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epidemiología y fisiopatología de la diabetes mellitus tipo 2

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[REV. MED. CLIN. CONDES - 2009; 20(5) 565 - 571]EPIDEMIOLOGÍA Y FISIOPATOLOGÍA DELA DIABETES MELLITUS TIPO 2EPIDEMIOLOGY AND PHYSIOPATHOLOGY OF DIABETES MELLITUS TYPE 2DR. FRANCISCO PÉREZ B., PHD (1)1. Laboratorio <strong>de</strong> Genómica Nutricional. Departamento <strong>de</strong> Nutrición. Facultad <strong>de</strong> Medicina. Universidad <strong>de</strong> Chile.fperez@med.uchile.clRESUMENLa <strong>diabetes</strong> <strong>mellitus</strong> <strong>tipo</strong> 2 (DM2) es un trastorno metabólicomultifactorial. Se caracteriza por hiperglicemia crónica, resistenciaa <strong>la</strong> insulina y un <strong>de</strong>fecto en <strong>la</strong> secreción <strong>de</strong> insulina.La prevalencia <strong>de</strong> DM2 está aumentando en todo el mundoen gran parte <strong>de</strong>bido al incremento <strong>de</strong> <strong>la</strong> obesidad y a <strong>la</strong>alta frecuencia <strong>de</strong> se<strong>de</strong>ntarismo en <strong>la</strong> pob<strong>la</strong>ción. Los factoresexactos que conducen al <strong>de</strong>sarrollo <strong>de</strong> <strong>la</strong> resistencia a <strong>la</strong>insulina y <strong>la</strong> disfunción final <strong>de</strong> <strong>la</strong> célu<strong>la</strong> β pancreática no sehan ac<strong>la</strong>rado plenamente. La evi<strong>de</strong>ncia actual se ha enfocadoen cuatro gran<strong>de</strong>s polos <strong>de</strong> investigación: a) resistencia a <strong>la</strong>insulina e inf<strong>la</strong>mación; b) gluco-lipotoxicidad y disfunción <strong>de</strong><strong>la</strong> célu<strong>la</strong> β; c) disfunción mitocondrial; d) p<strong>la</strong>sticidad celu<strong>la</strong>r ymemoria metabólica.Todos estos tópicos han encontrado un buen respaldo científico<strong>de</strong>s<strong>de</strong> los estudios epi<strong>de</strong>miológicos clásicos hasta losdiseños básicos “in vitro” y el uso <strong>de</strong> animales “knock out”.Sin embargo y a pesar <strong>de</strong>l creciente número <strong>de</strong> trabajos, nose ha podido dilucidar el mecanismo exacto por el cual cadauno <strong>de</strong> estos fenómenos se integra en un escenario únicoque permita compren<strong>de</strong>r el creciente aumento <strong>de</strong> nuevos casoscon DM2.Pa<strong>la</strong>bras c<strong>la</strong>ve: Diabetes <strong>mellitus</strong> <strong>tipo</strong> 2 / epi<strong>de</strong>miología / fisiopatología.SUMMARYType 2 <strong>diabetes</strong> <strong>mellitus</strong> (T2D) is a multifactorial metabolicdisor<strong>de</strong>r. It is characterized by chronic hyperglycemia, insulinresistance and <strong>de</strong>fective insulin secretion. The prevalenceof T2D is increasing around the world <strong>la</strong>rgely due toincreasing of obesity and the high frequency of se<strong>de</strong>ntarylife style. The exact factors that lead to the <strong>de</strong>velopment ofinsulin resistance and dysfunction of the pancreatic β cellhave not been fully c<strong>la</strong>rified. Current evi<strong>de</strong>nce has focusedon four major research topics: a) insulin resistance andinf<strong>la</strong>mmation; b) gluco-lipotoxicity and β cell dysfunction;c) mitochondrial dysfunction and d) Cell p<strong>la</strong>sticity andmetabolic memory.All these topics have found an important scientific supportsfrom point of view of epi<strong>de</strong>miological studies and basic<strong>de</strong>signs as “in vitro” or "knock out" animal approach.However, <strong>de</strong>spite the growing number of research has notbeen able to elucidate the exact mechanism by which eachof these phenomena is integrated in a unique setting toun<strong>de</strong>rstand the growing number of new cases with T2D.Key words: Diabetes <strong>mellitus</strong> type 2 / epi<strong>de</strong>miology /physiopathology.ANTECEDENTES GENERALESDe acuerdo a <strong>la</strong>s estimaciones <strong>de</strong> <strong>la</strong> Organización Mundial <strong>de</strong> <strong>la</strong> Saludpara <strong>la</strong>s Américas, Chile se encuentra en el grupo <strong>de</strong> países con <strong>la</strong>smayores prevalencias <strong>de</strong> <strong>diabetes</strong> <strong>tipo</strong> 2 (DM2) junto a Estados Unidos,Canadá, Argentina y Uruguay, con valores entre 6.1 y 8.1%. Se haestimado que entre 200 y 300 millones <strong>de</strong> personas en todo el mundocumplirán, al final <strong>de</strong> esta década, los criterios <strong>de</strong> <strong>la</strong> Organización Mundial<strong>de</strong> <strong>la</strong> Salud para el diagnóstico <strong>de</strong> <strong>diabetes</strong> (1). La DM2, se ha ex-Artículo recibido: 29-05-09Artículo aprobado para publicación: 19-07-09565


