efecto de la hormona somatotropica sobre la secrecion de insulina

MEDICINA
Acta Científica Venezolana, 51: 27–31, 2000
EFECTO DE LA HORMONA SOMATOTROPICA SOBRE LA
SECRECION DE INSULINA DE PERROS CACHORROS
José Pierluissi, Alexandra Maksimenko y Zaida Quero
Laboratorio de Diabetología, Escuela de Medicina "José María Vargas", Universidad Central de Venezuela, Caracas, Venezuela.
Recibido: 03/08/99 ; Revisado: 03/11/99 ; Aceptado: 30/11/99
RESUMEN: En el presente estudio se abordó el efecto de la somatotropina hipofisaria de origen bovino (bSTH) en el perro cachorro. Se
observó el perfil diario caracterizado por un incremento de la insulina inmunorreactiva sérica (IIR) a partir de las 6 h de la administración
subcutánea de bSTH, el cual se mantiene por 24 h. La glicemia permaneció dentro de los límites normales observados en el período
control, mientras que los ácidos grasos libres sufrieron un incremento significativo. La administración intravenosa de glucosa, a las 24 h
de una segunda dosis de bSTH, produjo una excursión de la glucemia dentro de límites normales, con un exagerado aumento de la IIR,
creando una situación que semeja los estados de resistencia insulínica. Los resultados señalan en el cachorro una respuesta cualitativamente similar a la del perro adulto, en la cual la hiperinsulinemia debe jugar papel importante en el sostenimiento de la normoglicemia.
Palabras clave: bSTH, cachorros, insulina, glucosa, ácidos grasos.
EFFECT OF BOVINE SOMATOTROPIC HORMONE ON INSULIN SECRETION IN PUPS
ABSTRACT: The effects of the administration of bovine somatotropic hormone (bSTH) in pups were investigated. The daily profile after
a dose of bSTH injected subcutaneously showed an increase in serum immunoreactive insulin (IRI) with serum glucose levels within the
normal range. Free fatty acids were also elevated. After a second bSTH administration, the response to an intravenous glucose load
caused marked elevation of serum IRI while serum glucose remained similar to control values. The results are compatible with a response
resembling that of adult dogs submitted to similar bSTH administration of short duration. The hyperinsulinemia thus induced may be a key
factor in maintanance of normoglycemia. Key Words: bSTH, pups, insulin, glucose, fatty acids.
INTRODUCCION
El descubrimiento del efecto diabetógeno de los extractos hipofisarios representó un importante avance en el
conocimiento de las interrelaciones endocrinas10 . Estudios posteriores demostraron que esta acción era debida mayormente a la somatotropina hipofisaria3;23 y, además, que esta hormona era capaz de inducir una hipersecreción insulínica del páncreas en respuesta al estímulo
de la glucosa5 y de otros secretagogos insulínicos4 . En
el desarrollo de la diabetes inducida por la somatotropina hipofisaria (STH) se distingue una fase de incrementada secreción de insulina, seguida de una fase de pérdida
de la respuesta insulinosecretora del páncreas o diabetes
metasomatotrófica16 . Se ha postulado que el animal joven
es resistente a los efectos de la STH14 , lo que nos ha motivado en el presente estudio a investigar la secreción basal
de insulina y la respuesta insulínica a la glucosa en perros
cachorros, bajo tratamiento con la STH, a fin de comparar
estos efectos con los encontrados en el perro adulto.
MATERIALES Y METODOS
Se utilizaron 11 perros cachorros mestizos, cuya edad oscilaba entre los 6 y 9 meses, de 7-11 kg de peso corporal y mantenidos en jaulas metabólicas, con luz natural,
a temperatura ambiente cercana a 25Æ C. La dieta diaria
contenía 50 g de carne de res cocida y 150 g de Perrarina
(Purina), en una sola ración matutina, alrededor de las 8
a.m., para un total aproximado de 750 kcal/día21;22 , con
suministro de agua ad libitum.
Figura 1. Perfil glucémico después de la administración intravenosa de glucosa en perros durante el período control y bajo
tratamiento con la hormona de crecimiento bovina (bHST). La
excursión de la curva en ambos períodos fue similar (P>0,05).
