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Biodisponibilidad y acción de los glucocorticoides en diversos modelos de inflamación

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Universitat de Barcelona. Facultat de Farmàcia i Ciències de l'Alimentació

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[spa]  La actividad antiinflamatoria de dosis farmacológicas de glucocorticoides (GCs) los ha convertido en una de las familias de fármacos más utilizados en las últimas décadas a pesar de que su prescripción se halla sujeta a restricción debido a los efectos indeseados sobre el metabolismo glucídico, lipídico y energético.
Los GCs son hormonas esteroideas que se sintetizan, a partir del colesterol, en la glándula suprarrenal. El principal glucocorticoide activo en los seres humanos es el cortisol (corticosterona en roedores), su secreción sigue un ritmo circadiano muy marcado, está regulada por el eje Hipotálamo-Hipófisis-Adrenal (HPA) y situaciones de estrés tanto físico como psicológico pueden desequilibrar esta regulación. La acción sobre la inflamación de los glucocorticoides endógenos no está bien caracterizada, siendo antiinflamatoria en algunas ocasiones, pero también proinflamatoria en otras.
La acción de los GCs depende de la modulación de su biodisponibilidad a través de la capacidad de la proteína trasportadora, Globulina Ligadora de Corticosteroides (CBG), que regula los niveles de hormona libre en sangre y de la actividad de las enzimas 11β-hydroxysteroid dehydrogenase type 1,(11β-HSD1) y 11β-hydroxysteroid dehydrogenase type 2,(11β-HSD2) que activan la cortisona (forma inactiva) a cortisol (forma activa) e inactivan cortisol a cortisona respectivamente en el medio intracelular.
Objetivo de esta tesis, es caracterizar la acción de los glucocorticoides en diversos modelos de patologías asociadas a inflamación y como ésta se ve afectada por la modulación de su biodisponibilidad. El primero modelo de inflamación utilizado es la aterosclerosis, en la que el papel de los glucocorticoides sobre su progresión y concretamente sobre los macrófagos, principales protagonistas (nuestro modelo utilizados macrófagos THP1 humanos), no estaba todavía clarificado. El segundo modelo donde se analiza la evolución de la inflamación, es la obesidad inducida por la dieta en ratones KO para la CBG, en este modelo se ha estudiado cómo la obesidad afecta la biodisponibilidad de glucocorticoides en plasma y en el tejido adiposo. Finalmente, se ha utilizado un modelo de inflamación aguda a corto plazo como es el caso de la pancreatitis, en la cual el pulmón es uno de los tejidos más afectados, identificando si la alteración
 
de la biodisponibilidad de los glucocorticoides y la ausencia de CBG puede afectar la progresión de la enfermedad.
Los resultados obtenidos indican que hay un efecto directo de los glucocorticoides frenando la fase inicial de la aterosclerosis, provocando la reducción de los marcadores proinflamatorios, reduciendo la absorción de oxLDL y re-esterificación de colesterol así como su eflujo. En la obesidad inducida por la dieta caracterizada por un contexto de exceso de lípidos, la deficiencia de CBG impulsa un desplazamiento significativo de la acumulación de lípidos en depósitos subcutáneos a depósitos viscerales y modula la expresión de 11β-HSD2 diferencialmente en función del tejido. Además, en este contexto, la deficiencia de CBG también promueve un conjunto de acciones proinflamatorias y antiinflamatorias en función del tiempo de exposición a la dieta, todas ellas acordes con un modelo de exceso moderado de glucocorticoides circulantes. Se ha corroborado que la CBG, además de trasportar glucocorticoides, está involucrada en las diferencias de género observadas en los niveles circulantes de corticosterona total y describimos que desempeña un papel en la regulación local de la biodisponibilidad de glucocorticoides en pulmón ante un daño inflamatorio pero su déficit no agrava la progresión de la pancreatitis aguda.

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[eng]  The anti-inflammatory activity of glucocorticoids (GCs) has made them one of the families of drugs most used in the last decades despite its prescription has been restricted due to the undesired effects on the glucose metabolism, lipid and energetic. The GCs are a class of steroid hormones that are synthesized in the adrenal gland  from cholesterol. The main active glucocorticoid form in humans is cortisol (corticosterone in rodents), its secretion follows a marked circadian rhythm, is regulated by the axis Hypothalamus-Pituitary-Adrenal axis (HPA), physical and psychological stress can unbalance this regulation. The action of GCs depends on the modulation of their bioavailability through the affinity and capacity of the transporter protein, corticosteroid binding globulin (CBG), which regulates free blood hormone levels and by the activity of enzymes 11β-hydroxysteroid dehydrogenase type 1 (11β-HSD1) and 11β-hydroxysteroid dehydrogenase type 2 (11β-HSD2) which activate cortisone (inactive form) to cortisol (active form) and inactivate cortisol to cortisone respectively  in the intracellular medium.
Aim of this thesis is to characterize the action of glucocorticoids in various models of pathologies associated with inflammation and how this is affected by the modulation of its bioavailability. The first model of inflammation used is atherosclerosis, in which, the role of glucocorticoids on the progression of the process and specifically on macrophages, main protagonists, was not yet clarified. The typology of macrophages utilized in this thesis are the humans THP-1. The second model is diet-induced obesity in KO mice for CBG, in this model we have studied how obesity affects the bioavailability of glucocorticoids in plasma and adipose tissue. In the last, has been used a short-term acute inflammation, as is the case of pancreatitis, where the lung   is
 
one of the most affected tissues, identifying if the alteration of the bioavailability of glucocorticoids and absence of CBG affects the progression of the disease.
The results indicate that there is a direct effect of glucocorticoids in the braking of the initial phase of atherosclerosis, leading to the reduction of pro-inflammatory markers, reducing the uptake of oxLDL and re-esterification of cholesterol as well as its efflux. In induced diet obesity characterized for a context of excess lipids, CBG deficiency drives a significant shift of lipid accumulation in subcutaneous deposits to visceral deposits and modulates 11β-HSD2 expression differentially as a function of tissue. In addition, CBG deficiency also promotes a set of pro-inflammatory and anti-inflammatory actions depending on the time of exposure to diet, in accordance with a model of moderate excess circulating glucocorticoids. It has been corroborated that CBG not only transport glucocorticoids, it is involved too in the gender differences observed in total circulating corticosterone. Also, we describe that the CBG plays a role in the local regulation of the bioavailability of glucocorticoids in the lung as consequence of inflammatory damage but its deficit does not aggravate the progression of acute pancreatitis.

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Tesis Doctorals - Facultat - Farmàcia i Ciències de l'Alimentació

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Biodisponibilidad y acción de los glucocorticoides en diversos modelos de inflamación