EFECTO DE LA SUPLEMENTACIÓN DE ZINC, SOBRE LA ERITROPOYETINA Y LA ERITROCITOSIS EXCESIVA EN RATAS EXPUESTAS A DIFERENTES REGÍMENES DE HIPOXIA

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FACULTAD DE RECURSOS NATURALES RENOVABLES DEPARTAMENTO AGRICULTURA DEL DESIERTO  E INGENIERÍA EN BIOTECNOLOGÍA

EFECTO DE LA SUPLEMENTACIÓN DE ZINC, SOBRE LA ERITROPOYETINA  Y LA ERITROCITOSIS EXCESIVA EN RATAS EXPUESTAS A DIFERENTES REGÍMENES DE HIPOXIA

    TESIS PARA OPTAR AL  TÍTULO DE

    INGENIERO EN BIOTECNOLOGÍA

    Alumna: CYNTHIA ROJO TORRES        

                                              Profesor Guía Dr. JULIO BRITO RICHARDS

                                                    Profesor Colaborador: Ing. KAREM ARRIAZA

Iquique-Chile

2013

1.- Justificación

La hipoxia se define como la disminución del aporte o contenido de oxígeno en el organismo o bien como trastornos del proceso de utilización del oxígeno que se encuentra en los tejidos, lo que reduce el metabolismo aeróbico y la producción de ATP en la mitocondria (Efuni y Shpektor, 1981). Existen diversos tipos de exposición a la altura con respecto al tiempo de exposición, se tiene la exposición crónica la cual es la permanencia en altura por un periodo de tiempo prolongado, tal es el caso de las personas que residen en la altura, otro tipo de exposición es la aguda que va desde el nivel del mar hacia la altura en tiempos cortos de exposición, ya sea horas, días o semanas como es en el caso de los deportistas (Santibáñez y Sánchez, 2007) y finalmente se tiene la hipoxia hipobárica crónica e intermitente, en donde la exposición es por un largo periodo de tiempo pero de manera intermitente como es en el caso del modelo del minero chileno (Richalet et al., 2002).

A este tipo de exposiciones existen diversas respuestas de aclimatación, en los mamíferos superiores, la respuesta a la hipoxia es compleja, e incluye, entre otras, adaptaciones de la función respiratoria y hemodinámica, del metabolismo intermedio y de la función renal. Estas aclimatación se manifiestan en cambios hormonales, de mediadores y de actividad enzimática e implican variaciones en la expresión de una serie de genes (Caramelo et al., 2006). Estas respuestas de aclimatación pueden derivar en patologías que terminan afectando de manera negativa a las personas que se exponen a grandes alturas, tal es el caso de la Eritrocitosis Excesiva, que es causada por una baja saturación arterial de oxígeno, una ineficiencia ventilatoria y reducida respuesta ventilatoria a la hipoxia causando finalmente el aumento de los glóbulos rojos, lo cual  es un signo del mal de montaña crónico (Velarde y Mejía, 2008). El aumento de glóbulos rojos podría estar influenciado tanto por la altura como por los metales pesados. Por lo que personas expuestas a estas condiciones manifestarían Eritrocitosis Excesiva, como en el caso del modelo del minero chileno.

Uno de los metales pesados al cual están expuestos dichos trabajadores de forma constante es el Zinc, que no solo está presente en sus faenas de trabajo, sino que también lo consumen en sus alimentos, ya que es un metal esencial, pero en grandes dosis puede llegar a ser toxico (Rubio et al., 2007), este metal puede estar afectando de forma directa o indirecta el elevado número de glóbulos rojos. Existen diversos antecedentes que asocian el elevado numero de glóbulos rojos con Zinc, como es el caso de un estudio realizado en Cerro Pasco (Miranda et al., 2006) en el cual se vio el efecto del Zinc, donde determinan asociación de elevado hematocritos con Zinc. Por otra parte Bernal et al., 2008, hallo una liberación de Zinc y un incremento de Metalotioneína (MT), en ratas expuestas a hipoxia.

Además de estar influenciados por metales pesados, existen otros factores que pueden estar provocando un elevado número de los glóbulos rojos, como es la familia de Factores Inducibles por Hipoxia en donde se tiene a HIF1-α y HIF2- α. Hace algún tiempo se pensaba que solo HIF1-α, se encargaba de la respuesta a la hipoxia, pero estudios recientes muestran que este factor no solo actúa bajo condiciones de hipoxia (Fuentes, 2012). Algunos autores (Furlow et al., 2009; Haase et al., 2010; Jelkmann et al., 2011; Lee et al., 2011; Ratcliffe et al., 2007) postulan que HIF2-α estaría encargado de estimular la expresión del gen de la Eritropoyetina (EPO), por lo que es un factor novedoso y de gran importancia para ser estudiado, bajo condiciones de hipoxia hipobárica crónica e intermitente con suministro de Zinc.  

Por lo tanto surge el interés de estudiar la producción de Eritropoyetina que es una hormona glicoproteíca y es el principal agente estimulador de la formación de eritrocitos, la cual se produce principalmente en el riñón (Alberts et al., 2004). Esta proteína podría estar influenciada no tan solo por HIF2-α, sino que también por el Zinc el cual puede estar asociado a la Metalotioneína que es una proteína que principalmente se une a metales pesados (Vasák y Kägi, 1994), por lo cual podría existir un efecto ya sea de la interacción entre el metal (Zn) y la proteína (MT) o bien solo el metal, tanto en la producción de EPO o bien en la generación de Eritropoyesis que es causada por EPO.

En consecuencia este estudio llevaría a esclarecer el desencadenamiento de la Eritrocitosis Excesiva, ya que podría estar afectando a la población minera de la región de Tarapacá, que se ve continuamente expuesta a condiciones de altura y metales pesados y en consecuencia provocar secuelas graves a la salud teniendo un el elevado riesgo de desarrollar complicaciones vasculares trombóticas (Rivas et al., 2008). Debido a esto durante la investigación se lograría encontrar una respuesta válida a este aumento de glóbulos rojos, generando así una solución biomédica factible, para mejor la calidad de vida de estas personas.  

2.- Hipótesis

La Eritrocitosis Excesiva en ratas con suplementación de Zn y expuestas a Hipoxia podría explicarse por el aumento de Eritropoyetina (EPO), asociado a una sobreexpresión de Metalotioneína (MT) y (Factor Inducible por Hipoxia) HIF-2α.

3.- Objetivos

3.1.- General

• Determinar los niveles y expresión de EPO en ratas administradas con zinc y expuestas a diferentes regímenes de hipoxia, además de  su asociación con  MT y HIF-2α.

3.2.- Específicos

• Determinar los niveles de hematocrito (Hct) y hemoglobina (Hb), en los grupos de   estudio.

• Determinar los niveles y expresión génica de EPO, en los grupos de estudio.

• Determinar la expresión génica de  MT y HIF-2α, en tejido de riñón, en todos los grupos de estudio.

• Cuantificar los niveles de Zinc en riñón  en los      grupos de estudio.

• Determinar la relación existente entre las variables de resultados (niveles de EPO y Eritrocitosis) con las variables estudiadas.

4.- Metodología

4.1.- Modelo Animal y Diseño Experimental

Diseño del Estudio: Experimento Factorial 3x2 dispuesto en un diseño completamente al azar, se utilizará un modelo animal de exposición que emula al modelo minero chileno de exposición intermitente a la altura, validado en el laboratorio del Instituto de Estudios de la Salud, Unap (Siqués et al., 2006). Con un total de 30 ratas Wistar machos adultas, que serán obtenidas del Bioterio del Instituto de Estudios de la Salud.

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