Transcriptomic Analysis of synthetic steroid tibolone against a lipotoxic Insult with palmitic acid in normal human astrocytes

La obesidad genera la acumulación de diferentes lípidos en el organismo, entre ellos el ácido palmítico (AP). Este es es el ácido graso más abundante en el cuerpo humano y su cumulación excesiva ha sido ligada a la progresión de diferentes enfermedades neurodegenerativas, como las Enfermedades de Al...

Full description

Autores:
Tipo de recurso:
doctoralThesis
Fecha de publicación:
2021
Institución:
Pontificia Universidad Javeriana
Repositorio:
Repositorio Universidad Javeriana
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repository.javeriana.edu.co:10554/59302
Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/10554/59302
Palabra clave:
Astrocitos
Transcriptomica
Palmitato
Tibolona
Astrocyte
Tibolone
Palmitic acid
Doctorado en ciencias biológicas - Tesis y disertaciones académicas
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Esteroides
Acidos grasos
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description La obesidad genera la acumulación de diferentes lípidos en el organismo, entre ellos el ácido palmítico (AP). Este es es el ácido graso más abundante en el cuerpo humano y su cumulación excesiva ha sido ligada a la progresión de diferentes enfermedades neurodegenerativas, como las Enfermedades de Alzheimer y la Enfermedad de Parkinson. El daño inducido por la AP puede activar una amplia variedad de vías celulares que pueden activar efectos deleterios en el cerebro. Asi, se ha concluidio en varios trabajos que este acido graso puede llegar a generar efectos deletereos que llegan a afectan los astrocitos y su correcto acople metabolico con las neuronas. Es importante destacar que estas celulas gliales son actores principales en el mantenenimiento de la homeostasis cerebral y cuando son afectadas negativamente pueden favorecer el desarrollo de enfermedades neurodegenerativas. En ese punto es importante destacar que los aestrógenos se han utilizado para tratar diferentes daños en el sistema nervioso central. Los astrocitos tienen receptores especificos estrogenicos los cuales se han reportado que modulan diferentes efectos neuroprotectores como la reducción del daño inducido por el estrés oxidativo, inflamación, inducen la liberación del factor neurotrófico y la supervivencia celular entre otras. Sin embargo, los ensayos clínicos han revelado que el reemplazo de la terapia hormonal con estrógenos aumenta la incidencia de cáncer de útero y de mama. Por lo tanto, se han evaluando estrategias alternativas para inducir los efectos protectores del estrógeno y sin sus efectos secundarios mencionados anteriormente. En ese sentido, la Tibolona se ha perfilado como un posible agente terapéutico debido a sus efectos neuroprotectores previamente reportados. Sin embargo, los mecanismos celulares de esos efectos no se comprenden completamente. Asi mismo no se ha investigado la respuesta transcripcional global de los astrocitos humanos al estrés lipotóxico producido por el acido palmitico. En ese punto un enfoque de biología de sistemas que se valga de un acople a herramientas transcriptómicas condujo a una mejor comprensión de los procesos involucrados en el daño causado por el ácido palmítico y la respuesta protectora de la tibolona. En este estudio, se realizó una caracterización de la marca transcriptomica global de astrocitos humanos expuestos a concentraciones tóxicas de ácido palmítico y tibolona. El ácido palmítico aumentó la muerte celular y alteró diferentes parámetros celulares provocando un aumento en la producción de superóxido, fragmentación nuclear, oxidación de cardiolipina y reducción del potencial de membrana mitocondrial. Asi mismo, la tibolona atenuó la mayoría de esos daños a nivel celular. Por otro lado, los cambios de expresión fueron concordantes con la acumulación de colesterol y diglicéridos, alteración de la beta-oxidación, alteración de la señalización del ácido lisofosfatídico, citocinas proinflamatorias, producción de quimiocinas y activación del inflamasoma. El modelado de la red reguladora transcripcional apoya la diafonía bidireccional entre los efectos del ácido palmítico sobre el metabolismo y sus efectos sobre los procesos inflamatorios. La tibolona no revirtió estos efectos deletéreos inducidos por el ácido palmítico, lo que sugiere que la tibolona puede inducir cambios en diferentes niveles funcionales, como proteínas o metabolitos. Este estudio constituye la primera investigación de los efectos en todo el transcriptoma de los ácidos grasos saturados en los astrocitos humanos y arroja más luz sobre los mecanismos celulares por los cuales los ácidos grasos saturados pueden promover la neurodegeneración.
