Liver structural injury in leptin-deficient (ob/ob) mice: lipogenesis, fibrogenesis, inflammation, and apoptosis / Lesión estructural del hígado en ratones con deficiencia de leptina (ob/ob): lipogénesis, fibrogénesis, inflamación y apoptosis

SUMMARY: Nonalcoholic fatty liver disease (NAFLD) might progress the steatosis to nonalcoholic steatohepatitis (NASH), reaching a cirrhosis state and possibly hepatocellular carcinoma. The liver of three-month-old C57BL/6J mice (wild-type, WT group, n=10) and leptin- deficient obese mice (ob/ob group, n=10) were studied, focusing on the mechanisms associated with the activation of the hepatic stellate cells (HSCs) and pro-fibrogenesis. The obese ob/ob animals' liver showed steatosis, increased lipogenesis gene expressions, inflammation, increased pro-inflammatory gene expressions, inflammatory infiltrate, and potential apoptosis linked to a high Caspase 3 expression. In ob/ob mice, liver sections were labeled in the fibrotic zones by anti-alpha-smooth muscle actin (alpha-SMA) and anti-Reelin, but not in the WT mice. Moreover, the alpha-SMA gene expression was higher in the ob/ob group's liver than the WT group. The pro-fibrogenic gene expressions were parallel to anti- alpha-SMA and anti-Reelin immunofluorescence, suggesting HSCs activation. In the ob/ob animals, there were increased gene expressions involved with lipogenesis (Peroxisome proliferator-activated receptor-gamma, Cell death-inducing DFFA-like effector-c, Sterol regulatory element-binding protein-1c, and Fatty acid synthase), pro-fibrogenesis (Transforming growth factor beta1, Smad proteins- 3, Yes-associated protein-1, Protein platelet-derived growth factor receptor beta), pro-inflammation (Tumor necrosis factor-alpha, and Interleukin-6), and apoptosis (Caspase 3). In conclusion, the results in obese ob/ob animals provide a clue to the events in humans. In a translational view, controlling these targets can help mitigate the hepatic effects of human obesity and NAFLD progression to NASH.

RESUMEN: La enfermedad del hígado graso no alcohólico (HGNA) puede progresar de la esteatosis a esteatohepatitis no alcohólica (ENA), alcanzando un estado de cirrosis y posiblemente carcinoma hepatocelular. Se estudió el hígado de ratones C57BL / 6J de tres meses de edad (tipo salvaje, grupo WT, n = 10) y ratones obesos con deficiencia de leptina (grupo ob/ob, n = 10), centrándose en los mecanismos asociados con la activación de las células estrelladas hepáticas (HSC) y profibrogénesis. El hígado de los animales obesos ob/ob mostró esteatosis, aumento de la expresión génica de la lipogénesis, inflamación, aumento de la expresión génica proinflamatoria, infiltrado inflamatorio y posible apoptosis ligada a una alta expresión de Caspasa 3. En ratones ob/ob, las sec- ciones de hígado se marcaron en las zonas fibróticas con anti-alfa- actina de músculo liso (alfa-SMA) y anti-Reelin, pero no en los ratones WT. Además, la expresión del gen alfa-SMA fue mayor en el hígado del grupo ob/ob que en el grupo WT. Las expresiones génicas profibrogénicas fueron paralelas a la inmunofluorescencia anti-alfa-SMA y anti-Reelin, lo que sugiere la activación de las HSC. En los animales ob/ob, hubo un aumento de las expresiones génicas involucradas con la lipogénesis (receptor activado por proliferador de peroxisoma gamma, efector c similar a DFFA inductor de muerte celular, proteína de unión al elemento regulador de esterol-1c y sintasa de ácidos grasos), pro-fibrogénesis (factor de crecimiento transformante beta 1, proteínas Smad-3, proteína-1 asociada a Yes, receptor beta del factor de crecimiento derivado de plaquetas de proteínas), proinflamación (factor de necrosis tumoral alfa e interleucina-6) y apoptosis (caspasa 3). ). En conclusión, los resultados en animales obesos ob/ob proporcionan una pista de los eventos en humanos. Desde un punto de vista traslacional, el control de estos objetivos puede ayudar a mitigar los efectos hepáticos de la obesidad humana y la progresión de HGNA a ENA.

