ES2315110A1 - Compuestos para el tratamiento de enfermedades relacionadas con la resistencia a la insulina. - Google Patents

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Abstract

Compuestos para el tratamiento de enfermedades relacionadas con la resistencia a la insulina. Uso de un producto de proteína neuregulina para la fabricación de un medicamento para el tratamiento terapéutico o preventivo de un estado o enfermedad asociados con la resistencia a la insulina en un mamífero, incluyendo un humano, donde el producto de proteína neuregulina actúa como sensibilizador de la insulina, y donde el estado o la enfermedad se selecciona entre la diabetes mellitus tipo 2, un síndrome de resistencia severa a la insulina, un estado caracterizado por resistencia severa a la insulina, la obesidad, la intolerancia a la glucosa, la dislipidemia y el síndrome metabólico.

Description

Compuestos para el tratamiento de enfermedades relacionadas con la resistencia a la insulina.
Esta invención se refiere al campo de la medicina humana, y específicamente con el tratamiento de estados o enfermedades relacionados con la resistencia a la insulina, como la diabetes de tipo 2, la resistencia severa a la insulina, la obesidad, la intolerancia a la glucosa, la dislipidemia y el síndrome metabólico.
Estado de la técnica
La resistencia a la insulina ha sido reconocida como un problema terapéutico desde los años 30. Sin embargo, fue el desarrollo de análisis sensibles para la insulina y de métodos cuantitativos para estimar la acción de la insulina lo que permitió definir el alcance del problema y sus implicaciones clínicas. La resistencia a la insulina es un cambio en la regulación fisiológica de modo que una dosis fija de insulina causa un efecto menor sobre el metabolismo de la glucosa del que ocurre en individuos normales. La respuesta compensatoria normal a la resistencia a la insulina es un aumento en la secreción de la insulina que resulta en hiperinsulinemia. Con el tiempo, el páncreas no puede seguir abasteciendo la necesidad del cuerpo de insulina, y se acumula un exceso de la glucosa en sangre (hiperglicemia). Mucha gente con resistencia a la insulina tiene altos niveles de glucosa y de insulina circulando en su sangre al mismo tiempo. Los niveles de glucosa en sangre permanecen elevados y el cuerpo responde produciendo más insulina, provocando todavía más intolerancia en respuesta a los niveles elevados de insulina en la sangre. Las personas con niveles de glucosa en sangre más altos que los normales pero no todavía en el intervalo diabético tienen "pre-diabetes". A veces los médicos se refieren a este estado como nivel alterado de la glucosa en ayuno ("impaired fasting glucose", IFG) o tolerancia alterada a la glucosa ("impaired glucose tolerance", IGT), dependiendo de la prueba usada para diagnosticarla. La diabetes del tipo 2 aparece cuando el páncreas ya no puede mantener este nivel de producción de insulina.
Asociado con la resistencia a la insulina, sin embargo, hay un conjunto de otras anormalidades metabólicas que tienen que ver con la distribución de las grasas del cuerpo, el metabolismo de lípidos, la trombosis y la fibrinólisis, la regulación de la presión sanguínea y la función endotelial de la célula. A este conjunto de anormalidades se le llama síndrome metabólico. Los individuos con el síndrome metabólico tienen un mayor riesgo de desarrollar diabetes de tipo 2, síndrome ovárico policístico ("polycystic ovarian syndrome", PCOS) y/o aterosclerosis acelerada con sus complicaciones cardiovasculares.
La diabetes de tipo 2 es la forma más común de diabetes, representando cerca del 90% de todos los casos de diabetes. La patogénesis de la diabetes de tipo 2 se caracteriza por defectos en la acción de la insulina (resistencia a la insulina) en el músculo, el tejido adiposo y el hígado, así como por un fallo relativo de las células \beta pancreáticas en producir suficientes cantidades de insulina. Tanto la resistencia a la insulina como la deficiencia de insulina han mostrado tener componentes genéticos. La diabetes de tipo 2 aparece por la acción conjunta de múltiples factores genéticos y ambientales.
Bajo condiciones de abundancia alimenticia, una gran fracción de la población acumula reservas excesivas de lípidos. La obesidad está aumentando por encima del 30% de la población en sociedades occidentales. La naturaleza hereditaria de la obesidad se ha demostrado con estudios de familias, y estudios de gemelos y de adopción han demostrado que el patrón familiar se debe sobre todo a factores genéticos. Sin embargo, la obesidad se asocia mucho con la resistencia a la insulina y constituye el factor de riesgo principal para el desarrollo dula diabetes no dependiente de insulina o diabetes mellitus de tipo 2. Las terapias existentes para la obesidad están dirigidas a la administración de inhibidores de depósitos de grasas o de estimuladores de la termogénesis del tejido adiposo o lipolisis. Otras terapias se han centrado en intentar encontrar las señales que transmiten la información sobre el tamaño de la masa de tejido adiposo al cerebro. De todas formas, hasta ahora, la terapia de la obesidad no es totalmente satisfactoria, y se requieren agentes terapéuticos nuevos.
La clave para luchar contra la diabetes está en supervisar y controlar los niveles de azúcar en sangre. Además de la dieta y el ejercicio, las terapias actuales implican la administración de agentes hipoglicémicos orales (OHAs, "oral hypoglycemic agents"). Los OHAs se pueden clasificar en aquellos que aumentan la sensibilidad a la insulina ("insulin-sensitizing agents" o agentes sensibilizadores de la insulina); aquellos que su acción se asemeja a la de la insulina ("insulin-mimetic agents" o agentes miméticos de insulina); y aquellos que estimulan el páncreas para que secrete más insulina. Los últimos incluyen las sulfonilureas (p.ej. tolbutamida, clorpropamida, tolazamida, gliburida, glipizida y glimepirida) y derivados del ácido benzoico (repaglinida). Ejemplos de miméticos de la insulina son el ácido alfa lipoico y varios compuestos tales como el vanadato o el tungstato. Los sensibilizadores de la insulina ayudan a utilizar la glucosa más eficientemente o a hacer que las células del tejido sean más sensibles a la insulina, así que requieren de la presencia de insulina para trabajar. Ejemplos de sensibilizadores de la insulina actualmente en el mercado son las binaguidas (tales como la metformina) y las tiazolidinedionas (TZDs) o glitazonas (rosiglitazona y pioglitazona). Una glitazona, la troglitazona (Rezulin®), fue retirada del mercado por su fabricante en marzo de 2000 debido a su potencial para causar daño al hígado. La rosiglitazona y la pioglitazona tienen efectos similares sobre el azúcar en sangre pero no tienen, al parecer, efectos nocivos significativos sobre el hígado. Otros sensibilizadores de la insulina en desarrollo son p.ej. la reglixana, la netoglitazona, la balaglitazona, la rivoglitazona, el tesaglitazar y el ragaglitazar. La estrategia de usar sensibilizadores de la insulina es especialmente interesante puesto que la mayoría de los estados caracterizados por una homeostasis deteriorada de la glucosa se caracterizan por una respuesta deficiente a la insulina (resistencia a la insulina). Otro tipo de agentes hipoglicémicos son los inhibidores de la alfa-glucosidasa, que actúan retrasando la absorción de la glucosa de los carbohidratos injeridos. Ejemplos de ellos son la acarbosa y el miglitol.
Los fármacos antidiabéticos actualmente disponibles -aunque, en general, han demostrado ser eficaces y bien tolerados- tienen efectos secundarios indeseables. Por ejemplo, los efectos nocivos de las sulfonilureas incluyen hipoglicemia, transtornos gastrointestinales y reacciones de hipersensibilidad. Los efectos nocivos de la biguanida incluyen transtornos gastrointestinales y acidosis láctica.