[REV. MED. CLIN. CONDES - 2009; 20(5) 565 - 571]tendido en todo el mundo <strong>de</strong>bido principalmente a cambios en el estilo<strong>de</strong> vida <strong>de</strong> <strong>la</strong> pob<strong>la</strong>ción, asociados a cambios en el patrón alimentario yal se<strong>de</strong>ntarismo, lo que nos predispone a <strong>la</strong> obesidad y a <strong>la</strong> resistenciaa <strong>la</strong> insulina (IR). Los individuos afectados por esta enfermedad tambiénpue<strong>de</strong>n presentar una serie <strong>de</strong> consecuencias, principalmente <strong>de</strong>l <strong>tipo</strong>cardiovascu<strong>la</strong>r, no <strong>de</strong>seadas, como por ejemplo hipertensión, dislipi<strong>de</strong>miae hipercoagu<strong>la</strong>bilidad, conducente a <strong>la</strong> morbilidad y mortalidad porenfermeda<strong>de</strong>s vascu<strong>la</strong>res.La coexistencia <strong>de</strong> muchos <strong>de</strong> estos trastornos junto a <strong>la</strong> IR constituyeel síndrome metabólico (SM). En <strong>la</strong> sociedad occi<strong>de</strong>ntal, el número <strong>de</strong>enfermos con SM está aumentando con cifras <strong>de</strong> carácter epidémico: en<strong>la</strong> actualidad afecta a un 20% <strong>de</strong> <strong>la</strong> pob<strong>la</strong>ción general y aproximadamentea un 40% <strong>de</strong> <strong>la</strong>s personas mayores <strong>de</strong> 60 años (2). Los últimosdatos epi<strong>de</strong>miológicos y biológicos indican que <strong>la</strong>s etiologías <strong>de</strong> estasenfermeda<strong>de</strong>s pue<strong>de</strong>n compartir mecanismos genéticos y bioquímicoscomunes (3). Un paso muy importante encaminado a <strong>la</strong> comprensión<strong>de</strong> <strong>la</strong> DM2, el SM y <strong>la</strong> obesidad es <strong>la</strong> i<strong>de</strong>ntificación <strong>de</strong> los genes <strong>de</strong>susceptibilidad comunes, cuyos mecanismos podrían llevar a establecerobjetivos terapéuticos adicionales para el futuro diseño <strong>de</strong> fármacos.Características fisiopatológicas <strong>de</strong> <strong>la</strong> DM2Existe pleno consenso en re<strong>la</strong>ción a reconocer que <strong>la</strong>s alteraciones <strong>de</strong>lmetabolismo <strong>de</strong> <strong>la</strong> glucosa, se re<strong>la</strong>cionan a dos eventos perfectamentei<strong>de</strong>ntificables: <strong>la</strong> <strong>de</strong>ficiente acción <strong>de</strong> <strong>la</strong> insulina, <strong>la</strong> <strong>de</strong>ficiente secreción<strong>de</strong> <strong>la</strong> hormona o un efecto combinado <strong>de</strong> estas dos características (4).En <strong>la</strong> DM2 se acepta como evento primario en su <strong>de</strong>sarrollo a <strong>la</strong> IRen los tejidos periféricos y como evento secundario, pero no menosimportante, a los <strong>de</strong>fectos asociados a una <strong>de</strong>ficiencia re<strong>la</strong>tiva <strong>de</strong> secreción<strong>de</strong> <strong>la</strong> hormona. La IR pue<strong>de</strong> presentar una buena asociación<strong>de</strong>s<strong>de</strong> el punto <strong>de</strong> vista <strong>de</strong> los marcadores genéticos (algunas alteracionesgenéticas reconocidas como el síndrome <strong>de</strong> Rabson-Men<strong>de</strong>nhall,Leuprechaunismo y otros, don<strong>de</strong> <strong>la</strong> alteración a nivel <strong>de</strong>l receptor es evi<strong>de</strong>nte).Sin embargo, en <strong>la</strong> mayoría <strong>de</strong> los casos habituales como en lossujetos con historia familiar <strong>de</strong> IR, dicho <strong>de</strong>fecto genético obe<strong>de</strong>ce a mecanismosno tan c<strong>la</strong>ros asociados a predisposición genética en <strong>la</strong> que sehan logrado i<strong>de</strong>ntificar algunos genes <strong>de</strong> riesgo (genes candidatos) quepodrían condicionar parcialmente el feno<strong>tipo</strong> <strong>de</strong>l individuo con IR (5-6).Des<strong>de</strong> el punto <strong>de</strong> vista <strong>de</strong>l mecanismo fisiopatológico, en <strong>la</strong> DM2 esposible observar tres fases bien <strong>de</strong>finidas (Figura 1):a) Aparición <strong>de</strong> un estado <strong>de</strong> IR periférica a <strong>la</strong> insulina, generalmenteasociada a valores <strong>de</strong> normoglicemia.b) Una segunda fase asociada a una IR más marcada a nivel <strong>de</strong> tejidosperiféricos (músculo, tejido adiposo) don<strong>de</strong> existe una sobreproducción<strong>de</strong> insulina que no alcanza a contro<strong>la</strong>r <strong>la</strong> homeostasis <strong>de</strong> glucosa (hiperglicemiapostprandial)c) Una fase final, asociada a una <strong>de</strong>clinación en el funcionamiento <strong>de</strong>FIGURA 1. TEMPORALIDAD EN LA APARICIÓN DE DM2; EL FENOTIPO DIABÉTICO PROGRESA AMEDIDA QUE LAS FUNCIONES DE LAS CÉLULAS β DECLINAN100Intolerancia a <strong>la</strong> glucosahiperglicemia postprandial% FUNCIONAMIENTO DE LA CÉLULA β755025DIAGNÓSTICODM 2TERAPIA INSULÍNICAFactores estresoresobesidad-sobrepeso-dietainactividad fisica-12 -8 -4 0 +4 +8 +12AÑOS566