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Es importante destacar que estas celulas gliales son actores principales en el mantenenimiento de la homeostasis cerebral y cuando son afectadas negativamente pueden favorecer el desarrollo de enfermedades neurodegenerativas. En ese punto es importante destacar que los aestrógenos se han utilizado para tratar diferentes daños en el sistema nervioso central. Los astrocitos tienen receptores especificos estrogenicos los cuales se han reportado que modulan diferentes efectos neuroprotectores como la reducción del daño inducido por el estrés oxidativo, inflamación, inducen la liberación del factor neurotrófico y la supervivencia celular entre otras. Sin embargo, los ensayos clínicos han revelado que el reemplazo de la terapia hormonal con estrógenos aumenta la incidencia de cáncer de útero y de mama. Por lo tanto, se han evaluando estrategias alternativas para inducir los efectos protectores del estrógeno y sin sus efectos secundarios mencionados anteriormente. En ese sentido, la Tibolona se ha perfilado como un posible agente terapéutico debido a sus efectos neuroprotectores previamente reportados. Sin embargo, los mecanismos celulares de esos efectos no se comprenden completamente. Asi mismo no se ha investigado la respuesta transcripcional global de los astrocitos humanos al estrés lipotóxico producido por el acido palmitico. En ese punto un enfoque de biología de sistemas que se valga de un acople a herramientas transcriptómicas condujo a una mejor comprensión de los procesos involucrados en el daño causado por el ácido palmítico y la respuesta protectora de la tibolona. En este estudio, se realizó una caracterización de la marca transcriptomica global de astrocitos humanos expuestos a concentraciones tóxicas de ácido palmítico y tibolona. El ácido palmítico aumentó la muerte celular y alteró diferentes parámetros celulares provocando un aumento en la producción de superóxido, fragmentación nuclear, oxidación de cardiolipina y reducción del potencial de membrana mitocondrial. Asi mismo, la tibolona atenuó la mayoría de esos daños a nivel celular. Por otro lado, los cambios de expresión fueron concordantes con la acumulación de colesterol y diglicéridos, alteración de la beta-oxidación, alteración de la señalización del ácido lisofosfatídico, citocinas proinflamatorias, producción de quimiocinas y activación del inflamasoma. El modelado de la red reguladora transcripcional apoya la diafonía bidireccional entre los efectos del ácido palmítico sobre el metabolismo y sus efectos sobre los procesos inflamatorios. La tibolona no revirtió estos efectos deletéreos inducidos por el ácido palmítico, lo que sugiere que la tibolona puede inducir cambios en diferentes niveles funcionales, como proteínas o metabolitos. Este estudio constituye la primera investigación de los efectos en todo el transcriptoma de los ácidos grasos saturados en los astrocitos humanos y arroja más luz sobre los mecanismos celulares por los cuales los ácidos grasos saturados pueden promover la neurodegeneración.Obesity generates the accumulation of different lipids in the body, among them the palmitic acid (PA). This is the most abundant fatty acid in the human body. PA excessive accumulation is linked to the progression of different neurodegenerative diseases, such as Alzheimer’s Diseases and Parkinson’s Disease. The damage induced by PA can activate a wide variety of pathways. It is well known that this fatty acid also causing damage in the different brain cells such as the astrocytes. That is important due to these cells are key players for maintaining brain homeostasis and metabolic coupling. For this reason, the damage of these can favor the developing of neurodegenerative diseases. It well known that astrocytes are target of neuroprotective substances. Estrogens have been used to treat different damages in the central nervous system. They have been reported that produce different neuroprotective effects such as amelioration of the damage induced by oxidative stress, inflammation, induce neurotrophic factor liberation, and cell survival among other responses. However, clinical trials have revealed that hormone therapy replacement with estrogen, augments the incidence of uterus and breast cancer. Due to that, alternative strategies are being evaluated. Tibolone is proposed as a possible therapeutic agent due to its neuroprotective effects without the side effects of estrogenic substances. Nevertheless, the mechanisms of this are not fully comprehended. In adittion, previous studies have investigated theresponse of astrocytes to lipotoxic stress for especifc pathways and not in a transcriptome-wide manner. A systems biology approach using transcriptomics shall lead to a better understanding of the processes involved in the damage caused by palmitic acid and the protective response of tibolone. In this study, a transcriptome-wide characterization of human