Muchas compañías farmacéuticas están trabajando para producir nuevos fármacos para la diabetes de tipo 2. Éstos incluyen nuevas clases de fármacos así como nuevos sensibilizadores de insulina y nuevos estimuladores de la secreción de insulina. Así, es conveniente identificar y llevar a la práctica clínica nuevos agentes terapéuticos para disminuir la resistencia a la insulina.
Explicación de la invención
Los inventores han encontrado que las neuregulinas pueden mejorar la resistencia a la insulina en sujetos que tienen un estado o una enfermedad asociada con la resistencia a la insulina. Cuando se mejora la resistencia a la insulina se realza la acción endógena de la insulina, y entonces los niveles de glucosa en sangre bajan a un nivel normal. Así, las neuregulinas actúan como sensibilizadores de la insulina.
El término "resistencia a la insulina" será entendido aquí según la técnica tal como se describe en el apartado de estado de la técnica. Como se usa aquí, el término "sensibilizador de la insulina" es un agente que ayuda a utilizar la glucosa más eficientemente o a hacer las células del tejido más sensibles a la insulina, es decir, un agente que restaura la función deteriorada de un receptor de la insulina al estado original y de esta manera mejora la resistencia a la insulina. Así, el sensibilizador de la insulina se puede llamar también "agente que mejora la resistencia a la insulina" ("insulin resistance-improving agent").
En consecuencia, la invención se refiere al uso de un producto de proteína neuregulina para la fabricación de un medicamento para el tratamiento terapéutico y/o preventivo de un estado y/o enfermedad asociados con la resistencia a la insulina en un mamífero, incluyendo un humano, donde el producto de proteína neuregulina actúa como sensibilizador de la insulina, y donde el estado y/o la enfermedad se selecciona del grupo que consiste en: la diabetes mellitus tipo 2, un síndrome de resistencia severa a la insulina, un estado caracterizado por resistencia severa a la insulina, la obesidad, la intolerancia a la glucosa, la dislipidemia y el síndrome metabólico.
Así, la invención se relaciona con un método para el tratamiento terapéutico y/o preventivo de un estado y/o enfermedad asociados con la resistencia a la insulina en un mamífero, donde el estado y/o la enfermedad es como se describe antes, que comprende la administración a un mamífero (particularmente un humano) que lo necesite una cantidad efectiva de un producto de proteína neuregulina, actuando dicho producto de proteína neuregulina como sensibilizador de la insulina.
Los inventores han encontrado que el tratamiento con neuregulina realza la sensibilidad a la insulina, aumenta la expresión del receptor de la insulina y aumenta la capacidad oxidativa. Se observa un aumento de la biogénesis mitocondrial y un aumento de complejos oxidativos y del potencial mitocondrial de la membrana.
En este contexto, es relevante mencionar que la técnica describe un efecto aditivo de la neuregulina por lo que se refiere a la insulina (cfr. por ejemplo, el documento C. Cantó et al., "Neuregulin signaling on glucose transport in muscle cells", J. Biol. Chem. 2004, vol. 279, pp. 12260-8; y el documento E. Suarez et al., "A novel role of neuregulin in skeletal muscle. Neuregulin stimulates glucose uptake, glucose transporter translocation, and transporter expression in muscle cells", J. Biol. Chem. 2001, vol. 276, pp. 18257-64). De esta enseñanza, un experto en la materia consideraría la neuregulina como un posible mimético de la insulina y no como un sensibilizador de la insulina, como se ha encontrado en la presente invención.
Las realizaciones particulares que se describen a continuación no pretenden ser limitantes para la presente invención.
Ejemplos de productos adecuados de proteína neuregulina
Las neuregulinas (NRGs) son proteínas de señalización célula-célula que son ligandos para los receptores de tirosin-quinasas de la familia de receptores ErbB. La familia de genes de neuregulina tiene cuatro miembros: NRG1, NRG2, NRG3 y NRG4. El gen humano NRG1 (número de acceso Genbank BK000383) tiene casi 1,4 megabases de largo. Menos del 0.3% de esta longitud codifica la proteína. Como consecuencia de un empalme ("splicing") alternativo rico y de múltiples promotores, se producen por lo menos 15 isofomas diferentes de NRG del mismo gen NRG1. Las tres características estructurales conocidas para distinguir las isoformas con respecto a las funciones in vivo y a las características biológicas de la célula son el tipo de dominio similar a EGF ("EGF-like", EGF = "epidermal growth factor", factor de crecimiento epidérmico), que puede ser del tipo \alpha o \beta; la secuencia N-terminal (tipo I, II, o III), y si la isoforma se sintetiza inicialmente como una proteína transmembrana o de no membrana. A los tipos I y II de NRGs se les llama conjuntamente a veces como "Ig-NRGs" (Ig = immunoglobulina), y el tipo III de NRGs se denomina a veces como "CRD-NRGs" (CRD = "cysteine rich domain", dominio rico en cisteínas). En la literatura se usaron primero otros nombres para referirse a las diferentes isoformas de NRG, tales como, actividad inductora del receptor de acetilcolina ("acetylcholine receptor-inducing activity", ARIA), factor de crecimiento glial ("glial growth factor", GGF), heregulina (HRG), factor de diferenciación neu ("neu differentiation factor", NDF) y factor derivado de neurona sensorial y motora ("sensory and motor neuron-derived factor", SMDF). Sin embargo, estos nombres no se pueden tomar para indicar las funciones biológicas específicas de las isoformas a las cuales se han aplicado. Para más detalles sobre el gen de la neuregulina, ver D.L. Falls, "Neuregulins: functions, forms, and signaling strategies", Experimental Cell Research 2003, vol. 284, pp. 14-30.
Según se usa aquí, el término "producto de proteína neuregulina" se refiere a la proteína neuregulina producida naturalmente o recombinante; a los fragmentos polipeptídicos biológicamente activos naturales, sintéticos, o recombinantes de proteína neuregulina; a las variantes polipeptídicas biológicamente activas de proteína neuregulina o fragmentos de las mismas, incluyendo proteínas de fusión híbridas o dímeros; o a los análogos polipeptídicos biológicamente activos de proteína neuregulina o fragmentos o variantes de los mismos. Los análogos incluyen, pero no se limitan, a productos de proteína neuregulina donde uno o más residuos de aminoácido han sido substituidos por una aminoácido diferente. Se prefieren las sustituciones de aminoácidos conservativas.
Productos de proteína neuregulina adecuados para la invención incluyen productos de proteína derivados de los genes NGR1, NRG2, NRG3 y NRG4. Son proteínas que se unen a los receptores ErbB2, ErbB3 y ErbB4. ErbB1 no une neuregulinas. Ejemplos de productos de proteína neuregulina adecuados para la invención se describen en los documentos WO 99/02681, WO 92/18627, WO 94/00140, WO 94/04560, WO 94/26298 y WO 95/32724.
Los fragmentos biológicamente activos de neuregulina incluyen moléculas biológicamente activas que tienen una secuencia de aminoácidos igual o similar a la de una proteína de neuregulina humana natural. Un fragmento biológicamente activo de neuregulina preferido para la invención es la secuencia de aminoácidos correspondiente al dominio similar a EGF ("EGF-like domain"). Otro fragmento biológicamente activo de neuregulina preferido es la secuencia de aminoácidos que comprende el dominio similar a Ig ("Ig-like domain") y el dominio similar a EGF.
En realizaciones particulares de la invención, el fragmento es de neuregulina-1 (también conocida simplemente como "neuregulina"), neuregulina-2, neuregulina-3 y neuregulina-4, pudiendo ser todas ellas de origen diferente. Particularmente, el fragmento que comprende el dominio similar a EGF se selecciona entre neuregulina-1 humana, neuregulina-1 de ratón, neuregulina-1 de rata, neuregulina-1 bovina, neuregulina-1 de pollo, neuregulina-1 de conejo, neuregulina-1 de hámster, neuregulina-1 de rana Xenopus laevis y neuregulina-1 de pez cebra; neuregulina-2 humana, neuregulina-2 de ratón y neuregulina-2 de rata; neuregulina-3 humana y neuregulina-3 de ratón; y neuregulina-4 humana, neuregulina-4 de ratón y neuregulina-4 de pollo. Secuencias específicas para estos fragmentos son las aquí descritas como SEQ ID NO: 1-17.
