El Aumento de D-Glucosa Extracelular Modifica el Estado de Metilación Global del ADN y la Función de Adhesión de las Células Progenitoras de Endotelio Humano Tempranas.

Abstract

Diabetes mellitus tipo 2 (DM2), constituye una enfermedad metabólica atribuida a factores genéticos y ambientales, que afecta las funciones angiogénicas de las Células Progenitoras Endoteliales Humanas (hEPC) las cuales no logran ser restauradas en respuesta a un buen control glicémico, manteniendo así, alterada su función en el tiempo. Por lo tanto, es probable que la exposición permanente a un ambiente con niveles de glucosa superiores a los valores plasmáticos normales (5mM o 90mg/dl), produzca alteraciones a nivel epigenético que puedan explicar la mantención de las alteraciones angiogénicas en las EPC. En la presente investigación, hEPC fueron cultivadas durante 4 días (hEPC4d) en 5mM (90mg/dl) de D-Glucosa, concentración equivalente a valores plasmáticos normales, 10mM (180mg/dl) para simular una concentración de DGlucosa considerada como "clínicamente aceptable" en pacientes diabéticos, y 20mM (360mg/dl) de D-glucosa para simular un ambiente hiperglicémico en pacientes diabéticos. Posteriormente, se evaluó la capacidad de adhesión de las células a una matriz de fibronectina. Para evaluar si las concentraciones de Dglucosa tenían impacto en los niveles de metilación global del ADN de hEPC-4d, se midieron los niveles de 5-metilcitosina (5mC), 5 hidroximetilcitosina (5hmC) y los niveles de expresión de los genes TET1 y TET2. Los resultados obtenidos indican que la suplementación del medio de cultivo con 20mM de D-Glucosa resulta en una disminución de la adhesión celular y adicionalmente, al cultivar las células hEPC-4d en 10mM y 20mM se puede observar una hipometilación global del ADN, y un aumento de 5hmC. Estos cambios en el patrón de metilación no fueron acompañados por cambios en los niveles de ARNm de los genes TET1 y TET2. Por lo tanto, se concluye que 20mM de D-glucosa genera una hipometilación del genoma en las hEPC-4d y una disminución de su capacidad de adhesión, fenómeno independiente de los niveles de expresión de los genes TET1 y TET2. Aunque la concentración de D-Glucosa considerada como glicemia "clínicamente aceptable" en un paciente diabético (10mM o 180mg/dl), no produce cambios significativos en la adhesión de hEPC-4d, sí se observa una hipometilación global del genoma, que podría ser la responsable de la alteración de las funciones angiogénicas de estas células en pacientes que, desde el punto de vista clínico, tienen un buen control en los niveles plasmáticos de glucosa.

Type 2 diabetes mellitus is a metabolic disease attributed to genetic and environmental factors, which affects the angiogenic functions of Human Endothelial Progenitor Cells (hEPC). This function cannot be restored in response to good glycemic control, maintaining their function altered over time. Therefore, permanent exposure to an environment higher than normal plasma values (5mM or 70mg/dl) is likely to generate alterations at the epigenetic level that may explain the maintenance of angiogenic alterations in EPC. In the present investigation, hEPC were cultured for 4 days (hEPC-4d) in 5mM (70 mg/dl) of D-Glucose, equivalent to normal plasma values, 10mM (180mg/dl) to simulate a concentration of D-Glucose considered as "clinically acceptable" in diabetics patients, and 20mM (360mg/dl) of D-glucose to simulate a hyperglycemic environment in diabetics patients. Then, we evaluated the adhesive capacity of the cells to a fibronectin matrix. To determine if the concentrations of D-glucose had an impact on the levels of global DNA methylation of hEPC-4d, the levels of 5-methylcytosine (5mC), 5- hydroxymethylcytosine (5hmC) and the expression levels of the TET1 and TET2 genes were measured. The results obtained, indicate that the supplementation of the culture medium with 20mM of D-Glucose results in decreased cell adhesion and additionally, when cultivating the hEPC-4d in 10mM and 20mM, a global hypomethylation of the DNA can be observed, as well as an increase in 5hmC level. These changes in the methylation pattern were not accompanied by changes in the mRNA levels of the TET1 and TET2 genes. Therefore, it is concluded that 20mM of D-glucose generates a genome hypomethylation in hEPC-4d and a decrease in their adhesion capacity, a phenomenon independent of the expression levels of the TET1 and TET2 genes. Although the concentration of D-Glucose considered as "clinically acceptable" glycemia in a diabetic patient (10mM or 180mg/dl), does not produce significant changes in the adhesion of hEPC-4d, a global hypomethylation of the genome, was observed, which could be responsible for the alteration of the angiogenic functions of these cells in patients who, from a clinical point of view, have good control of plasma glucose levels.