Rol del consumo de alcohol y antioxidantes sobre la metilación global del ADN y cáncer / Role of alcohol consumption and antioxidants on global methylation of DNA and cancer

RESUMEN: El alcoholismo es una enfermedad crónica recidivante asociada a disfunción psicológica, social y física. El alcohol no sólo es una droga adictiva, también produce alteraciones en las actividades y funciones de múltiples sistemas y órganos. Actualmente, diversos estudios demuestran que el ambiente puede modular la expresión génica del ADN mediante mecanismos epigenéticos, sugiriendo de esta manera, que el consumo de alcohol es un factor que puede alterar los patrones epigenéticos y, por lo tanto, los niveles de expresión génica. La metilación del ADN es un proceso epigenético que participa en la regulación de la expresión génica, impidiendo la unión de factores de transcripción y propiciando la estructura cerrada de la cromatina. En este sentido, los cambios en la metilación del ADN se reconocen como una de las formas más comunes de alteración molecular en la dependencia al alcohol y los procesos neoplásicos humanos. El alcohol puede ser un factor importante en la iniciación del cáncer, aumentando la expresión de ciertos oncogenes o reprimiendo la capacidad de las células para reparar el ADN, lo que aumenta la probabilidad de que se produzcan mutaciones oncogénicas. Sin embargo, los mecanismos exactos de la patogénesis del cáncer ligada al consumo de alcohol aún permanecen sin ser dilucidados. Por lo anterior, el objetivo de la presente revisión fue describir los mecanismos de metilación del ADN y su relación con el consumo de alcohol y cáncer.

SUMMARY: Alcoholism is a chronic relapsing disease associated with psychological, social and physical dysfunction. Alcohol is not only an addictive substance, it also alters action and function of multiple systems and organs. Currently, several studies show that the environment can modulate gene expression of DNA by epigenetic mechanisms, thereby suggesting that alcohol consumption is a factor that can alter epigenetic patterns and therefore, the levels of gene expression. DNA methylation is an epigenetic process, that is a part of gene expression regulation preventing binding of transcription factors and encouraging the closed structure of chromatin. In this sense, changes in DNA methylation are recognized as one of the most common forms of molecular alteration in alcohol dependence and human neoplastic processes. Alcohol can be an important factor in activating the cancer by increasing the expression of certain oncogenes or repressing the ability of cells to repair DNA, which increases the likelihood of oncogenic mutations. However, the exact mechanisms of the pathogenesis of cancer linked to alcohol consumption remain unclear. Therefore, the objective of this review was to describe the mechanisms of DNA methylation and its relation to alcohol consumption and cancer.

Both hepatic lipogenesis and beta-oxidation are altered in offspring of mothers fed a high-fat diet in the first two generations (F1 and F2) / La lipogénesis hepática y la beta-oxidación están alteradas en las crías de madres alimentadas con una dieta alta en grasas en las dos primeras generaciones (F1 y F2)

The high fat (HF) fed mothers may program susceptibility in offspring to chronic diseases and affect subsequent generations. The present study evaluated the liver structure in adulthood, focusing on the F1 and F2 generations. Females C57BL/6 (F0) were fed standard chow (SC) or HF diet (8 weeks) prior to mating and during the gestation and lactation to provide the F1 generation (SC-F1 and HF-F1). All other mothers and offspring fed SC. At 3 months old, F1 females were mated to produce the F2 generation (SC-F2 and HF-F2). The liver was kept in several fragments and prepared for histological analysis or frozen for biochemical and molecular analyzes. The F1 and F2 offspring were studied at 3 months old. HF-F1 had higher body mass (BM) compared to SC-F1 (P= 0.001), but not HF-F2 compared to SC-F2. HF-F1 had glucose intolerance when compared to SC-F1, but not HF-F2 compared to SC-F2. HF-F1 (P= 0.009) and HF-F2 (P= 0.03) showed hyperinsulinemia compared to their counterparts. Both groups HF-F1 and HF-F2 showed more steatosis than the SC counterparts (F1 and F2, P<0.0001). HF-F1 showed increased expression of PPAR-gamma and SREBP1-c compared to SC-F1 (P= 0.01). HF-F2 showed increased PPAR-gamma expression compared to SC-F2 (P= 0.04). In conclusion, HF-fed mother impairs both lipogenesis and beta-oxidation pathways in F1 through upregulation of PPAR-gamma and downregulation of PPAR-alpha. In F2, the only lipogenesis is enhanced, but it causes a disrupted PPAR balance, favoring the hepatic lipid accumulation and impaired metabolism in these animals that were not directly exposed to the maternal HF intake.