En otras realizaciones, el fragmento de neuregulina además comprende el dominio similar a Ig y se selecciona entre neuregulina-1 humana, neuregulina-1 de ratón, neuregulina-1 de rata, neuregulina-1 bovina, neuregulina-1 de conejo, neuregulina-1 de hámster, neuregulina-1 de rana Xenopus laevis y neuregulina-1 de pez cebra; y neuregulina-2 humana, neuregulina-2 de ratón y neuregulina-2 de rata. Secuencias específicas para estos fragmentos son las aquí descritas como SEQ ID NO: 18-28.
En una realización preferida, el producto de proteína neuregulina es un polipéptido que tiene la secuencia de aminoácidos SEQ ID NO: 1 (heregulina-\beta1 (aminoácidos 177-244)).
Un ejemplo de un producto de neuregulina actualmente disponible en el mercado es un producto de ADN recombinante, expresado a través de E. coli, utilizado para el paro cardíaco moderado y severo (Zensun, Shangai). Otro producto en el mercado pero solamente para uso en investigación, es una heregulina-b1/neuroregulina-1 recombinante humana (factor de diferenciación de neu) producida en E. Coli. Es una cadena polipeptídica única, no glicosilada, que contiene 61 aminoácidos, que comprende el dominio similar a EGF, y tiene una masa molecular total de 7055 Dalton (ProSpec-Tany TechnoGene Ltd).
Según se usa aquí, el término "producto de proteína neuregulina" también incluye una secuencia de ácidos nucleicos que codifica una proteína de neuregulina, o un fragmento funcional de la misma. La secuencia de ácidos nucleicos aislada que codifica la neuregulina, o el fragmento de la misma, se puede también utilizar para la terapia génica in vivo o ex vivo.
Los productos de proteína neuregulina de la invención se pueden generar y/o aislar con cualquier medio conocido en la técnica. Un procedimiento adecuado para producir un producto de proteína neuregulina es transformar una célula hospedante ("host") con el ácido nucleico que codifica el producto deseado de proteína neuregulina, cultivando la célula hospedante transformada y recogiendo la neuregulina producida del cultivo de la célula hospedante.
Estados o enfermedades asociados con la resistencia a la insulina
Los síntomas clínicos de los estados o de las enfermedades relacionadas con la invención se sabe que están asociados de alguna manera a la resistencia a la insulina. Por ejemplo, son estados o enfermedades asociados a la resistencia a la insulina la intolerancia a la glucosa, la resistencia severa a la insulina, la diabetes tipo 2, la obesidad y el síndrome metabólico. Otros estados que se asocian a la resistencia a la insulina incluyen la hiperinsulinemia, la hiperglicemia, el síndrome ovárico polístico, la resistencia a la insulina inducida por esteroides, la diabetes gestacional, la dislipidemia, la hipertensión arterial y la enfermedad cardiovascular, especialmente la aterosclerosis. La invención es también aplicable cuando la resistencia a la insulina está presente en el envejecimiento y en estados de capacidad baja de ejercicio. El producto de proteína neuregulina como sensibilizador de la insulina se puede utilizar para mejorar la capacidad del ejercicio. En una realización preferida el estado o enfermedad, como se describe aquí, se selecciona entre la intolerancia a la glucosa, la diabetes mellitus tipo 2, la obesidad, el síndrome metabólico, un síndrome de resistencia severa a la insulina, un estado caracterizado por resistencia severa a la insulina o la dislipidemia. Está dentro del conocimiento general del experto el identificar si p.ej. una persona tiene una de las enfermedades relacionadas con la invención. Se hace referencia p.ej. a the National Library of Medicine, USA (NLM) página web: http://www.nlm.nih.gov, donde se describen detalles de estas enfermedades.
La intolerancia a la glucosa es un estado muy asociado a la diabetes tipo 2. Según lo explicado antes, los médicos a veces se refieren a este estado como nivel alterado de la glucosa en ayuno (IFG) o tolerancia alterada a la glucosa (IGT), dependiendo de la prueba usada para diagnosticarla. Los niveles de azúcar en sangre son elevados, pero no lo suficientemente altos para justificar una diagnosis de la diabetes. El cuerpo todavía produce insulina, pero en cantidades insuficientes para controlar eficazmente los niveles de azúcar de sangre. La intolerancia a la glucosa a menudo se considera una señal de alerta temprana para la diabetes tipo 2: del uno al diez por ciento de la gente con intolerancia a la glucosa desarrolla diabetes tipo 2 cada año. Las causas de la intolerancia a la glucosa son similares a las identificadas para la verdadera diabetes.
La diabetes de tipo 2 se define como la forma de diabetes que se desarrolla cuando el cuerpo no responde correctamente a la insulina, en oposición con la diabetes de tipo 1, en la cual el páncreas casi no produce insulina. La diabetes mellitus de tipo 2 resulta de un defecto en la secreción de la insulina y de una debilitación de la acción de la insulina en tejidos periféricos, especialmente en tejido muscular y adipocitos. Al principio, el páncreas afronta la demanda añadida produciendo más insulina. Con el tiempo, sin embargo, pierde la capacidad de secretar suficiente insulina en respuesta a las comidas. También está presente un defecto en el post-receptor, causando resistencia al efecto estimulante de la insulina sobre la captación de glucosa, y se desarrolla una deficiencia no dependiente de la insulina, a diferencia de la deficiencia absoluta encontrada en pacientes con diabetes de tipo 1. Los factores etiológicos específicos no se saben, pero los factores genéticos son mucho más fuertes en el tipo 2 que en tipo 1.
El síndrome metabólico se describe como una colección de factores de que aumente el riesgo de desarrollar enfermedad cardíaca, paro cardíaco y diabetes. El síndrome está muy asociado con el desorden metabólico generalizado llamado resistencia a la insulina. Esta es la razón por la cual el síndrome metabólico también es conocido como "síndrome de la resistencia a la insulina", y también como el "síndrome X" y el "síndrome dismetabólico". Los factores de riesgo incluyen la obesidad, la resistencia a la insulina, la tolerancia alterada a la glucosa, la hiperinsulinemia (niveles altos de insulina en sangre), la hipertensión (tensión arterial alta), la dislipidemia (niveles anormales de triglicéridos y del HDL-colesterol en sangre) y el estado proinflamatorio. La resistencia severa a la insulina es un estado patológico caracterizado por una extrema resistencia a la insulina.
La obesidad es un estado caracterizado por un peso mayor que el que generalmente se considera sano para una altura dada. La obesidad puede causar muchos problemas de salud debido a la tensión sobre órganos y articulaciones. Aumenta el riesgo de algunos desórdenes extendidos y potencialmente fatales tales como la diabetes, la tensión arterial alta, la dislipidemia, la osteoartritis, la apnea del sueño y los problemas respiratorios, algunos cánceres (endometrial, de mama, y de colon), la enfermedad de la arteria coronaria y el paro cardíaco. Puede también conducir a problemas psicológicos tales como la depresión. Los resultados de la encuesta National Health and Nutrition Examination Survey para 1999-2002 estiman que un 30% de los adultos de los Estados Unidos de más de 20 años -sobre 60 millones de personas- son obesos, definidos por tener un índice de masa corporal ("body mass index", BMI) de 30 o más alto (un BMI entre 25 y 29.9 se considera exceso de peso). Se estima que un 16% de niños y adolescentes con edades de 6-19 años tiene sobrepeso.
