanos Cultivados con Carbohidratos
Autores: Protasoni, Margherita; Taanman, Jan-Willem
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Los defectos en la fosforilación oxidativa mitocondrial son la base de muchas enfermedades neurológicas y neuromusculares. Los fibroblastos dérmicos primarios de los pacientes son uno de los modelos in vitro más utilizados para estudiar patologías mitocondriales. Sin embargo, los fibroblastos tienden a depender más de la glucólisis que de la fosforilación oxidativa para su energía cuando se cultivan en un medio estándar de alta glucosa, lo que dificulta la exposición a disfunciones mitocondriales. Este estudio tuvo como objetivo investigar sistemáticamente hasta qué punto el uso de un medio basado en galactosa o fructosa cambia el metabolismo energético de los fibroblastos a un estado más oxidativo. Las células altamente proliferativas dependen más de la glucólisis que las células menos proliferativas. Por lo tanto, investigamos dos cultivos de fibroblastos dérmicos primarios de sujetos sanos: un cultivo neonatal altamente proliferativo y un cultivo adulto de crecimiento más lento. Las células se cultivaron con 25 mM de glucosa, galactosa o fructosa, y 4 mM de glutamina como fuentes de carbono. En comparación con la glucosa, tanto la galactosa como la fructosa reducen la tasa de proliferación celular, pero la caída inducida por la galactosa en la proliferación es mucho más profunda que la observada en las células cultivadas en fructosa. Tanto la galactosa como la fructosa resultan en un aumento modesto del contenido mitocondrial, incluyendo el ADN mitocondrial, y un aumento desproporcionado en los niveles de proteínas, ensamblaje y actividad de los complejos enzimáticos de la fosforilación oxidativa. Los medios basados en galactosa y fructosa inducen un cambio en la vía bioquímica prevalente en los fibroblastos cultivados, mejorando el metabolismo aeróbico en comparación con el medio basado en glucosa. Si bien tanto la galactosa como la fructosa estimulan la fosforilación oxidativa en un grado comparable, la galactosa disminuye la tasa de proliferación celular más que la fructosa, lo que sugiere que un medio basado en fructosa es una mejor opción al estudiar defectos parciales de fosforilación oxidativa en los fibroblastos de los pacientes.
Descripción
Los defectos en la fosforilación oxidativa mitocondrial son la base de muchas enfermedades neurológicas y neuromusculares. Los fibroblastos dérmicos primarios de los pacientes son uno de los modelos in vitro más utilizados para estudiar patologías mitocondriales. Sin embargo, los fibroblastos tienden a depender más de la glucólisis que de la fosforilación oxidativa para su energía cuando se cultivan en un medio estándar de alta glucosa, lo que dificulta la exposición a disfunciones mitocondriales. Este estudio tuvo como objetivo investigar sistemáticamente hasta qué punto el uso de un medio basado en galactosa o fructosa cambia el metabolismo energético de los fibroblastos a un estado más oxidativo. Las células altamente proliferativas dependen más de la glucólisis que las células menos proliferativas. Por lo tanto, investigamos dos cultivos de fibroblastos dérmicos primarios de sujetos sanos: un cultivo neonatal altamente proliferativo y un cultivo adulto de crecimiento más lento. Las células se cultivaron con 25 mM de glucosa, galactosa o fructosa, y 4 mM de glutamina como fuentes de carbono. En comparación con la glucosa, tanto la galactosa como la fructosa reducen la tasa de proliferación celular, pero la caída inducida por la galactosa en la proliferación es mucho más profunda que la observada en las células cultivadas en fructosa. Tanto la galactosa como la fructosa resultan en un aumento modesto del contenido mitocondrial, incluyendo el ADN mitocondrial, y un aumento desproporcionado en los niveles de proteínas, ensamblaje y actividad de los complejos enzimáticos de la fosforilación oxidativa. Los medios basados en galactosa y fructosa inducen un cambio en la vía bioquímica prevalente en los fibroblastos cultivados, mejorando el metabolismo aeróbico en comparación con el medio basado en glucosa. Si bien tanto la galactosa como la fructosa estimulan la fosforilación oxidativa en un grado comparable, la galactosa disminuye la tasa de proliferación celular más que la fructosa, lo que sugiere que un medio basado en fructosa es una mejor opción al estudiar defectos parciales de fosforilación oxidativa en los fibroblastos de los pacientes.