Las observaciones experimentales se realizaron durante el período control y luego de la administración de STH
bovina (bSTH). En el período control se estudió el perfil
diario, para lo cual se tomaron muestras de sangre (3 ml)
durante el curso de un día, previas a la ingestión del alimento y luego a las 6, 12 y 24 h después de ingerir la
comida. A la semana siguiente, con el animal en ayunas,
se procedió a estudiar la respuesta a la administración IV
de glucosa, 0,5 g/kg de peso corporal, en solución al 50%
en NaCl al 0,9% (Baxter). Se tomaron muestras de sangre (3 ml) a los 0, 15, 30, 45, 60 y 120 min a partir de la
administración de la glucosa.
Al mes siguiente, se repitieron ambos estudios en la secuencia ya enumerada, previa administración subcutánea
de la bSTH. La solución de esta hormona (NIH, lote NÆ
28
Pierluissi, Maksimenko y Quero
Figura 2. Perfil de la insulina sérica en perros. La insulina inmunorreactiva fue determinada a los intervalos señalados después
de la administración intravenosa de glucosa, durante el período
control y bajo tratamiento con la hormona de crecimiento bovina
(bHST). Para la diferencia de bSTH vs control: P<0,05.
Figura 3. Descenso de los ácidos grasos no esterificados (AGNE) en perros, después de la administración intravenosa de glucosa, en el período control y siguiendo al tratamiento con la hormona de crecimiento bovina (bHST). P<0,05 para la diferencia
entre los valores a cada intervalo de ambas curvas.
GH-B 18) fue preparada inmediatamente antes de su uso,
a la concentración final de 10 mg/ml en solución salina al
0,9%, a pH 8,0. La dosis de bSTH fue de 2 mg/kg de peso
corporal por día, S.C., repartida en dos dosis de 1 mg/kg
de peso, a las 8 a.m y a las 8 p.m. Se tomaron muestras de sangre (3 ml) a las 0, 6, 12 y 24 h de la primera
dosis de bSTH. Luego a la semana posterior, se repitió el
tratamiento con bSTH en forma similar y a las 24 h de la
primera inyección, se estudió la respuesta a la sobrecarga
IV de glucosa, realizada en forma idéntica a la del período
control.
Las muestras de sangre fueron colocadas en tubos
plásticos; se dejaron coagular por 30 min a temperatura
ambiente, se centrifugaron y en el suero obtenido se determinó: glucosa8 , ácidos grasos libres11 e insulina inmunorreactiva7 . Los resultados son expresados como promedio error típico, representado en las figuras como rayas verticales. La probabilidad (P) de no diferencia entre
promedios se calculó de acuerdo a la prueba "t" de student de doble cola para muestras pareadas6 ; se aceptó
como significativo el nivel P<0,05. La determinación de
las áreas bajo las curvas fue calculada de acuerdo a la
regla trapezoidal15 .
(mol/mmol) se elevó y se hizo significativamente más alta
a las 24 h de la primera inyección de bSTH.
La respuesta a la administración IV de glucosa en ambos períodos de observación son mostrados en las Figuras 1-4. Se pudo observar que los valores iniciales de la
glicemia (Figura 1) fueron similares en ambas ocasiones
(P>0,05). Igual similitud se comprobó tanto en el valor pico como en el curso del descenso de la curva (P>0,05).
La insulinemia (Figura 2), que se encontraba significativamente más alta en ayunas, se elevó en una proporción
mucho mayor, lo que se tradujo en una excursión más
pronunciada de la curva, con todos los puntos estadísticamente más altos (P<0,05). Los valores basales de los
ácidos grasos libres (Figura 3) se encontraban más elevados en el tratamiento con bSTH que en la observación
control, en ayunas, y descendieron en respuesta a la administración de glucosa, pero se mantuvieron por encima
del correspondiente valor control (P<0,05). La relación insulina/glucosa (Figura 4) se halló más alta bajo tratamiento con bSTH, con un valor significativamente mayor a los
15 y 30 min (P<0,05) después de la administración de glucosa.