Administración del producto de proteína neuregulina
Según la enseñanza de la presente invención, el producto de proteína neuregulina puede administrarse a un mamífero (particularmente un humano) para el tratamiento terapéutico y/o preventivo de un estado y/o de una enfermedad asociada a resistencia a la insulina. El propósito de la administración de producto de proteína neuregulina puede ser preventivo (para evitar el desarrollo de estas enfermedades) y/o terapéutico (para tratar estas enfermedades una vez se hayan desarrollado/instaurado).
Se entiende que el producto de proteína neuregulina se administra en una forma farmacéuticamente aceptable. Los expertos en la materia pueden averiguar la dosis apropiada usando procedimientos estándares. Se entiende que la dosis debe ser una cantidad eficaz de producto de proteína neuregulina en el sentido que la resistencia a la insulina mejore en el sujeto tratado. Se conocen análisis adecuados para ensayar la mejora en la resistencia a la insulina. Como ejemplos, dosis únicas adecuadas para otros sensibilizadores de la insulina incluyen de 100 a 800 mg de troglitazona y de 5 a 50 mg de pioglitazona.
El producto de proteína neuregulina de la invención se puede administrar solo o en una composición con portadores o excipientes farmacéuticamente aceptables. Las composiciones se adaptan generalmente para la administración oral. Sin embargo, pueden adaptarse a otros modos de administración, por ejemplo la administración parenteral, sublingual o transdérmica. Las composiciones pueden estar en forma de pastillas, cápsulas, polvos, gránulos, supositorios, polvos reconstituibles o preparaciones líquidas. Composiciones de liberación modificada pueden ser composiciones de liberación retrasada, pulsada o sostenida. Las composiciones pueden administrarse parenteralmente por inyección del bolo o por liberación gradual en un cierto periodo de tiempo. Puesto que el objetivo es la normalización del nivel de glucosa, esto ofrece la posibilidad de por ejemplo, administrar la composición como depot. Las composiciones pueden comprender un producto de proteína neuregulina o más de un producto de proteína neuregulina en combinación. Además, las composiciones pueden comprender el producto de proteína neuregulina como único agente sensibilizador de la insulina, combinaciones de estos agentes o combinaciones con otros agentes terapéuticos dependiendo de la enfermedad (otras clases de agentes hipoglucémicos orales o otras clases de
fármacos).
A lo largo de la descripción y las reivindicaciones la palabra "comprende" y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. El resumen de la solicitud se incorpora aquí como referencia. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención. Los siguientes ejemplos y dibujos se proporcionan a modo de ilustración, y no se pretende que sean limitativos de la presente invención.
Breve descripción de los dibujos
La Fig. 1 muestra cómo la incubación crónica de células L6E9 con neuregulinas incrementa el metabolismo oxidativo.
La Fig. 2 muestra cómo la incubación crónica de células L6E9 con neuregulinas incrementa la masa mitocondrial celular.
La Fig. 3 muestra cómo la incubación crónica de células L6E9 con neuregulinas incrementa la abundancia de complejos oxidativos y el potencial de la membrana mitocondrial.
La Fig. 4 muestra cómo las neuregulinas incrementan los niveles de PGC-1\alpha y median la expresión inducida por calcio de PGC-1\alpha.
La Fig. 5 muestra cómo el tratamiento crónico con neuregulina incrementa la sensibilidad a la insulina.
Descripción detallada Descripción detallada de los dibujos
La Fig. 1 muestra resultados en los que las células L6E9 fueron incubadas en presencia o ausencia de 3 pM de neuregulinas, antes de realizar los siguientes ensayos: Fig. 1A, se realizaron ensayos de immunoblot (Western blot) con 10 \mug (para los análisis de los niveles de proteína de MHC o de la subunidad \alpha1 de la (Na^{+}/K^{+})ATPasa), 30 \mug (para GLUT4 o GLUT1) o 40 \mug (para ErbB2 o ErbB3) de proteína de lisados totales celulares. Se obtuvieron membranas plasmáticas crudas (PM) y membranas microsomales de baja densidad (LDM) como se describe en los métodos, y el efecto de las neuregulinas sobre la presencia de GLUT4 en cada compartimiento fue analizado usando 10 \mug de proteína de PMs y 5 \mug de proteína de LDMs. Se muestran imágenes representativas de 3-10 experimentos independientes. Fig. 1B, transporte de 2-[^{3}H]-desoxiglucosa (DU) en nmoles/mg de proteína x 10 min. Fig. 1C, oxidación de la glucosa (GO) en nmoles/mg de proteína x hora. Fig. 1D, oxidación de palmitato (PO) en nmoles/mg de proteína x hora. Fig. 1E, liberación de lactato (LR) en \mumoles/mg de proteína x hora. Fig. 1F, síntesis de glucógeno en nmoles/mg de proteína x hora. Los resultados son la media \pm SE of 3-12 experimentos diferentes. * indica diferencias estadísticas significativas entre grupos control (C) y tratados con neuregulina (Hrg) a
P< 0.01.
La Fig. 2 muestra resultados en los que las células L6E9 se incubaron en presencia o ausencia de 3 pM de neuregulinas, durante 48 horas antes de llevar a cabo los siguientes ensayos: Fig. 2A, 20 \mug de lisados celulares totales se utilizaron para la detección del contenido proteico de porina, citocromo C y COX-I mediante análisis de western blot. Se muestran las imágenes representativas y las cuantificaciones densitométricas de 5 experimentos, expresadas como valores promedio \pm SE. IR significa incremento relativo al basal, en unidades arbitrarias relativas. * indica diferencias estadísticamente significativas entre el grupo control (C) y el grupo tratado con neuregulina (Hrg) a P < 0.05. La Fig. 2B muestra resultados en los que la masa mitocondrial se midió como la intensidad media de la fluorescencia procedente de la tinción con el colorante NAO (unidades expresadas como % relativo al basal). Los resultados se muestran como valores relativos, la media \pm SE de seis experimentos. * indica diferencias estadísticas significativas entre el grupo control (C) y el grupo tratado con neuregulinas (Hrg) a P < 0.01.
La Fig. 3 muestra resultados en los que las células L6E9 se incubaron en presencia (Hrg) o ausencia (C) de neuregulinas durante 48 horas antes de llevar a cabo los siguientes ensayos: Fig. 3A, las fracciones mitocondriales de células L6E9 se obtuvieron tal y como se describe en los métodos, luego 20 \mug de proteína se usaron para ensayos de western blot con el fin de analizar la abundancia de los diferentes complejos de la fosforilación oxidativa (CI = complejo I, subunidad de 39 kDa; CII = complejo II, subunidad de 70 kDa; CIII = complejo III, del centro 2; CIV = complejo IV, subunidad COX IV; CV = complejo V, subunidad \alpha; cyt C = citocromo C). Las imágenes mostradas son representativas de tres experimentos. La Fig. 3B muestra resultados en los que el potencial de membrana mitocondrial (MMP) relativo se midió con la sonda potenciométrica JC-1 tal y como se describe en métodos (unidades como % relativo al basal). Los resultados mostrados son la media \pm SE de doce experimentos independientes. * indica diferencias estadísticas significativas entre el grupo control y el grupo tratado con neuregulinas a P
< 0.01.