astrocytes exposed to toxic concentrations of palmitic acid was performed. Finding that palmitic acid augmented cell death and disturbed different cell parameters causing an augment in superoxide production, nuclear fragmentation, cardiolipin oxidation, and reduced mitochondrial membrane potential. Nevertheless, tibolone attenuated most of those damages at the cell level. On the other hand, the changes of expression were concordant with cholesterol and diglyceride accumulation, impaired beta-oxidation, altered lysophosphatidic acid signaling, pro-inflammatory cytokines, and chemokine production, and inflammasome activation. Transcriptional regulatory network modeling supports bidirectional crosstalk between palmitic acid’s effects on metabolism and its effects on inflammatory processes. Tibolone did not reverse these deleterious effects induced by palmitic acid suggesting that tibolone may be inducing changes in different functional levels such as proteins or metabolites. This study constitutes the first investigation of the transcriptome-wide effects of saturated fatty acids in human astrocytes, and further sheds light on the cellular mechanisms by which saturated fatty acids may promote neurodegeneration.Doctor en Ciencias BiológicasDoctoradohttps://scholar.google.com/citations?user=MwmeyN8AAAAJ&hl=eshttps://scholar.google.com/citations?user=MwmeyN8AAAAJ&hl=esPontificia Universidad JaverianaDoctorado en Ciencias BiológicasFacultad de CienciasGonzalez Santos, JannethRamírez, David M.Cala Molina, MónicaYepes, ManuelCorredor, MauricioArboleda Bustos, Gonzalo2022-03-09T19:11:51Z2022-03-09T19:11:51Z2021-09-30http://purl.org/coar/version/c_ab4af688f83e57aaTesis/Trabajo de grado - Monografía - Doctoradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_db06info:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionPDFapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10554/59302instname:Pontificia Universidad Javerianareponame:Repositorio Institucional - Pontificia Universidad Javerianarepourl:https://repository.javeriana.edu.cospaColombiaAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacionalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/embargoedAccessDe acuerdo con la naturaleza del uso concedido, la presente licencia parcial se otorga a título gratuito por el máximo tiempo legal colombiano, con el propósito de que en dicho lapso mi (nuestra) obra sea explotada en las condiciones aquí estipuladas y para los fines indicados, respetando siempre la titularidad de los derechos patrimoniales y morales correspondientes, de acuerdo con los usos honrados, de manera proporcional y justificada a la finalidad perseguida, sin ánimo de lucro ni de comercialización. De manera complementaria, garantizo (garantizamos) en mi (nuestra) calidad de estudiante (s) y por ende autor (es) exclusivo (s), que la Tesis o Trabajo de Grado en cuestión, es producto de mi (nuestra) plena autoría, de mi (nuestro) esfuerzo personal intelectual, como consecuencia de mi (nuestra) creación original particular y, por tanto, soy (somos) el (los) único (s) titular (es) de la misma. Además, aseguro (aseguramos) que no contiene citas, ni transcripciones de otras obras protegidas, por fuera de los límites autorizados por la ley, según los usos honrados, y en proporción a los fines previstos; ni tampoco contempla declaraciones difamatorias contra terceros; respetando el derecho a la imagen, intimidad, buen nombre y demás derechos constitucionales. Adicionalmente, manifiesto (manifestamos) que no se incluyeron expresiones contrarias al orden público ni a las buenas costumbres. En consecuencia, la responsabilidad directa en la elaboración, presentación, investigación y, en general, contenidos de la Tesis o Trabajo de Grado es de mí (nuestro) competencia exclusiva, eximiendo de toda responsabilidad a la Pontifica Universidad Javeriana por tales aspectos. Sin perjuicio de los usos y atribuciones otorgadas en virtud de este documento, continuaré (continuaremos) conservando los correspondientes derechos patrimoniales sin modificación o restricción alguna, puesto que, de acuerdo con la legislación colombiana aplicable, el presente es un acuerdo jurídico que en ningún caso conlleva la enajenación de los derechos patrimoniales derivados del régimen del Derecho de Autor. De conformidad con lo establecido en el artículo 30 de la Ley 23 de 1982 y el artículo 11 de la Decisión Andina 351 de 1993, "Los derechos morales sobre el trabajo son propiedad de los autores", los cuales son irrenunciables, imprescriptibles, inembargables e inalienables. En consecuencia, la Pontificia Universidad Javeriana está en la obligación de RESPETARLOS Y HACERLOS RESPETAR, para lo cual tomará las medidas correspondientes para garantizar su observancia.http://purl.org/coar/access_right/c_abf2reponame:Repositorio Universidad Javerianainstname:Pontificia Universidad Javerianainstacron:Pontificia Universidad Javeriana2023-03-09T05:00:00Z