Las áreas de las curvas obtenidas al administrar glucosa IV son presentadas en la Figura 5. Bajo tratamiento con la bSTH, el área de insulina mostró un incremento de 326 97% (P<0,05); el área de la glucosa señaló
un incremento que es aproximadamente 10 veces menor
(39 21%, P<0,05). El área de los ácidos grasos libres,
que sostuvo una elevación significativamente mayor que
en el período control, igualmente sufrió un descenso que
es comparativamente mayor que el decremento de este
parámetro en el período control (P<0,05).
RESULTADOS
Los valores correspondientes a las variaciones diarias en
el período control y después del tratamiento con bSTH son
mostrados en la Tabla 1. La insulina sérica mostró un valor inicial de 92 30 mol/l. Este valor se incrementó a
432 97 mol/l (P<0,005) a las 6 h del tratamiento con
bSTH y se mantiene significativamente elevado a las 24h
de la administración de bSTH. La glucosa sérica partió de
niveles comparables en ambos períodos experimentales y
aunque cambió significativamente con el tratamiento con
bSTH, se mantuvo en el rango normal. Los ácidos grasos
libres se elevaron significativamente a partir de las 12 h del
tratamiento y se encontraron aún elevados a las 24 h de
la primera dosis de bSTH. La relación de insulina/glucosa
DISCUSION
A partir de los estudios de Houssay y Biasotti9 quedó definida la relación entre la somatotropina hipofisaria y el páncreas endocrino. Estos clásicos hallazgos han estimulado
una serie de estudios que prosiguen hasta nuestros días y
que tratan de esclarecer los mecanismos de esta interre-
29
bSTH e insulina en cachorros.
Tabla 1. Estudio de las variaciones diarias de parámetros secos.
Controles
HST
0h
6h
12h
24h
Insulina, pmol/l
78 22
268 80 159 54
91 28
Glucosa, mmol/l 4,0 0,4 4,5
0,4 4,4 0,3
4,5 0,4
I/G, pmol/mmol
24 6
59 24
37 13
22 8
AGL, g/l
0,16 0,02 0,14 0,02 0,17 0,02 0,17 0,02
0h
92
5,0
21
0,14
6h
30 432 97
0,2 6,1 0,4
8
77 13
0,001 0,16 0,03
12h
24h
315 65 216 50
5,6
0,2
5,6
0,2
60 11
45 10
0,20 0,02
0,38 0,06
Para bSTH vs. control: P<0,05, P<0,02, P<0,0005. Para la comparación de los intervalos de bSTH y control vs, el valor a 0
min.: P<0,01, P<0,02, P<0,005, P<0,002, P<0,0003.
Figura 4. Relación entre las cifras de insulinemia y glucemia
(I/G, mol/mmol)), en la sobrecarga intravenosa de glucosa, durante el período control y después del tratamiento con la hormona de crecimiento bovina (bHST). Para el cálculo correspondiente se dividió la insulinemia (mol/l) entre la glucemia (mmol/l).
P<0,05 para la diferencia entre los correspondientes intervalos
de las dos curvas.
lación. En la década de los 60, con el advenimiento del radioinmunoanálisis de la insulina2 , los estudios de Beck et
al.1 y de Karam et al.12 dejan claro que en la acromegalia,
enfermedad caracterizada por un exceso de secreción de
STH, se produce un aumento de la secreción de insulina
en respuesta a la glucosa. Por otra parte se ha observado que en enanos hipofisarios, esta respuesta insulínica
está disminuída y se restablece bajo el tratamiento con
STH13 . Campbell y Rastogi5 han demostrado mediante la
administración de bSTH a perros adultos un marcado incremento de la respuesta insulínica a la glucosa y otros
agentes insulinosecretores4 . Más recientemente, hemos
demostrado, además de la aumentada respuesta a la glucosa, una potenciación del efecto de este glúcido cuando
se administra en conjunto con el polipéptido insulinosecretor gluco-dependiente (GIP)19 ; esto demuestra concordancia entre las observaciones en el perro adulto tratado
con bSTH y los sujetos humanos con hipersomatotropismo espontáneo. En el presente estudio se demuestra claramente que en perros aún en estado de crecimiento, la
respuesta basal a la administración de bSTH es cualitativamente similar a la del perro adulto sometido a igual
tratamiento. Esta se caracteriza por una rápida elevación
de la insulinemia y los ácidos grasos libres, que se manifiesta respectivamente a las 6 h y 12 h de la inyección de
bSTH. Resulta interesante observar que la glucosa san-
Figura 5. Areas bajo las curvas de los parámetros séricos determinados luego de la administración de la sobrecarga intravenosa
de glucosa durante el período control y después del tratamiento
con la hormona de crecimiento bovina (bHST). P<0,05 para la
diferencia entre las observaciones control y bHST.
guínea muestra una discreta alza dentro del rango normal,
pero significativa, algo también similar a lo observado en
perros adultos5 .