La Fig. 4A muestra resultados en los que 120 \mug de lisados totales de células L6E9 incubadas en presencia (Hrg) o ausencia (C) de 3 pM de neuregulinas, se utilizaron para la detección por western-blot de PGC-1\alpha. La imagen mostrada es representativa de nueve experimentos y las cuantificaciones densitométricas, mostradas abajo, están expresadas como incremento relativo al basal, IR (en unidades arbitrarias relativas) como la media \pm SE. * indica diferencias estadísticas significativas entre el grupo control y el tratado con neuregulinas a P < 0.01. La Fig. 4B muestra resultados en los que las células se incubaron en presencia o ausencia de anticuerpos anti-ErbB3 contra el dominio de unión de ligando (Ab) o de dantroleno (Dan) durante 30 minutos antes de añadir cafeína (Caff) o neuregulinas (Hrg) durante 3 horas. Luego se obtuvieron los lisados totales para analizar la fosforilación de ErbB3. El medio de incubación de las 3 horas de tratamiento se recogió para analizar la presencia de neuregulinas liberadas (Hrg R). 200 \mul de medio se sometieron a SDS-PAGE y posteriormente se realizó el inmunoblot contra el fragmento común EGF de las neuregulinas. pErbB3 significa ErbB3 fosforilado en tirosinas. Las imágenes mostradas son representativas de tres experimentos. En la Fig. 4C, la abundancia de PGC-1\alpha tras 15 horas de tratamiento con cafeína y/o neuregulinas en presencia o ausencia de dantroleno (Dan) o anticuerpos de bloqueo contra ErbB3 (Ab), se ensayó como se describe en los métodos, usando 120 \mug (para PGC-1\alpha) o 10 \mug (para detectar la subunidad \alpha_{1} de la (Na^{+}/K^{+})ATPasa) de proteína total para ensayos de western blot. Las imágenes mostradas son representativas de tres experimentos (C, control; Hrg, grupo tratado con neuregulinas).
La Fig. 5 muestra resultados en los que las células L6E9 se incubaron en presencia (Hrg) o ausencia (C) de 3 pM de neuregulinas, durante 48 horas antes de llevar a cabo los siguientes ensayos: en la Fig. 5A, se muestran los resultados de ensayos de captación de glucosa en dosis-respuesta a la insulina. DU significa incremento de la captación de 2-[^{3}H]-desoxiglucosa sobre el basal, en nmoles/mg de proteína x 10 min. El resultado mostrado es la media \pm SE de cuatro experimentos. * indica diferencias estadísticas significativas entre el grupo control (triángulos negros, línea continua) y el grupo tratado con neuregulinas (círculos negros, línea discontinua) a P < 0.01. La Fig. 5B muestra resultados en los que para los ensayos de western blot se utilizaron 10 \mug de membranas plasmáticas crudas (PM), obtenidas tal y como se describe en la sección de métodos. La imagen mostrada es representativa de tres experimentos. La Fig. 5C muestra resultados en los que 40 \mug de lisados celulares totales se utilizaron para los ensayos de western blot para analizar la abundancia del receptor de insulina (InsR), IRS-1, la subunidad reguladora p85 de la PI3K, PKB y PKC-\zeta. Las imágenes mostradas son representativas de 3 experimentos. La Fig. 5D muestra resultados en los que se examinó la respuesta de diferentes efectores de la vía de señalización de la insulina tras 5 minutos (InsR) o 15 minutos (el resto) de tratamiento a concentraciones submáximas de insulina (100 nM). Tanto InsR como PKC-\zeta se inmunoprecipitaron para analizar sus niveles de fosforilación (ver métodos). La fosforilación de PKB en Ser^{473} se analizó con un anticuerpo policlonal específico. También se inmunoprecipitó la subunidad p85 de PI3K y se analizó mediante inmunoblot su unión a IRS-1. Estas son imágenes representativas de tres experimentos.
Células, reactivos y materiales
La línea celular de músculo esquelético de rata, L6E9, fue amablemente cedida por el Dr. B. Nadal-Ginard (Harvard University, Boston, MA). El Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM), la glutamina y los antibióticos se obtuvieron de BioWhittaker (Walkersville, MD), y el suero fetal bovino ("Fetal Bovine Serum", FBS) se obtuvo de Gibco (Invitrogen LTD). La insulina porcina purificada fue una donación de Eli Lilly Co. (Indianapolis, IN). La neuregulina recombinante, heregulin-\beta1-(177-244) (Hrg) fue una donación de Genentech, Inc. (South San Francisco, CA). La mayoría de productos químicos habituales, así como la cafeína, el dantroleno y el CCCP (carbonil cianida m-clorofenilhidrazona), y el anticuerpo monoclonal anti-\beta-actin se obtuvieron de Sigma (St. Louis, MO). El anticuerpo monoclonal de bloqueo anti-ErbB3 (Ab5) se obtuvo de Neomarkers (Fremont, CA). Los anticuerpos monoclonales anti-fosfo-tirosina, anti-cadena \beta del receptor de insulina, anti-IRS-1 (substrato-1 del receptor de la insulina) y anti-caveolina-3, se obtuvieron de Transduction Laboratories. Los anticuerpos policlonales anti-PGC-1\alpha (K-15), anti-ErbB2 (C-18) y anti-ErbB3 (C-17) se obtuvieron de Santa Cruz Inc. (Santa Cruz, CA.). Los anticuerpos monoclonales anti-cadena pesada de miosina (MF-20) y anti-subunidad \alpha_{1} de la (Na^{+}/K^{+})ATPasa (\alpha6F) se obtuvieron del Developmental Studies Hybridoma Bank, que está bajo los auspicios del NICHD y mantenido por la University of Iowa, Department of Biological Sciences (Iowa City, IA). Los anticuerpos policlonales anti-PKB, anti-fosfo-Ser^{473}-PKB y anti-fosfo-Thr^{410}-PKC-\zeta se obtuvieron de Cell Signaling (Danvers, MA). Los anticuerpos policlonales anti-subunidad p85 de PI3K se obtuvieron de Upstate Biotechnology Inc. (Charlottesville, VA). El anticuerpo policlonal OSCRX (contra los 15 residuos aminoacídicos C-terminales de GLUT4) fue producido en nuestro laboratorio. El anticuerpo policlonal anti-GLUT1 se obtuvo de Abcam (Cambridge, UK). El anticuerpo monoclonal anti-porina se obtuvo de Calbiochem (La Jolla, CA). El anticuerpo monoclonal anti-citocromo C se obtuvo de PharMingen (San Jose, CA). Las sondas de NAO (naranja de nonil acridina) y JC-1 (yoduro de 5,5',6,6'-tetracloro-1,1',3,1'-tetraetilbenzimidazolilcarbocianina) así como los anticuerpos monoclonales contra diferentes subunidades de los complejos de la fosforilación oxidativa se obtuvieron de Molecular Probes (Eugene, OR). El reactivo de Bradford y todos los materiales de electroforesis y los marcadores de peso molecular se obtuvieron de Bio-Rad (Hercules, CA). El kit del reactivo BCA de análisis de proteína se obtuvo de Pierce (Rockford, IL). Immobilon polivinilidene difluoride (PVDF) se obtuvo de Millipore Corp. (Bedford, MA). Los reactivos de ECL, la 2-desoxi-D-[^{3}H]-glucosa, la D-[U-^{14}C]-glucosa y el [U-^{14}C]-ácido palmítico se obtuvieron de Amersham Pharmacia Biotech (Buckinghamshire, UK). Todos los productos químicos utilizados fueron de la mayor pureza disponible.