[EPIDEMIOLOGÍA Y FISIOPATOLOGÍA DE LA DIABETES [REV. MELLITUS MED. CLIN. TIPO CONDES 2 - DR. - 2009; FRANCISCO 20(3) 154 PÉREZ - 160] B.]<strong>la</strong>s célu<strong>la</strong>s beta pancreáticas, don<strong>de</strong> disminuye <strong>la</strong> síntesis <strong>de</strong> <strong>la</strong> hormona(los eventos asociados están en plena discusión, uno <strong>de</strong> ellos es apoptosispor gluco y/o lipotoxicidad) apareciendo <strong>la</strong> hiperglicemia en ayuno,fenómeno que se traduce como <strong>la</strong> totalidad <strong>de</strong>l feno<strong>tipo</strong> DM2.El análisis <strong>de</strong> genes candidatos y regiones amplias <strong>de</strong>l genoma en estudios<strong>de</strong> DM2, han experimentado un avance sustancial en los últimosaños (7). La utilización <strong>de</strong> cualquier diseño <strong>de</strong> estudio como los familiares(analizan <strong>de</strong>sequilibrio <strong>de</strong> ligamiento entre los genes), <strong>de</strong> casosafectados y controles o pob<strong>la</strong>cionales ampliados (scanning genético)han llegado al consenso <strong>de</strong> que el feno<strong>tipo</strong> diabético es <strong>la</strong> consecuencia<strong>de</strong> <strong>la</strong> interacción ba<strong>la</strong>nceada entre genes asociados a <strong>la</strong> RI y otra ampliafamilia <strong>de</strong> genes asociados a <strong>la</strong> disfunción β pancreática (8). La Figura2 ilustra <strong>la</strong> necesidad <strong>de</strong> contar con ambas condiciones para establecer<strong>la</strong> presentación clínica final <strong>de</strong> <strong>la</strong> enfermedad.Mecanismos asociados a <strong>la</strong> IRLos mecanismos asociados a <strong>la</strong> IR don<strong>de</strong> se <strong>de</strong>scribe una baja capacidad<strong>de</strong> <strong>la</strong> hormona para inducir sus efectos biológicos esperados, sepue<strong>de</strong> ver exacerbada por otras condiciones fisiológicas tales como <strong>la</strong>obesidad, el envejecimiento y ciertas alteraciones metabólicas como elsíndrome <strong>de</strong> ovario poliquístico (SOP).A pesar <strong>de</strong>l extenso <strong>de</strong>sarrollo científico con técnicas <strong>de</strong> alta precisióncomo los scanning ampliados <strong>de</strong>l genoma y los ensayos <strong>de</strong> expresión(microarrays), hasta el día <strong>de</strong> hoy todos los mecanismos propuestos sólologran explicar una parte <strong>de</strong>l fenómeno, o son aplicables a un <strong>de</strong>terminadofeno<strong>tipo</strong> <strong>de</strong>l diabético (9). Entre estos mecanismos se han <strong>de</strong>scritoalteraciones a distintos niveles:a) Eventos pre-receptor: anticuerpos anti-receptor, anticuerpos antiinsulina.b) Fenómenos a nivel <strong>de</strong>l receptor <strong>de</strong> insulina: presencia <strong>de</strong> mutacionesaberrantes y alteraciones que condicionan <strong>la</strong> funcionalidad <strong>de</strong>l receptor(fosfori<strong>la</strong>ción anóma<strong>la</strong> <strong>de</strong> uno <strong>de</strong> sus brazos).c) Alteraciones a nivel <strong>de</strong> post-receptor: presencia <strong>de</strong> variantes genéticasasociadas a señalización intracelu<strong>la</strong>r alterada (molécu<strong>la</strong>s sustrato<strong>de</strong>l receptor <strong>de</strong> insulina: IRS1; IRS2), alteraciones a nivel <strong>de</strong> complejosenzimáticos (fosfoinositol 3 quinasa, PI3K; proteína quinasa B, PKB oproteína quinasa C; PKC) y anomalías tanto en <strong>la</strong> síntesis <strong>de</strong> glucotransportadores,como en su expresión a nivel <strong>de</strong> membrana celu<strong>la</strong>r.Si bien <strong>la</strong>s alteraciones genéticas permiten explicar con c<strong>la</strong>ridad algunosfenómenos asociados a <strong>la</strong> IR en casos extremos como aquel<strong>la</strong>s que afectanal receptor <strong>de</strong> insulina o ciertas mutaciones en genes que codificanpara <strong>la</strong>s proteínas transportadoras <strong>de</strong> glucosa (en especial GLUT-4), se<strong>de</strong>be seña<strong>la</strong>r que dichas mutaciones son extremadamente raras y espo-FIGURA 2. PREDISPOSICIÓN GENÉTICA PARA DESARROLLAR DM2; (1) GENES ASOCIADOS A RI YOBESIDAD; (2) GENES ASOCIADOS A DISFUNCIÓN β PANCREÁTICASUSCEPTIBILIDADGENÉTICA (1)SUSCEPTIBILIDADGENÉTICA (2)CÉLULA β NORMALOBESIDAD Y RICÉLULA β SUSCEPTIBLEAMBIENTE ESTRESORDIABETOGÉNICO/OBESOGÉNICOFUNCIÓN β CELULARPROLIFERACIÓN β CELULARFUNCIÓN β CELULARPROLIFERACIÓN β CELULARPTGO NORMALHIPERINSULINEMIA COMPENSATORIAINTOLERANCIA A LA GLUCOSADM2567