Ante una sobrecarga IV de glucosa, después de este
período breve de administración de bSTH, los cachorros
mostraron una respuesta insulínica mayor que la observación control, sin variación significativa de la glicemia, de
allí que la relación insulina/glucosa sea magnificada. Este
fenómeno, indicativo de un rápido desarrollo de resistencia
insulínica, puede interpretarse como una conservación de
la normoglicemia a expensas de una exagerada secreción
de insulina. La elevación marcada de los ácidos grasos
libres y su incrementada utilización por los tejidos insulinosensibles tales como el músculo pueden servir de factores explicativos, al menos en parte, de esta resistencia
insulínica20 . Del presente estudio se deduce además una
similitud de la respuesta a la administración de bSTH del
perro cachorro en comparación con el adulto, dentro de
este breve período de administración. Resta saber cuál
será la respuesta del cachorro a cursos más prolongados de administración de bSTH, tales como durante cinco días, en los cuales se genera una diabetes transitoria
o somatotrópica4 o por 30 días, a partir de los cuales se
produce la diabetes permanente o metasomatotrópica17 .
Aunque en el presente estudio se administra la bSTH por
un período de duración muy breve, los datos experimenta-
30
Pierluissi, Maksimenko y Quero
les permiten postular la hipótesis de que aunque la
bSTH no genere diabetes en el perro joven, como se ha
postulado14 , sí es capaz de afectar la actividad secretora
de insulina de la célula beta del páncreas. La insulina extra secretada sería utilizada en forma sinérgica a la bSTH
para impulsar el crecimiento del animal y, además, vencer
la resistencia a la insulina, aparentemente causada por el
exceso de ácidos grasos circulantes. De ser así, habría
un escape en el animal joven al efecto diabetógeno de la
bSTH. Los mecanismos envueltos en la génesis de esta hipersecreción de insulina ocasionada por la bSTH no
han sido estudiados directamente in vitro, fuera del medio
interno. Los estudios iniciales realizados en esta especie in vivo han demostrado una hiperproinsulinemia17 , lo
cual es concordante con observaciones de una mayor tasa de síntesis de (pro)insulina por islotes de rata tratados
en cultivo con bSTH18 . Sin embargo, una respuesta de
liberación rápida de insulina no sólo depende de una mayor disponibilidad de insulina derivada de una mayor tasa
de biosíntesis, sino quizás, más importante aún, de una
amplificación de los mecanismos envueltos en la eyección
de insulina por la célula beta. De estos factores, se ha demostrado un incremento del contenido de AMP cíclico en
islotes de ratas hipofisectomizadas tratados con bSTH en
el medio de cultivo18 . La sensibilidad del perro a la bSTH
es mucho mayor que la de la rata y, con la disponibilidad
de islotes caninos, se estará en capacidad de estudiar los
posibles factores mediadores de este estado hiperfuncional causado por la administración de bSTH, aún no esclarecidos cabalmente.
AGRADECIMIENTOS
Deseamos expresar nuestro agradecimiento al Sr. Paulo García Aponte por su valiosa ayuda en el cuidado de
los animales y en la realización de los experimentos. La
preparación de bSTH purificada fue donada por el Dr.
Leo E. Reichert, Jr., a través del National Institutes of
Health, U.S.A. El presente estudio fue subvencionado por
el CDCH de la UCV, Proyecto NÆ 09-ll-4253-98 y por el
CONICIT, Proyecto NÆ S1-1171. Parte de los equipos usados en esta investigación corresponden a la Ayuda Institucional NÆ 09-11-4147-98 otorgada por el CDCH de UCV a
la Escuela de Medicina "José María Vargas". El Sr. Javier
Briceño nos asistió en la realización de las fotografías.
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