Cultivo celular
Mioblastos L6E9 crecieron y se llevaron a la formación de miotubos tal y como ya se ha descrito previamente (cfr. E. Suárez et al., "A novel role for neuregulin in skeletal muscle. Neuregulin stimulates glucose uptake, glucose transporter translocation and transporter expression in muscle cells", J. Biol. Chem. 2001, vol 276, pp. 18257-64). Para analizar el efecto crónico de las neuregulinas, se añadieron 3 pM de heregulina recombinante (Hrg) 24 horas después de que las células se cambiaran a un medio de diferenciación y los estudios se llevaron a cabo 48 horas más tarde. Para los experimentos que analizaban los efectos agudos del calcio sobre la liberación de neuregulinas y la fosforilación de ErbB3, los miotubos L6E9 se ayunaron de suero durante 4 horas antes de añadir cualquier tratamiento. El dantroleno (10 \muM) y el anticuerpo anti-ErbB3/Ab5 (10 \mug/ml) se añadieron 30 minutos antes de los tratamientos de cafeína (5 mM) y neuregulinas (3 pM), que duraron 3 horas. Posteriormente, las células se procesaron o se dejaron con medio al 2% de FBS (y anti-ErbB3/Ab5 o dantroleno donde correspondía) durante 15 horas más con el fin de analizar los niveles de proteína de PGC-1\alpha. Los miocitos L6E9 también se ayunaban de suero durante 4 horas antes de iniciar los tratamientos con insulina, los cuales duraban 30 minutos.
Preparación de extractos de miocitos L6E9
Los extractos totales de miocitos L6E9 se obtuvieron tal y como se describió previamente (cfr. Cantó et al. "Neuregulin signaling on glucose transport in muscle cells", J. Biol. Chem. 2004, vol 279, pp. 12260-8). Los niveles de proteína se midieron con el método de Bradford. Las preparaciones de fracciones celulares enriquecidas en mitocondrias se obtuvieron mediante homogenización mecánica de los miocitos L6E9 con un tampón de homogenización específico (sacarosa 0.25 M, EGTA 1 mM, Hepes 10 mM pH 7.4 e inhibidores de proteasas añadidos justo antes del ensayo: PMSF 0.2 mM, leupeptina 1 \muM, pepstatina 1 \muM y aprotinin 1 U/ml), y mediante el uso de un homogenizador de vidrio y un émbolo a motor. El homogenado se centrifugó a 4500 r.p.m. durante 10 minutos a 4°C. El pellet se resuspendió con tampón de homogenización y se centrifugó de nuevo de manera similar. El pellet resultante es la fracción enriquecida en mitocondrias. Las membranas plasmáticas crudas (PM) y las membranas microsomales de baja densidad (LDM) se obtuvieron tal y como ya se ha descrito previamente (Suárez et al.,
2001)
Inmunoprecipitación e inmunoblotting
Los ensayos de inmunoprecipitación del receptor de insulina, la subunidad p85 de la fosfatidilinositos 3-quinasa (PI3K) y PKC-\zeta se llevaron a cabo tal y como ya se ha descrito (véase más arriba Cantó et al., 2004). Las muestras de proteína que contenían Laemmli Sample Buffer (LSB) se sometieron a una electroforesis en geles de poliacrilamida-dodecilsulfato sódico (SDS-PAGE), se transfirieron a membranas de PVDF y se realizó el inmunoblot como se describe (véase más arriba, Suárez et al., 2001). Las proteínas se detectaron finalmente con el método de ECL, y la señal cuantificada mediante escaneado densitométrico.
Medidas metabólicas
Los ensayos de captación de 2-deoxiglucosa se realizaron tal y como ya se ha descrito (véase más arriba, Suárez et al. 2001). La oxidación de glucosa o de palmitato se cuantificó en células incubadas en el medio de sales equilibrado de Hank (en presencia de FBS, 2%) conteniendo 5 mM de D-glucosa y 0.32 \muCi de D-[U-^{14}C]-glucosa (306 mCi/mmol), para los ensayos de oxidación de glucosa, o 0.1 mM de palmitato con 0.1 \muCi de [U-^{14}C]-ácido palmítico, (60 mCi/mmol) para los ensayos de oxidación de palmitato. Las células se incubaron en este medio durante 3 horas y se captó el ^{14}CO_{2} y se midió tal y como ya se ha descrito (cfr. N. Auestad et al., "Fatty acid oxidation and ketogenesis by astrocytes in primary culture", J. Neurochem. 1991, vol. 56, pp. 1376-86). Para las medidas de liberación de lactato, los medios de células incubadas en presencia o ausencia de neuregulinas durante 48 horas se recogieron y el lactato se midió con un kit comercial disponible (Sigma 826-UV). La síntesis de glucógeno se midió como incorporación de glucosa a glucógeno, tal y como se ha descrito previamente (cfr. R.B. Ceddia et al., "Creatine supplementation increases glucose oxidation and AMPK phosphorylation and reduces lactate production in L6 rat skeletal muscle cells", J. Physiol. 2004, vol. 555, pp. 409-21). Los niveles de proteína se cuantificaron con el método
BCA.
Estimación de la masa mitocondrial
Los miocitos L6E9, incubados en ausencia o presencia de 3 pM de neuregulinas durante 48 horas, se incubaron a 37°C durante 30 minutos con un medio libre de FBS que contenía 100 ng/ml de la sonda NAO. NAO es un colorante metacromático que se une específicamente a la cardiolipina, un lípido de la membrana mitocondrial interna, independientemente del estado energético. Tras la incubación, las células se lavaron tres veces con PBS y finalmente se tripsinizaron para medir la fluorescencia media celular a 580 nm mediante citometría de flujo.
Estimación del potencial de membrana mitocondrial (JC-1)
JC-1 es un colorante fluorescente catiónico (de color verde como monómero; 539 nm) que se acumula en la mitocondria de manera dependiente de potencial de membrana. Su acumulación en la mitocondria conduce a la formación de agregados de fluorescencia roja (agregados-J) (597 nm). La concentración de monómeros verdes JC-1 en la mitocondria aumenta proporcionalmente al potencial de membrana y forman agregados-J cuando la concentración de monómeros verdes alcanza ciertos niveles en potenciales de membrana que exceden los 240 mV. Así, el potencial de membrana se puede analizar mediante la determinación de la tasa de fluorescencia roja vs. la verde, independientemente del número de mitocondrias medido. Para este fin, las células se incubaron durante 30 minutos a 37°C en DMEM sin FBS conteniendo 1 \muM de JC-1. Luego, las células se lavaron tres veces con PBS antes de tripsinizarlas y medir el promedio de las fluorescencias verdes y rojas mediante citometría de flujo. La adecuación y efectividad del método potenciométrico JC-1 se validó con el uso de CCCP (10 \muM).
Estudios de microscopia confocal
Las células crecidas en cubreobjetos se fijaron durante 20 minutos con 3% de paraformaldehido en PBS a pH 7.4, luego se lavaron tres veces en PBS y se incubaron durante 10 minutos en PBS conteniendo 50 mM de NH_{4}Cl, y luego 10 minutos más en PBS con 20 mM de glicina. A fin de permeabilizar las células, éstas se incubaron durante 10 minutos con PBS conteniendo 0.1% de Triton X-100 y 0.05% de desoxicolato sódico, y luego, de nuevo se lavaron durante 10 minutos con PBS, tres veces, antes de incubar las células durante 30 minutos con PBS conteniendo 10% de FBS. Después los cubreobjetos se incubaron con el anticuerpo primario de COX-I (citocromo oxidasa I) a 0.5 \mug/ml, diluido en PBS con 10% de FBS durante 1 hora a temperatura ambiente. Después de tres lavados de 10 minutos con PBS, los cubreobjetos se incubaron con anticuerpos de secundarios de cabra conjugados con un fluorocromo (Alexa-Red) durante 45 minutos. Las células se lavaron tres veces más en PBS antes de montarlas con mowiol (ICN Biomedicals Inc., Aurora, OH). Las imágenes confocales se obtuvieron usando un microscopio de fluorescencia confocal láser Olympus fluoview con un objetivo de 63x a 1.5x para vistas generales y aumento de 3x para examinar posibles alteraciones en la distribución perinuclear.
Análisis estadísticos
Los datos se muestran como media \pm error estándar (SE). Las diferencias estadísticamente significativas se establecieron usando test no pareados de t de Student.