[REV. MED. CLIN. CONDES - 2009; 20(5) 565 - 571]rádicas, por lo que su utilidad para <strong>la</strong> mayoría <strong>de</strong> los estudios <strong>de</strong> <strong>tipo</strong>pob<strong>la</strong>cional es casi nu<strong>la</strong>.La IR se manifiesta sobre todo en los tejidos periféricos como el músculoy el tejido adiposo, por una baja tasa <strong>de</strong> captación y oxidación <strong>de</strong> <strong>la</strong>smolécu<strong>la</strong>s <strong>de</strong> glucosa. El mecanismo compensador asociado a <strong>la</strong> hiperinsulinemiase traduce en el evento por el cual el individuo es capaz <strong>de</strong>mantener una tolerancia normal a <strong>la</strong> glucosa durante períodos finitos<strong>de</strong> tiempo, cuando dicho mecanismo <strong>de</strong> control homeostático es insuficiente(probablemente por causas asociadas a <strong>de</strong>fectos <strong>de</strong> <strong>la</strong> secreciónhormonal por parte <strong>de</strong> <strong>la</strong>s célu<strong>la</strong>s beta), sobreviene <strong>la</strong> intolerancia a loshidratos <strong>de</strong> carbono y, en consecuencia, <strong>la</strong> aparición <strong>de</strong> <strong>la</strong> DM2 (10).Mecanismos asociados a <strong>la</strong> disfunción <strong>de</strong> <strong>la</strong> célu<strong>la</strong>betaLa disminución en el número <strong>de</strong> célu<strong>la</strong>s ß pancreáticas funcionales esuno <strong>de</strong> los principales factores contribuyentes en <strong>la</strong> fisiopatología <strong>de</strong> <strong>la</strong>DM2 (11). Al respecto, hay opiniones divididas en re<strong>la</strong>ción a <strong>la</strong> contribuciónre<strong>la</strong>tiva <strong>de</strong> una disminución en <strong>la</strong> masa <strong>de</strong> célu<strong>la</strong>s ß contra un<strong>de</strong>fecto intrínseco en <strong>la</strong> maquinaria secretoria. Entre los factores causales,c<strong>la</strong>ramente existe una multiplicidad <strong>de</strong> eventos y mecanismos queregu<strong>la</strong>n procesos muchas veces inseparables tales como <strong>la</strong> proliferacióncelu<strong>la</strong>r y <strong>la</strong> apoptosis <strong>de</strong> <strong>la</strong> célu<strong>la</strong> ß. Durante muchos años, <strong>la</strong> contribución<strong>de</strong> <strong>la</strong> reducción en <strong>la</strong> masa <strong>de</strong> célu<strong>la</strong>s ß en el <strong>de</strong>sarrollo <strong>de</strong> <strong>la</strong>DM2 fue muy controversial. Recientemente, varias publicaciones hanconfirmado <strong>de</strong> forma convincente esta hipótesis como factor etiológicoy resaltando que este sería un mecanismo frecuente en <strong>la</strong> <strong>de</strong>clinacióny fracaso <strong>de</strong> <strong>la</strong> célu<strong>la</strong> ß para producir suficiente insulina. Sin embargo,a pesar <strong>de</strong> que esta <strong>de</strong>strucción <strong>de</strong> <strong>la</strong> célu<strong>la</strong> ß es un factor etiológicoimportante en el <strong>de</strong>sarrollo y <strong>la</strong> progresión <strong>de</strong> <strong>la</strong> enfermedad, no esmenos cierto que también hay evi<strong>de</strong>ncia concreta que indica que existeun <strong>de</strong>fecto secretorio intrínseco (12).Las vías que regu<strong>la</strong>n <strong>la</strong> cantidad <strong>de</strong> célu<strong>la</strong>s ß son comunes con aquellosmecanismos <strong>de</strong> regu<strong>la</strong>ción funcional y adaptación metabólica, por lotanto se podría hab<strong>la</strong>r <strong>de</strong> vías regu<strong>la</strong>doras comunes para dos procesosque se creían disociados (proliferación-apoptosis). Dependiendo <strong>de</strong> <strong>la</strong>concentración predominante y <strong>la</strong>s vías intracelu<strong>la</strong>res activadas, algunosfactores pue<strong>de</strong>n ser <strong>de</strong>letéreos <strong>de</strong> <strong>la</strong> masa <strong>de</strong> célu<strong>la</strong>s ß o podrían comportarsecomo protectores o inhibidores <strong>de</strong> <strong>la</strong> función ß celu<strong>la</strong>r. Lo anteriornos indica que el fracaso <strong>de</strong> <strong>la</strong> célu<strong>la</strong> ß en <strong>la</strong> DM2 es semejante auna ecuación multifactorial, con un resultado en conjunto negativo. Deeste modo, sólo en una minoría <strong>de</strong> pacientes diabéticos existiría un solofactor etiológico subyacente al fracaso <strong>de</strong> <strong>la</strong> célu<strong>la</strong> ß (9, 11).Glucotoxicidad versus Lipotoxicidad en <strong>la</strong> DM2Ambos términos reflejan dos <strong>de</strong> <strong>la</strong>s principales hipótesis que se hanasociado a <strong>la</strong> etiopatogenia <strong>de</strong> <strong>la</strong> DM2 (13). El mo<strong>de</strong>lo más clásico yprobablemente más citado en <strong>la</strong> literatura correspon<strong>de</strong> al efecto glucotóxicoel cual consi<strong>de</strong>ra a <strong>la</strong> hiperglicemia como el factor primario generadopor una causal común <strong>de</strong> RI asociada a <strong>la</strong> obesidad y <strong>la</strong> pérdidaprogresiva <strong>de</strong> <strong>la</strong> funcionalidad <strong>de</strong> <strong>la</strong> célu<strong>la</strong> beta pancreática. Des<strong>de</strong> estaperspectiva, <strong>la</strong> DM2 correspon<strong>de</strong>ría a una enfermedad <strong>de</strong>l metabolismo<strong>de</strong> <strong>la</strong> glucosa que es contro<strong>la</strong>da <strong>de</strong>s<strong>de</strong> el ángulo <strong>de</strong> <strong>la</strong> hiperglicemia.Esta hipótesis ha sido revisitada en los dos últimos años bajo el concepto<strong>de</strong> “memoria metabólica” don<strong>de</strong> se le entrega a <strong>la</strong> hiperglicemiay a metabolismo mitocondrial un papel central en <strong>la</strong>s complicacionesasociadas a <strong>la</strong> enfermedad.Una segunda hipótesis que ha visto un importante crecimiento en losúltimos años correspon<strong>de</strong> a <strong>la</strong> perspectiva <strong>de</strong> <strong>la</strong> lipotoxicidad, <strong>la</strong> cualconsi<strong>de</strong>ra a <strong>la</strong> hiperglicemia, a <strong>la</strong> RI y a <strong>la</strong> disfunción beta pancreáticacomo secundaria frente a efecto agresor que tendrían los lípidos,<strong>la</strong> lipotoxicidad y el <strong>de</strong>pósito ectópico <strong>de</strong> grasa. Uno <strong>de</strong> los principalesapoyos que encuentra esta hipótesis <strong>de</strong>riva <strong>de</strong> los estudios asociadosa <strong>la</strong>s nuevas cirugías como el “banding” gástrico, don<strong>de</strong> <strong>la</strong> corrección<strong>de</strong>l peso y <strong>la</strong> sobrecarga lipídica ha llegado a generar una remisión <strong>de</strong>hasta el 70% <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>diabetes</strong> en pacientes sometidos a este tratamiento(14). Estudios recientes han <strong>de</strong>mostrado que <strong>la</strong> acumu<strong>la</strong>ción ectópica <strong>de</strong>lípidos en los islotes <strong>de</strong>l páncreas pue<strong>de</strong> provocar <strong>de</strong>strucción por lipotoxicidad<strong>de</strong> <strong>la</strong>s célu<strong>la</strong>s beta y precipitar <strong>la</strong> hiperglicemia, lo que daría <strong>la</strong>prueba final <strong>de</strong> <strong>la</strong> consistencia <strong>de</strong> <strong>la</strong> teoría lipocéntrica (15).A pesar <strong>de</strong> que ambas hipótesis son p<strong>la</strong>usibles, hay evi<strong>de</strong>ncia que sigueapoyando <strong>la</strong> presencia <strong>de</strong> ambos mecanismos, <strong>la</strong> mayor dificultad <strong>de</strong>ambas visiones ha sido ais<strong>la</strong>r el efecto, dado que en <strong>la</strong> gran mayoría<strong>de</strong> los pacientes con DM2 suele presentarse el efecto gluco y lipotóxicocasi en forma simultánea. La evi<strong>de</strong>ncia más actual sigue indicando queambos procesos son muy relevantes, que <strong>la</strong> lipotoxicidad tendría un papelmás prepon<strong>de</strong>rante en <strong>la</strong> RI y que <strong>la</strong> glucotoxicidad sería un factorabsolutamente importante en <strong>la</strong> disfunción <strong>de</strong> <strong>la</strong> célu<strong>la</strong> beta (16).Complicaciones en <strong>la</strong> DM2: una mirada <strong>de</strong>s<strong>de</strong> <strong>la</strong>mitocondriaAunque <strong>la</strong> mitocondria usa <strong>la</strong> fosfori<strong>la</strong>ción oxidativa (OXPHOS) paraconvertir <strong>la</strong>s calorías provenientes <strong>de</strong> <strong>la</strong> dieta en energía utilizable, vagenerando especies oxígeno reactivas (ROS) como un subproducto tóxico.En <strong>la</strong> DM2, el incremento <strong>de</strong>l flujo <strong>de</strong> ácidos grasos libres en <strong>la</strong> mitocondriaincrementa <strong>la</strong> producción <strong>de</strong> ROS, <strong>la</strong>s cuales a su vez interfierencon <strong>la</strong> señalización <strong>de</strong> <strong>la</strong> insulina.En individuos con un <strong>de</strong>fecto parcial en OXPHOS, <strong>la</strong> capacidad <strong>de</strong> utilizaciónenergética <strong>de</strong> <strong>la</strong>s