La combinación de nanopartículas y fármacos convierte la grasa blanca en grasa parda con potencial para tratar la obesidad y la diabetes

WEST LAFAYETTE, Ind. – En un avance potencial para el tratamiento de la obesidad y la diabetes, los científicos de la Universidad de Purdue han encontrado una manera de administrar un medicamento directamente a las células de grasa blanca almacenadas para convertirlas en células de grasa marrón que se queman más fácilmente.

El tejido adiposo blanco, más asociado con la obesidad, es un tipo de grasa que se acumula en el cuerpo para almacenar energía a largo plazo. Es posible que los humanos hayan evolucionado para almacenar grasa blanca para actuar como aislamiento y almacenamiento de energía. Sin embargo, a medida que nos volvemos sobrealimentados y menos activos, tenemos menos necesidad de la energía almacenada en la grasa blanca y se acumula en exceso, lo que lleva a enfermedades metabólicas como la diabetes y la obesidad. Más de un tercio de los estadounidenses son obesos y casi el 10 por ciento tiene diabetes, según los  Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades .

El cuerpo quema más fácilmente la grasa parda, disipando la energía en forma de calor. Los científicos, incluido Meng Deng de Purdue, profesor asistente de ingeniería agrícola y biológica, ingeniería biomédica e ingeniería de materiales, y Shihuan Kuang, profesor de ciencias animales, han estado buscando formas de disminuir la grasa blanca en favor de la grasa parda a través de una vía de señalización que es Se sabe que regulan la diferenciación celular y la identidad celular.

En la señalización de Notch, una célula envía una señal a una célula vecina para controlar la transcripción del gen de esa vecina y su identidad. La interrupción de esa señal en una célula progenitora destinada a convertirse en una de las células grasas blancas indeseables conduce a la creación de grasa marrón.

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Deng y Kuang informan en la revista  Molecular Therapy  que por primera vez han utilizado una nanopartícula polimérica diseñada para la administración controlada de un inhibidor de la señalización de Notch directamente a las células grasas blancas. En un modelo de ratón, la nanopartícula, hecha de un polímero aprobado por la FDA conocido como PLGA, y que contenía el fármaco Dibenzazepine, interrumpió la señalización de Notch y condujo a la creación de células de grasa parda.

“Podemos controlar la entrega a sitios específicos del cuerpo, en este caso, la grasa mala o las células de grasa blanca”, dijo Deng. “Una vez que esas partículas diseñadas están dentro de las células grasas, pueden liberar lentamente el fármaco en las células, limitando potencialmente las interacciones fuera del objetivo en otros tejidos del cuerpo y reduciendo la frecuencia de dosificación”.

Kuang dijo que las partículas, que tienen un tamaño inferior a 200 nanómetros, son absorbidas fácilmente por las células grasas a través de un proceso llamado tráfico endocítico y, posteriormente, se someten a un rápido escape del endo-lisosoma al citosol dentro de la membrana celular.

“La partícula en realidad fue recogida por la célula. Es como si las células lo estuvieran comiendo”, dijo Kuang. “Esto impide que la partícula vaya a cualquier otro lugar”.

Dado que las nanopartículas que contienen el fármaco se inyectan en la grasa, Deng dijo que es posible desarrollar terapias que apunten a la pérdida de grasa en partes específicas del cuerpo. En el modelo de ratón, apuntar a un depósito de grasa específico con inyecciones semanales de nanopartículas es suficiente para generar mejoras sistémicas en la tolerancia a la glucosa y la sensibilidad a la insulina.

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El sobrepeso también es un factor que contribuye al desarrollo de diabetes tipo 2. Eliminar el exceso de grasa probablemente disminuiría las probabilidades de desarrollar la enfermedad.

Deng ha presentado una patente para el proceso y ha creado una startup,  Adipo Therapeutics LLC , para continuar probando y eventualmente comercializando la tecnología.

La investigación fue financiada en parte por Showalter Trust, Purdue Research Foundation, National Science Foundation y National Institutes of Health.

Contacto:  Brian Wallheimer, 765-532-0233,  [email protected]

Fuentes:  Meng Deng, 765-494-1190,  [email protected]

Shihuan Kuang, 765-494-8283,  [email protected]


RESUMEN 

Las nanopartículas cargadas con dibenzazepina inducen el oscurecimiento local del tejido adiposo blanco para contrarrestar la obesidad

Chunhui Jiang, Mario Alberto Cano-Vega, Feng Yue, Liangju Kuang, Naagarajan Narayanan, Gozde Uzunalli, Madeline P. Merkel, Shihuan Kuang, Meng Deng 

La inhibición de la señalización de Notch a través de la administración sistémica de fármacos desencadena la conversión de adipocitos blancos en adipocitos beige (pardeamiento) y reduce la adiposidad. Sin embargo, la traducción de este descubrimiento a la práctica clínica se ve desafiada por los posibles efectos secundarios fuera del objetivo y la falta de control sobre la ubicación y la extensión temporal de la biogénesis de los adipocitos beige. Aquí, demostramos un enfoque alternativo para estimular el oscurecimiento utilizando nanopartículas (NP) compuestas de poli(lactide- co ) aprobado por la FDA.-glicólido) que permiten la liberación local sostenida de un inhibidor de Notch (dibenzazepina, DBZ). Estos NP cargados con DBZ admiten una rápida internalización celular e inhiben la señalización de Notch en los adipocitos. Es importante destacar que la inyección focal de estos NP en los depósitos de tejido adiposo blanco inguinal de ratones obesos inducidos por dieta da como resultado la retención localizada de NP y el oscurecimiento de los adipocitos, lo que mejora la homeostasis de la glucosa y atenúa el aumento de peso corporal de los ratones tratados. Estos hallazgos ofrecen nuevas vías para desarrollar una posible estrategia terapéutica para el tratamiento clínico de la obesidad y su síndrome metabólico asociado.

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