Las neuregulinas incrementan el metabolismo oxidativo
Para comprobar los efectos metabólicos de las neuregulinas sin alterar la miogénesis, la cual se potencia a neuregulinas de 30 pM a 3 nM, los miocitos L6E9 se trataron con una concentración muy baja de neuregulinas, 3 pM, durante 48 horas. A esta baja concentración, las células tratadas con neuregulinas no mostraron ningún cambio sobre la formación de los miotubos ni en los niveles proteicos de marcadores miogénicos como la cadena pesada de miosina (MHC) y la caveolina-3, o la expresión de los receptores de neuregulinas, ErbB2 y ErbB3 (cfr. Fig. 1A, Tabla 1). Sin embargo, al contrario que en tratamientos crónicos con neuregulinas a 3 nM, los 3 pM de neuregulinas incrementaron los niveles de GLUT4 mientras que la expresión de GLUT1 no fue significativamente distinta de los niveles controles (cfr. Fig. 1A, Tabla 1). El incremento en los niveles totales de GLUT4 se reflejó en las membranas microsomales de baja densidad (LDM), mientras que en la membrana plasmática (PM) los niveles de GLUT4 permanecían inalterados. En consecuencia, no se observaron cambios en la captación basal de glucosa entre las células control y tratadas con neuregulinas. (cfr. Fig. 1B). Sin embargo, el tratamiento con neuregulinas incrementó alrededor de un 80% tanto la oxidación de glucosa como de palmitato en miocitos L6E9 (cfr. Fig. 1C y 1D, respectivamente), mientras que disminuyó la producción de lactato comparado con los niveles controles (cfr. Fig 1E). Bajo estas circunstancias, la síntesis de glucógeno era similar a los niveles control (cfr. Fig. 1F).
El tratamiento crónico con neuregulinas incrementa el contenido y la actividad mitocondrial
Con el fin de determinar si el incremento en los parámetros oxidativos era debido a un incremento en el contenido mitocondrial de los miocitos L6E9, se midió la abundancia de diversos marcadores mitocondriales en lisados celulares totales. Los niveles de porina, una proteína de la membrana mitocondrial externa, los de citocromo C y los de COX-I incrementaron tras el tratamiento con neuregulinas (cfr. Fig 2A). Además, el colorante lipídico de membrana mitocondrial NAO confirmó el incremento en contenido mitocondrial celular por neuregulinas (cfr. Fig. 2B). Estudios de inmunofluorescencia confocal usando el anticuerpo COX-I mostraron que el tratamiento con neuregulinas no alteraba la arquitectura de la red mitocondrial de los miocitos L6E9. El incremento en COX-IV inducido por neuregulinas era superior proporcionalmente al de porina o citocromo C, sugiriendo que había no sólo un incremento en contenido mitocondrial global sino también que los complejos de la fosforilación oxidativa mitocondrial pudieran estar particularmente enriquecidos. Para analizar esta posibilidad, se analizó la abundancia de los diferentes complejos de la fosforilación oxidativa en fracciones mitocondriales de células L6E9 incubadas en ausencia o presencia de neuregulinas durante 48 horas. Las neuregulinas incrementaban la abundancia de todos los complejos de la fosforilación oxidativa en las mitocondrias, mientras que el contenido de porina y citocromo C por miligramo de proteína mitocondrial era similar (cfr. Fig. 3A, Tabla 2). Además, la estimación del potencial de membrana mitocondrial con la tinción de JC-1 revelaba un incremento en células tratadas con neuregulinas (cfr. Fig. 3B). En conjunto, las neuregulinas no sólo incrementan el contenido mitocondrial, sino que también incrementan su capacidad oxidativa.
Las neuregulinas inducen la expresión de PGC-1\alpha
Con el propósito de indagar cómo las neuregulinas inducen la biogénesis mitocondrial, se analizó si afectaban a la expresión de PGC-1\alpha, ya que se ha tratado como un regulador clave de este proceso en músculo esquelético. El tratamiento crónico con neuregulinas incrementó la expresión de PGC-1\alpha en un 82% (cfr. Fig. 4A). Se probó si las neuregulinas podrían estar involucradas en este proceso mediando los efectos del calcio. La incubación de miotubos L6E9 con cafeína inducía la liberación de neuregulinas al medio y la fosforilación de ErbB3 (cfr. Fig. 4B). Los efectos de la cafeína sobre la expresión de PGC-1\alpha fueron totalmente anulados mediante el uso de anticuerpos de bloqueo contra el dominio de unión de ligando de ErbB3 (cfr. Fig. 4C). El bloqueo de la liberación de calcio con dantroleno evitó todos los efectos de la cafeína sobre la liberación de neuregulinas, fosforilación de ErbB3 y expresión de PGC-1\alpha, pero fue incapaz de bloquear los efectos de las neuregulinas añadidas exógenamente estimulando la expresión de PGC-1\alpha (cfr. Fig. 4B y 4C). Así, los incrementos en calcio citosólico requieren de la liberación de neuregulinas y activación de ErbB3 a fin de inducir la expresión de PGC-1\alpha.
Las neuregulinas incrementan la sensibilidad a la insulina
Se probó si el tratamiento crónico con neuregulinas también incrementaba la sensibilidad a la insulina. La captación de glucosa se examinó a distintas concentraciones de insulina en células pre-tratadas o no tratadas con 3 pM de neuregulinas durante 48 horas. Las neuregulinas incrementaron altamente la sensibilidad a la insulina en casi un orden de magnitud, pero, a pesar de tener mayores niveles de GLUT4, la respuesta máxima a insulina no se alteró (cfr. Fig. 5A). El incremento en sensibilidad a insulina sobre la captación de glucosa era paralelo a un incremento en la sensibilidad a la insulina sobre el reclutamiento de GLUT4 a la membrana plasmática (cfr. Fig. 5B). Para probar si el incremento en sensibilidad a la insulina sobre el transporte de glucosa era debido a un incremento en los efectores de la señalización de la insulina, se analizaron la abundancia y la respuesta de diferentes mediadores de la insulina sobre la captación de glucosa, como el receptor de la insulina, IRS-1, la subunidad p85 de PI3K, PKB y PKC-\zeta a concentraciones submáximas de insulina (100 nM) en L6E9 pretratadas o no crónicamente con neuregulinas. Las células tratadas con neuregulinas mostraron un incremento en la expresión del receptor de la insulina, IRS-1, la subunidad reguladora p85 de PI3K, PKB y PKC-\zeta (cfr. Fig. 5C y Tabla 3) y un incremento en su respuesta a concentraciones submáximas de insulina (cfr. Fig. 5D). En conclusión, el pretratamiento con neuregulinas incrementa la sensibilidad a la insulina para inducir la translocación de GLUT4 y la captación de glucosa, probablemente debido a un incremento en la abundancia y eficiencia de los mediadores de la señalización de la insulina en respuesta a concentraciones submáximas de
insulina.