célu<strong>la</strong>s para obtener ATP se ve reducida. Alingerir una dieta altamente calórica, los individuos con un <strong>de</strong>fecto parcialen <strong>la</strong> OXPHOS sobrecargan sus mitocondrias con excesivas calorías,hiperpo<strong>la</strong>rizando su potencial <strong>de</strong> membrana, y bloqueando <strong>la</strong> utilizacióntisu<strong>la</strong>r <strong>de</strong> glucosa. La glucosa no metabolizada permanece en sangre,provoca una alteración en <strong>la</strong> señalización a nivel <strong>de</strong> <strong>la</strong>s célu<strong>la</strong>s β parasecretar insulina (17-19).En <strong>la</strong>s célu<strong>la</strong>s β, el exceso <strong>de</strong> ROS mitocondrial inhibe <strong>la</strong> producciónmitocondrial <strong>de</strong> ATP, este fenómeno genera una <strong>de</strong>clinación en <strong>la</strong> secre-568


[REV. MED. CLIN. CONDES - 2009; 20(3) 154 - 160][EPIDEMIOLOGÍA Y FISIOPATOLOGÍA DE LA DIABETES MELLITUS TIPO 2 - DR. FRANCISCO PÉREZ B.]ción <strong>de</strong> insulina <strong>de</strong>bido a una cantidad ina<strong>de</strong>cuada <strong>de</strong> ATP para activara <strong>la</strong> glucoquinasa, a<strong>de</strong>más <strong>la</strong> baja re<strong>la</strong>ción ATP/ADP no permite activarel canal <strong>de</strong> potasio ATP <strong>de</strong>pendiente. La resultante <strong>de</strong> este proceso generaelevados niveles <strong>de</strong> glucosa, pero baja concentración <strong>de</strong> insulina ensangre, fenómeno l<strong>la</strong>mado “<strong>diabetes</strong> in<strong>de</strong>pendiente <strong>de</strong> insulina”. Si <strong>la</strong>sobrecarga calórica continúa, <strong>la</strong> célu<strong>la</strong> β pancreática activa el sistemamtPTP β celu<strong>la</strong>r poniendo en marcha el proceso <strong>de</strong> apoptosis, generandopor tanto <strong>diabetes</strong> <strong>de</strong>pendiente <strong>de</strong> insulina (19).El estrés oxidativo crónico mitocondrial en los tejidos periféricos subsecuentementedaña <strong>la</strong> retina, célu<strong>la</strong>s vascu<strong>la</strong>res endoteliales, neuronasperiféricas y los nefrones <strong>de</strong>l riñón, lo que da lugar a <strong>la</strong>s secue<strong>la</strong>s clínicas<strong>de</strong> <strong>la</strong> etapa final <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>diabetes</strong>. Esta disfunción mitocondrial crónica podríaexplicar gran parte <strong>de</strong> los cuadros clínicos <strong>de</strong> <strong>la</strong> DM2.Existe un importante gen mitocondrial (mitofusina 2) que ha sido re<strong>la</strong>cionadoa <strong>la</strong> DM2. La sobre-expresión <strong>de</strong> mitofusina 2 aumenta <strong>la</strong> oxidación<strong>de</strong> sustratos y el potencial <strong>de</strong> membrana mitocondrial, así como<strong>la</strong> expresión <strong>de</strong> complejos <strong>de</strong> <strong>la</strong> ca<strong>de</strong>na respiratoria. La expresión, tanto<strong>de</strong> <strong>la</strong> proteína como <strong>de</strong>l mensajero <strong>de</strong> mitofusina 2, está reprimida en elmúsculo esquelético <strong>de</strong> los pacientes en situación <strong>de</strong> obesidad o <strong>de</strong> DM2,es <strong>de</strong>cir, los pacientes con DM2 tienen menor cantidad <strong>de</strong> mitofusina-2en <strong>la</strong> muscu<strong>la</strong>tura. El estudio <strong>de</strong> <strong>la</strong> proteína “in vitro” en célu<strong>la</strong>s muscu<strong>la</strong>res<strong>de</strong> ratas, <strong>de</strong>mostró que <strong>la</strong> represión <strong>de</strong> esta proteína era capaz <strong>de</strong>afectar a distintos parámetros metabólicos, como <strong>la</strong> oxidación <strong>de</strong> sustratos,<strong>la</strong> glucosa, el consumo <strong>de</strong> oxígeno y el potencial <strong>de</strong> membranamitocondrial, por lo que estos cambios en <strong>la</strong> expresión <strong>de</strong> <strong>la</strong> mitofusinaalterarían <strong>la</strong> función <strong>de</strong> <strong>la</strong> ca<strong>de</strong>na respiratoria y <strong>de</strong> <strong>la</strong> actividad enzimática<strong>de</strong> tales complejos (20).Esto implica que, en casos <strong>de</strong> obesidad y RI, a<strong>de</strong>más <strong>de</strong> haber parámetrosalterados como <strong>la</strong> glucosa y los niveles <strong>de</strong> insulina, bioquímicamentetambién lo están estos parámetros <strong>de</strong>l músculo esquelético; <strong>la</strong>expresión <strong>de</strong> estos complejos está reprimida y <strong>la</strong> actividad enzimática<strong>de</strong> los complejos <strong>de</strong> <strong>la</strong> ca<strong>de</strong>na, disminuida, fenómeno conocido