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Título : PARTICIPACIÓN DE LAS PARTÍCULAS LIPÍDICAS EN LA LIBERACIÓN DE ENZIMAS EN CÉLULAS EN CULTIVO
Autor : DR. IBÁÑEZ HERNÁNDEZ, MIGUEL ÁNGEL
I.BQ. URIÓSTEGUI JIMÉNEZ, ENEYDA
Palabras clave : PARTÍCULAS LIPÍDICAS
ENZIMAS
Fecha de publicación : 21-jun-2011
Resumen : In pathological processes the highly selective permeability of the plasmatic membrane is affected, inducing among other things the release of enzymes into interstitial spaces and their subsequent incorporation into the bloodstream. However, the mechanism by which enzymes are released is unknown. Cone-shaped lipids present in lipid bilayers form transitory inducible molecular associations, known as lipoparticles, which are involved in fusion processes and the transport of ions and polar molecules across the lipid bilayer. Within the cell, enzymes are present in the cytoplasm and in the different organelles as well as associated to the cellular membrane and are released when the cell sustains damage of a nonlethal nature. Lipoparticle formation has been shown to be stimulated by inducers such as certain pharmaceutical agents and divalent cations. The goal of this study was to determine lipoparticle involvement in release of cytoplasmic enzymes in cell cultures of the human hepatocarcinoma G2 and cervical cancer C33 cell lines. Lipoparticle induction was carried out with chlorpromazine, procainamide, Ca2+ or Mn2+ at different concentrations for 45 min. Subsequently, cell viability and enzymatic activity in the supernatant were evaluated. Oxalic acid was used as a specific inhibitor of LDH to confirm activity of this enzyme and discard potential unspecific oxidation/reduction of the cell extract. Higher levels of released enzyme were obtained with chlorpromazine as this pharmaceutical is a potent lipoparticle inducer. Procainamide and Ca2+ and Mn2+ cations released lower levels of the enzyme in G2 cells. However, Mn2+ induced potent lipoparticle formation and higher levels of released enzyme (>50%) in C33 cells. In the presence of cyanide and iodoacetamide, which inhibit ATP synthesis in the respiratory chain and glycolysis respectively, lower levels of the enzyme (<20%) were released. However, cell damage was very evident, suggesting that cell viability was affected during treatment with these agents. Cyanide and iodoacetamide were incorporated with the cells and the latter were treated with different lipoparticle inducers, eliciting an increase in the levels of LDH, ALT and AST enzymes released into the medium in all cases and in both cell lines, which indicates that lipoparticle induction elicits enzyme release across membranes of the cell. Thus, enzyme release is not strictly dependent on hypoenergetic status as postulated so far. We therefore consider that inducing lipoparticle formation in the plasmatic membrane favors enzyme release without energy requirement. This may be a mechanism by which enzymes are released into the bloodstream in such a way that damage is not sustained by the cell membrane, as large amounts of lipoparticles may rupture the membrane, releasing its contents and eliciting cell death, a fact that may explain the high levels of serum enzymes in many pathologies. Understanding these mechanisms will enable the establishment of strategies for the improvement of pharmacological treatments aimed at prevention of lipoparticle formation and consequently enzyme release.
Descripción : En los procesos patológicos se afecta la permeabilidad altamente selectiva de la membrana plasmática, lo que provoca, entre otras cosas, la liberación de las enzimas a los espacios intersticiales y su posterior incorporación al torrente sanguíneo. Sin embargo, este mecanismo de liberación enzimática aún permanece desconocido. Los lípidos cónicos, presentes en las bicapas lipídicas, forman asociaciones moleculares inducibles y transitorias denominadas partículas lipídicas, las cuales participan en procesos de fusión y en el transporte de iones y moléculas polares a través de la bicapa lipídica. En la célula, las enzimas se encuentran localizadas en el citoplasma, en los diferentes organelos y asociadas a la membrana y son liberadas cuando la célula sufre algún daño, sin llegar a la muerte de ésta. Se ha demostrado que la formación de las partículas lipídicas se estimula por inductores, como ciertos fármacos y cationes divalentes. El objetivo de este trabajo fue determinar la participación de las partículas lipídicas en la liberación de enzimas citoplasmáticas en células en cultivo de las líneas Hep G2 de hepatocarcinoma humano y C33 de cáncer cervicouterino. La inducción de partículas lipídicas se realizó con: cloropromacina, procainamida, Ca2+ o Mn2+, a diferentes concentraciones durante 45 min, posteriormente se analizó la viabilidad celular y en el sobrenadante se determinó la actividad enzimática; se utilizó el ácido oxámico como inhibidor específico de la LDH para corroborar la actividad de la enzima y descartar un proceso de oxido-reducción inespecífico del extracto celular. Con el fármaco cloropromacina se obtuvo en ambas líneas celulares, la mayor cantidad de enzima liberada, debido a que es un inductor potente de partículas lipídicas. La procainamida y los cationes (Ca2+ y Mn2+) liberaron menor cantidad enzimática en Hep G2; sin embargo, el Mn2+ tuvo una potente formación de partículas lipídicas y una gran cantidad de enzima liberada (más del 50%), en la línea celular C33. En presencia de cianuro y de iodoacetamida, que inhiben la síntesis de ATP en cadena respiratoria y glucólisis respectivamente, se liberaron cantidades menores de de enzima (menos de 20%); sin embargo, el daño a las células fue muy notorio, de tal manera que durante el tratamiento con estos, se vió afectada la viabilidad celular. Se incorporaron a las células el cianuro o la iodoacetamina y se trataron con los diferentes inductores de partículas lipídicas, donde se produjo una elevación en la cantidad de enzimas LDH, ALT y AST, liberadas al medio en todos los casos y en ambas líneas celulares, lo cual indica que al inducir las partículas lipídicas se liberan las enzimas a través de las membranas celulares. Por lo que la liberación enzimática, no depende estrictamente del estado hipoenergético, como hasta la fecha se ha postulado. Por lo tanto, consideramos que al inducir la formación de partículas lipídicas en la membrana plasmática, se favorece la liberación de las enzimas sin requerimiento de energía. Este puede ser un mecanismo de liberación de enzimas al torrente circulatorio, en una forma que no daña la membrana celular y una elevada proporción de partículas lipídicas podría causar el rompimiento membranal con la liberación del contenido y muerte celular, hecho que podría explicar los altos niveles de enzimas séricas en muchas patologías. El conocer estos mecanismos permitirá establecer estrategias dirigidas a mejorar tratamientos farmacológicos que impidan la formación de partículas lipídicas y por lo tanto, la liberación de enzimas.
URI : http://www.repositoriodigital.ipn.mx/handle/123456789/8923
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