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TABLA 1 Cuantificación de los efectos de la neuregulina sobre marcadores miogénicos, receptores ErbB y niveles de proteína GLUT (PM, membranas plasmáticas crudas; LDM, membranas microsomales de baja densidad; NS, no hay diferencias estadísticamente significativas)
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1
TABLA 2 Efectos del tratamiento con neurequlina sobre la abundancia de diferentes proteínas mitocondriales en homogenados celulares totales (TH) y en fracciones mitocondriales (MF) (NS, no hay diferencias estadísticamente significativas)
2
TABLA 3 Efectos de la neureaulina sobre la abundancia de diferentes miembros de la ruta de señalización de la insulina en respuesta a la insulina
3
<110> Universidad de Barcelona
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<120> Compuestos para el tratamiento de enfermedades relacionadas con la resistencia a la insulina
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<130> Guma-1
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<140> - - - - - - - -
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<141> 2006-07-14
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<160> 28
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<170> PatentIn version 3.1
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<210> 1
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<211> 68
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<212> PRT
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<213> Human
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<400> 1
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<210> 2
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<211> 68
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<212> PRT
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<213> Mouse
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<400> 2
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<210> 3
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<211> 68
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<212> PRT
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<213> Rat
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<400> 3
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<210> 4
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<211> 65
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<212> PRT
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<213> Bovine
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<400> 4
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9
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<210> 5
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<211> 68
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<212> PRT
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Chicken
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 5
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\hskip0,7cm
10
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 6
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 63
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<212> PRT
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Rabbit
\newpage
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 6
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\vskip1.000000\baselineskip
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\hskip0,7cm
11
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\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 7
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 63
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<212> PRT
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<213> Hamster
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\vskip0.400000\baselineskip
<400> 7
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\hskip0,7cm
12
\hskip0,7cm
13
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 8
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 71
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<212> PRT
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<213> Xenopus laevis frog
\newpage
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 8
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\hskip0,7cm
14
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<210> 9
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<211> 63
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<212> PRT
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<213> Zebrafish
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<400> 9
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\hskip0,7cm
15
\hskip0,7cm
16
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<210> 10
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<211> 65
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<212> PRT
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<213> Human
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\hskip0,7cm
17
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<210> 11
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 71
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<212> PRT
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<213> Rat
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<400> 11
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\hskip0,7cm
18
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<210> 12
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<211> 65
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<212> PRT
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\hskip0,7cm
19
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\vskip0.400000\baselineskip
<210> 13
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\hskip0,7cm
21
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22
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<210> 15
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<210> 16
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24
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<210> 17
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<211> 62
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<212> PRT
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<213> Chicken
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<400> 17
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26
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<210> 18
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<211> 208
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<212> PRT
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<213> Human
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\hskip0,7cm
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28
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<210> 19
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<211> 208
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<212> PRT
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<400> 19
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\hskip0,7cm
29
\hskip0,5cm
30
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\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 20
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<211> 174
\vskip0.400000\baselineskip
<212> PRT
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<213> Rat
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<400> 20
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\hskip0,7cm
31
\hskip0,6cm
32
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\vskip0.400000\baselineskip
<210> 21
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 206
\vskip0.400000\baselineskip
<212> PRT
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<213> Bovine
\newpage
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<400> 21
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\vskip1.000000\baselineskip
\hskip0,7cm
33
\hskip1cm
34
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 22
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 204
\vskip0.400000\baselineskip
<212> PRT
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<213> Rabbit
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<400> 22
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\hskip0,7cm
35
\hskip0,7cm
36
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 23
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 203
\vskip0.400000\baselineskip
<212> PRT
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Hamster
\newpage
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 23
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\hskip0,7cm
37
\hskip0,7cm
38
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 24
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 221
\vskip0.400000\baselineskip
<212> PRT
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Xenopus laevis frog
\newpage
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 24
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\hskip0,7cm
39
\hskip0,5cm
40
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 25
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 172
\vskip0.400000\baselineskip
<212> PRT
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Zebrafish
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 25
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\hskip0,7cm
41
\hskip0,6cm
42
\vskip1.000000\baselineskip
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\vskip0.400000\baselineskip
<210> 26
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 168
\vskip0.400000\baselineskip
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\vskip0.400000\baselineskip
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\hskip0,6cm
43
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
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<210> 27
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 174
\vskip0.400000\baselineskip
<212> PRT
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<213> Rat
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\vskip0.400000\baselineskip
<400> 27
\vskip1.000000\baselineskip
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\hskip0,7cm
44
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
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<210> 28
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 168
\vskip0.400000\baselineskip
<212> PRT
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<213> Mouse
\newpage
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 28
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\hskip0,7cm
45
\hskip0,4cm
46

Claims (21)

1. Uso de un producto de proteína neuregulina para la fabricación de un medicamento para el tratamiento terapéutico y/o preventivo de un estado y/o enfermedad asociados con la resistencia a la insulina en un mamífero, incluyendo un humano, donde el producto de proteína neuregulina actúa como sensibilizador de la insulina, y donde el estado y/o la enfermedad se selecciona del grupo que consiste en la diabetes mellitus tipo 2, un síndrome de resistencia severa a la insulina, un estado caracterizado por resistencia severa a la insulina, la obesidad, la intolerancia a la glucosa, la dislipidemia y el síndrome metabólico.
2. Uso según la reivindicación 1, donde la enfermedad es la diabetes mellitus tipo 2.
3. Uso según la reivindicación 1, donde la enfermedad es un síndrome de resistencia severa a la insulina, o el estado está caracterizado por resistencia severa a la insulina.
4. Uso según la reivindicación 1, donde la enfermedad es la obesidad.
5. Uso según la reivindicación 1, donde el estado es la intolerancia a la glucosa.
6. Uso según la reivindicación 1, donde la enfermedad es la dislipidemia.
7. Uso según la reivindicación 1, donde la enfermedad es el síndrome metabólico.
8. Uso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el producto de proteína neuregulina es un fragmento biológicamente activo de una neuregulina, comprendiendo dicho fragmento el dominio similar al factor de crecimiento epidérmico ("epidermal growth factor-like domain").
9. Uso según la reivindicación 8, donde la neuregulina se selecciona del grupo que consiste en neuregulina-1 humana, neuregulina-1 de ratón, neuregulina-1 de rata, neuregulina-1 bovina, neuregulina-1 de pollo, neuregulina-1 de conejo, neuregulina-1 de hámster, neuregulina-1 de rana Xenopus laevis y neuregulina-1 de pez cebra.
10. Uso según la reivindicación 9, donde el fragmento de neuregulina comprende una secuencia de aminoácidos seleccionada del grupo que consiste en SEQ ID NO: 1-9.
11. Uso según la reivindicación 8, donde el fragmento de neuregulina comprende además el dominio similar a inmunoglobulina ("immunoglobulin-like domain").
12. Uso según la reivindicación 11, donde la neuregulina se selecciona del grupo que consiste en neuregulina-1 humana, neuregulina-1 de ratón, neuregulina-1 de rata, neuregulina-1 bovina, neuregulina-1 de conejo, neuregulin-1 de hámster, neuregulina-1 de rana Xenopus laevis y neuregulina-1 de pez cebra.
13. Uso según la reivindicación 12, donde el fragmento de neuregulina comprende una secuencia de aminoácidos seleccionada del grupo que consiste en SEQ ID NO: 18-25.
14. Uso según la reivindicación 8, donde la neuregulina se selecciona del grupo que consiste en: neuregulina-2 humana, neuregulina-2 de ratón y neuregulina-2, de rata.
15. Uso según la reivindicación 14, donde el fragmento de neuregulina comprende una secuencia de aminoácidos seleccionada del grupo que consiste en SEQ ID NO: 10-12.
16. Uso según la reivindicación 14, donde el fragmento de neuregulina comprende además el dominio similar a inmunoglobulina ("immunoglobulin-like domain").
17. Uso según la reivindicación 14, donde el fragmento de neuregulina comprende una secuencia de aminoácidos seleccionada del grupo que consiste en SEQ ID NO: 26-28.
18. Uso según la reivindicación 8, donde la neuregulina se selecciona del grupo que consiste en neuregulina-3 humana y neuregulina-3 de ratón.
19. Uso según la reivindicación 18, donde el fragmento de neuregulina comprende una secuencia de aminoácidos seleccionada del grupo que consiste en SEQ ID NO: 13-14.
20. Uso según la reivindicación 8, donde la neuregulina se selecciona del grupo que consiste en neuregulina-4 humana y neuregulina-4 de ratón y neuregulina-4 de pollo.
21. Uso según la reivindicación 20, donde el fragmento de neuregulina comprende una secuencia de aminoácidos seleccionada del grupo que consiste en SEQ ID NO: 15-17.
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