Los madres alimentadas con dieta rica en grasas (HF) pueden programar una susceptibilidad al desarrollo de enfermedades crónicas en su descendencia y de este modo afectar a las generaciones posteriores. El presente estudio evaluó la estructura del hígado en la edad adulta, centrándose en las generaciones F1 y F2. Las hembras C57BL/6 (F0) fueron alimentadas con dieta estándar (CS) o dieta HF (8 semanas) antes del apareamiento y durante la gestación y lactancia para producir la generación F1 (CS-F1 y HF-F1). Todas las demás madres y crías fueron alimentadas con CS. A los 3 meses de edad, las hembras F1 fueron apareadas para producir la generación F2 (CS-F2 y HF-F2). El hígado se conservó en varios fragmentos y se preparó, por un lado, para el análisis histológico, y por otro, se lo congeló para realizar análisis bioquímicos y moleculares. La descendencia F1 y F2 se estudió a los 3 meses de edad. HF-F1 tuvo una mayor masa corporal (BM) en comparación con CS-F1 (P= 0,001), pero no el grupo HF-F2 en comparación con CS-F2. HF-F1 tenía intolerancia a la glucosa en comparación con CS-F1, pero no el grupo HF-F2 en comparación con CS-F2. HF-F1 (P= 0,009) y HF-F2 (P= 0,03) mostraron hiperinsulinemia en comparación con sus homólogos. Ambos grupos HF-F1 y HF-F2 mostraron más esteatosis que las contrapartes CS (F1 y F2, P <0,0001). HF-F1 mostró una mayor expresión de PPAR-gamma y SREBP1-c en comparación con el grupo CS-F1 (P= 0,01). HF-F2 mostró aumento de la expresión de PPAR-gamma en comparación con CS-F2 (P= 0,04). En conclusión, la madre alimentada con HF presenta ambas vías afectadas, de lipogénesis y de la beta-oxidación, en la F1 a través de la regulación positiva de PPAR-gamma y con regulación a la baja de los PPAR-alfa. En F2, solo ha mejorado la vía de lipogénesis, pero causa un desbalance de PPAR, lo que favorece la acumulación de lípidos hepáticos y la alteración del metabolismo en estos animales que no estaban directamente expuestos a la ingesta materna de HF.

Animal models of nutritional induction of type 2 diabetes mellitus / Modelos animales de inducción nutricional para diabetes mellitus tipo 2

Type 2 diabetes mellitus (DM2) is the most common chronic metabolic disease, affecting approximately 6% of the adult population in the Western world. This condition is a major cause of cardiovascular disease, blindness, renal failure, and amputations, with increasing prevalence worldwide. The inuence of obesity on type 2 diabetes risk is determined by the degree of obesity and by body fat localization, with insulin resistance (IR) being the main link between these metabolic diseases. Experimental studies have shown that dietary factors, and particularly lipids, are strongly positively associated with body mass (BM) gain; IR; and, consequently, type 2 diabetes. Similarly, excessive consumption of energy-dense carbohydrate-rich foods can trigger the onset of type 2 diabetes. Additionally, maternal dietary inadequacies at conception and/or during the gestational period have been proposed to lead to developmental programming of excessive BM gain and metabolic disturbances in offspring, such as abnormal glucose homeostasis, reduced whole-body insulin sensitivity, impaired beta-cell insulin secretion and changes in the structure of the pancreas. Metabolic disruption is strongly associated with deleterious effects on beta-cell development and function. However, alterations in the amount and quality of dietary fat can modify glucose metabolism and insulin sensitivity. In this way, certain oils have gained attention in experimental research for their beneficial effects. Olive oil, a source of monounsaturated fatty acids (MUFAs), got attention in the past for its capacity to prevent cardiovascular diseases. Nevertheless, it is currently known that this oil also improves insulin sensitivity and glycemic control. Canola oil, flaxseed oil and especially fish oil (rich in n-3 polyunsaturated fatty acids) were first described as effective dietary nutrients against hypertriglyceridemia but now are known to have positive effects on glucose metabolism as well.