comodisfunción mitocondrial.Mitocondria, apoptosis y DM2El papel <strong>de</strong> <strong>la</strong> mitocondria en <strong>la</strong> apoptosis se ha re<strong>la</strong>cionado con <strong>la</strong> pérdida<strong>de</strong>l potencial <strong>de</strong> membrana (∆ψ), que se consi<strong>de</strong>ra un punto <strong>de</strong>no retorno en el proceso apoptótico. En el proceso apoptótico se liberael citocromo C y otras proteínas mitocondriales como Smac/Diablo queactivan proteínas apoptóticas caspasas. Durante estadios tempranos <strong>de</strong><strong>la</strong> apoptosis se fragmenta <strong>la</strong> mitocondria. La proteína pro-apoptótica <strong>de</strong><strong>la</strong> familia <strong>de</strong> Bcl2, Bax, otra proteína asociada a <strong>la</strong> apoptosis celu<strong>la</strong>r, esesencial en <strong>la</strong> vía mitocondrial <strong>de</strong> <strong>la</strong> apoptosis. Bax es citosólica en célu<strong>la</strong>ssanas, pero <strong>la</strong> iniciación <strong>de</strong>l proceso apoptótico provoca su localizaciónen puntos <strong>de</strong> <strong>la</strong> mitocondria junto con el también miembro <strong>de</strong> <strong>la</strong> familia<strong>de</strong> Bcl2, Bak. La proteína <strong>de</strong> fisión mitocondrial Drp1 y <strong>la</strong> <strong>de</strong> fusión Mfn2colocalizan con <strong>la</strong> proteína proapoptótica Bax en <strong>de</strong>terminados puntos<strong>de</strong> <strong>la</strong> mitocondria, pero no lo hacen otras proteínas implicadas en <strong>la</strong>morfología mitocondrial (21-22).Hay contun<strong>de</strong>nte evi<strong>de</strong>ncia sobre <strong>la</strong> existencia <strong>de</strong> una vía regu<strong>la</strong>toriamitocondrial que re<strong>la</strong>ciona PGC-1α (Peroxisome proliferator-activatedreceptor-γ coactivator-1α), ERRα (Estrogen-re<strong>la</strong>ted receptor-α) y mitofusina2. Estas alteraciones en esta vía regu<strong>la</strong>toria participarían directamenteen <strong>la</strong> fisiopatología <strong>de</strong> <strong>la</strong> RI y <strong>la</strong> DM2 (23).Ciertos estímulos como <strong>la</strong>s ceramidas C2, el ácido araquidónico o el H 2 O 2inducen el movimiento <strong>de</strong> Ca 2+ <strong>de</strong>l retículo endop<strong>la</strong>smático mitocondrial,provocando un gran incremento en <strong>la</strong> concentración <strong>de</strong> Ca 2+ , lo que llevaa <strong>la</strong> permeabilización <strong>de</strong> <strong>la</strong> membrana mitocondrial y activación <strong>de</strong> <strong>la</strong> vía<strong>de</strong> <strong>la</strong>s caspasas. La entrada <strong>de</strong> Ca 2+ se produce en puntos <strong>de</strong> <strong>la</strong> mitocondriayuxtapuestos al retículo endop<strong>la</strong>smático y se propaga a través <strong>de</strong> <strong>la</strong>red mitocondrial (24). El ejercicio incrementa el contenido, el tamaño, <strong>la</strong>capacidad oxidante y <strong>la</strong> capacidad <strong>de</strong> oxidación <strong>de</strong> glucosa aeróbica <strong>de</strong><strong>la</strong>s mitocondrias en el músculo, por lo que ahora se conoce que mitofusina2 está directamente re<strong>la</strong>cionada con éste fenómeno, y su expresiónaumenta con el ejercicio (25-26). La asociación entre esta movilidad <strong>de</strong>calcio intracelu<strong>la</strong>r y el reor<strong>de</strong>namiento <strong>de</strong> <strong>la</strong> función mitocondrial, ha sidouno <strong>de</strong> los puntos críticos abordados por <strong>la</strong>s “incretinas”, especialmenteGLP-1 <strong>de</strong> <strong>la</strong> cual existen evi<strong>de</strong>ncias al menos “in vitro”, en re<strong>la</strong>ción acontrol <strong>de</strong> apoptosis y neogénesis β celu<strong>la</strong>r.P<strong>la</strong>sticidad <strong>de</strong> <strong>la</strong> célu<strong>la</strong> β: ¿una condición genética oun fenómeno <strong>de</strong> ambiente celu<strong>la</strong>r?Otro aspecto que ha generado un importante foco <strong>de</strong> discusión en losúltimos años tiene re<strong>la</strong>ción con <strong>la</strong> capacidad o incapacidad que tendría <strong>la</strong>célu<strong>la</strong> β pancreática para respon<strong>de</strong>r con mayor o menor eficiencia a loscambios ambientales (glucosa, lípidos, radicales libres). En este contextoaparece <strong>la</strong> <strong>de</strong>finición <strong>de</strong> “p<strong>la</strong>sticidad” que tiene que ver con <strong>la</strong> adaptabilidad<strong>de</strong> esta célu<strong>la</strong> para respon<strong>de</strong>r a los cambios <strong>de</strong>l ambiente metabólico(estrés, inf<strong>la</strong>mación y adipocitoquinas entre otros) (27). Esta p<strong>la</strong>sticidadcelu<strong>la</strong>r es el