Fibroblastos PKU como modelo biológico para identificación de productos metabólicos característicos de la fenilcetonuria
Fecha
2020-06-26Autor(es)
Márquez Vanegas, SantiagoDirector(es)
Rodríguez López, Edwin AlexanderEvaluador(es)
Báez Jurado, Eliana MaríaPublicador
Pontificia Universidad Javeriana
Facultad
Facultad de Ciencias
Programa
Biología
Título obtenido
Biólogo (a)
Tipo
Tesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado
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Citación
Documentos PDF
Título en inglés
PKU fibroblasts as a biological model for the identification of metabolic products characteristic of phenylketonuriaResumen
Aunque actualmente se reconoce que la acumulación de fenilalanina es la causante de los síntomas característicos de la fenilcetonuria (PKU), la relación entre la gravedad de la enfermedad y las concentraciones de aminoácidos aún no se comprenden debido a la falta de modelos experimentales no murinos. Debido a esto, en el presente estudio se caracterizó bioquímica y metabólicamente los fibroblastos gingivales (control) y los fibroblastos PKU para analizar su utilidad como modelo biológico para el estudio de la PKU. Se realizaron curvas de proliferación celular en presencia de tratamientos con exceso de fenilalanina y tirosina, cuantificaciones de los dos aminoácidos evaluados y metabolómica del medio de cultivo por medio de cromatografía de gases asociada a espectrometría de masas (GC/MS). Los resultados obtenidos muestran que los fibroblastos PKU no pueden metabolizar la fenilalanina a tirosina en comparación con los fibroblastos control, lo que resulta en la acumulación intracelular de la fenilalanina y, consecuentemente, a una activación de la ruta alterna del metabolismo de este aminoácido que lleva a la excreción de productos metabólicos propios de esa vía. Adicionalmente, se evidenciaron diferencias en la proliferación celular entre los fibroblastos evaluados, en todos los tratamientos anteriormente mencionados. Lo anterior, sugiere que hay una relación entre el balance de aminoácidos y el funcionamiento de los transportadores LAT1 y LAT2. Por otra parte, se realizó la comparación de los perfiles metabólicos del medio de cultivo de los fibroblastos control y PKU, encontrando que el metabolismo energético se encuentra más favorecido en los fibroblastos gingivales en comparación con los PKU. Teniendo en cuenta los resultados obtenidos, se evidenció que los fibroblastos PKU presentan perfiles bioquímicos y metabólicos similares a los reportados para la enfermedad, lo que permitiría emplearlos como modelo biológico para el estudio de la fenilcetonuria.
Abstract
Although phenylalanine accumulation is currently recognized to be the cause of the characteristic symptoms of phenylketonuria (PKU), the relationship between disease severity and amino acid concentrations is still not understood due to the lack of experimental non-murine models. Due to this, in the present study, gingival fibroblasts (control) and PKU fibroblasts were biochemically and metabolically characterized to analyze their utility as a biological model for the study of PKU. Cell proliferation curves were performed in the presence of treatments with excess phenylalanine and tyrosine, quantifications of the two amino acids evaluated and metabolomics of the culture medium employing gas chromatography associated with mass spectrometry (GC / MS). The results obtained show that PKU fibroblasts cannot metabolize phenylalanine to tyrosine compared to control fibroblasts, resulting in intracellular accumulation of phenylalanine and, consequently, activation of the alternate pathway of metabolism of this amino acid that leads to the excretion of metabolic products typical of this pathway. Additionally, differences in cell proliferation between the evaluated fibroblasts were evident in all the aforementioned treatments. This suggests that there is a relationship between the amino acid balance and the functioning of the LAT1 and LAT2 transporters. On the other hand, the metabolic profiles of the culture medium of control fibroblasts and PKU were performed, finding that energy metabolism is more favored in gingival fibroblasts compared to PKU. Taking into account the results obtained, it was evident that PKU fibroblasts present biochemical and metabolic profiles similar to those reported for the disease, which would allow them to be used as a biological model for the study of phenylketonuria.
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