La diabetes mellitus tipo 2 (DM2) es la enfermedad metabólica crónica más común, afectando aproximadamente al 6% de la población adulta en el mundo occidental. Esta condición es una causa importante de las enfermedades cardiovasculares, la ceguera, la insuficiencia renal, y las amputaciones, con un aumento de su prevalencia en todo el mundo. El riesgo de obesidad en la diabetes tipo 2 está determinado por el grado de obesidad y localización de la grasa corporal, siendo la resistencia a la insulina (RI) la principal relación entre estas enfermedades metabólicas. Los estudios experimentales han demostrado que los factores dietéticos, y en particular los lípidos, se asocian de manera importante con la masa corporal (MC), la IR y la diabetes tipo 2. Asimismo, el consumo excesivo de alimentos ricos en carbohidratos de alto contenido energético pueden provocar la diabetes tipo 2. Además, se ha sugerido que una dieta materna inadecuada al momento de concebir o durante el período de gestación daría lugar al desarrollo de la excesiva MC y de trastornos metabólicos en los hijos, tales como la homeostasis anormal de la glucosa, reducción de la sensibilidad a la insulina en todo el cuerpo, el deterioro en la función de células beta, resistencia a la insulina y cambios en la estructura del páncreas. La alteración metabólica está asociada de forma importante con los efectos dañinos sobre el desarrollo y función de las células beta. Sin embargo, las alteraciones en la cantidad y la calidad de la grasa dietética pueden modificar el metabolismo de la glucosa como también la sensibilidad a la insulina. De esta manera, la investigación experimental ha enfocado la atención en algunos aceites debido a sus efectos beneficiosos. El aceite de oliva, es una fuente de monoinsaturados y actualmente se sabe que este aceite también mejora la sensibilidad a la insulina y el control glucémico El aceite de canola, el aceite de linaza y especialmente el aceite de pescado (rico en omega-3 los ácidos grasos poliinsaturados (PUFAs)) fueron descritos por primera vez como nutrientes de la dieta eficaces contra la hipertrigliceridemia, sin embargo, es sabido que además tienen efectos positivos sobre el metabolismo de la glucosa.

Quantitative morphology update: image analysis / Actualización de morfología cuantitativa: análisis de imagen

Quantitative morphology is a reliable tool in developmental, clinical and aging biology. Quantitative data of histological improvement and/or impairment due to dietary manipulations or pharmacological interventions draws the attention of countless researchers worldwide. Morphometry allows a wide range of two-dimension analysis to be performed, whereas image segmentation allows the measurement of a single structure or the determination of the intensity of its color after adequate immunostaining or even the area occupied by a specific sort of cell. When it comes to unbiased analysis, consideration should be given to suitable tissue perfusion, fixation and embedding, avoiding artifacts. Furthermore, tissue shrinkage should be taken into account. In order to ensure reproducibility, one of the most important principles in scientific research, and to allow different groups to be compared, image acquisition and image segmentation emerge as crucial steps and should be standardized. This paper aims to approach some important care for appropriate tissue processing and evaluation, and shows some practical examples of how morphometry and image segmentation can be applied to your experiment.

La morfología cuantitativa es una herramienta confiable en la biología del desarrollo, clínica y en el envejecimiento. Los innumerables datos cuantitativos de mejoras histológica y / o deterioro debido a las manipulaciones dietéticas o intervenciones farmacológicas atraen la atención de los investigadores en todo el mundo. La morfometría permite realizar una amplia gama de análisis en dos dimensiones, mientras que la segmentación de imágenes permite la medición de una única estructura o la determinación de la intensidad de su color después de una adecuada inmunotinción o incluso el área ocupada por un tipo específico de célula. Cuando se trata de un análisis imparcial, debe considerarse la posibilidad de la perfusión tisular adecuada, fijación e inclusión, evitando artefactos. Además, se debe considerar la contracción del tejido. Con el fin de asegurar la reproducibilidad, uno de los principios más importantes en la investigación científica, y para permitir que diferentes grupos se comparen, la adquisición y segmentación de la imagen aparecen como pasos cruciales y deben ser estandarizados. En este trabajo se abordan algunos cuidados importantes para el procesamiento de tejidos y evaluación apropiadas, y se muestran algunos ejemplos prácticos de cómo la segmentación morfométrica y la imagen se pueden aplicar a su experimento.