resultado <strong>de</strong> dos mecanismos celu<strong>la</strong>res habituales como sonel equilibrio entre expansión e involución celu<strong>la</strong>r. El primero <strong>de</strong> ellos sebasa en tres eventos perfectamente <strong>de</strong>finidos como son: <strong>la</strong> replicación,<strong>la</strong> hipertrofia y <strong>la</strong> neogénesis. Los mecanismos <strong>de</strong> involución celu<strong>la</strong>r estánasociados a procesos tales como: apoptosis, atrofia y necrosis. La homeostasisque se genera entre estos dos procesos permite mantener un controlentre proliferación y muerte celu<strong>la</strong>r (28). En el caso <strong>de</strong> <strong>la</strong> DM2 se ha establecidocon bastante c<strong>la</strong>ridad que <strong>la</strong> hiperglicemia es un factor prepon<strong>de</strong>ranteen <strong>de</strong>sviar este equilibrio <strong>de</strong> <strong>la</strong> i<strong>de</strong>alidad. La Figura 3, muestra tresfases hipotéticas <strong>de</strong> ba<strong>la</strong>nce celu<strong>la</strong>r que impactan en <strong>la</strong> respuesta <strong>de</strong> <strong>la</strong>célu<strong>la</strong> β frente a <strong>la</strong> dinámica <strong>de</strong> los cambios metabólicos (p<strong>la</strong>sticidad).Memoria MetabólicaEl concepto memoria metabólica se acuña en <strong>la</strong> literatura a partir <strong>de</strong>l año2007 (29), luego <strong>de</strong> <strong>la</strong> realización <strong>de</strong> una serie <strong>de</strong> estudios aleatorizadosamplios que establecieron el papel <strong>de</strong>l control intensivo temprano <strong>de</strong> <strong>la</strong>glicemia en <strong>la</strong> reducción <strong>de</strong>l riesgo <strong>de</strong> complicaciones micro y macrovascu<strong>la</strong>res<strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>diabetes</strong>. Si bien, los datos epi<strong>de</strong>miológicos y prospectivosrespaldan <strong>la</strong> existencia <strong>de</strong> una influencia a <strong>la</strong>rgo p<strong>la</strong>zo <strong>de</strong>l control meta-569


[REV. MED. CLIN. CONDES - 2009; 20(5) 565 - 571]FIGURA 3. PLASTICIDAD DE LA CÉLULA β PANCREÁTICA EN RESPUESTA A LOS AUMENTOS DEGLUCOSA PLASMÁTICAAPOPTOSISNECROSISNORMALIDADINTOLERANCIA A LAGLUCOSADM2PLASTICIDAD DE CÉLULAS βFASE I FASE II FASE IIIHOMEOSTASISCELULAREXPANSIÓNPROLIFERACIÓNNEOGENESISGLUCOSA BASALNORMALGLUCOSAPLASMÁTICA= Replicación β celu<strong>la</strong>r= muerte β celu<strong>la</strong>rbólico inicial sobre <strong>la</strong> evolución clínica posterior, este fenómeno <strong>de</strong>nominado"memoria metabólica" apunta a los mecanismos <strong>de</strong> “imprinting”que podría condicionar por ejemplo <strong>la</strong> hiperglicemia. Los posibles mecanismospara <strong>la</strong> propagación <strong>de</strong> esta "memoria" están asociados a <strong>la</strong>glicosi<strong>la</strong>ción no enzimática <strong>de</strong> proteínas y lípidos celu<strong>la</strong>res, y el exceso<strong>de</strong> especies reactivas <strong>de</strong>l oxígeno (ROS) y <strong>de</strong> nitrógeno, particu<strong>la</strong>rmenteaquel<strong>la</strong>s originadas en <strong>la</strong>s proteínas mitocondriales glicosi<strong>la</strong>das, que actúan<strong>de</strong> forma coordinada entre sí para mantener <strong>la</strong>s señales <strong>de</strong> estrés(30). A<strong>de</strong>más, <strong>la</strong> aparición <strong>de</strong> esta "memoria metabólica" sugiere <strong>la</strong> necesidad<strong>de</strong> un tratamiento enérgico temprano <strong>de</strong>stinado a "normalizar"el control metabólico para reducir los efectos nocivos <strong>de</strong> <strong>la</strong>s proteínas glicosi<strong>la</strong>dasy disminuir <strong>la</strong>s especies reactivas, <strong>la</strong>s cuales tienen un impactodirecto sobre el DNA mitocondrial generando cambios epigenéticos quese podrían perpetuar en generaciones futuras.ConclusionesLa DM2 es un creciente problema <strong>de</strong> salud pública por <strong>la</strong> implicanciaque tiene tanto en el bienestar <strong>de</strong> los individuos, como <strong>la</strong> sobrecargaque genera en los sistemas <strong>de</strong> salud en cualquier país. La comprensión<strong>de</strong> los mecanismos molecu<strong>la</strong>res que se <strong>de</strong>sarrol<strong>la</strong>n en <strong>la</strong> DM2 medianteenfoques genéticos y clínico-metabólicos permitirá en el futuro <strong>la</strong>i<strong>de</strong>ntificación <strong>de</strong> individuos <strong>de</strong> alto riesgo don<strong>de</strong> se pueda anticipar elfenómeno <strong>de</strong> IR y fal<strong>la</strong> β pancreática en etapas más precoces don<strong>de</strong> <strong>la</strong>aplicación <strong>de</strong> nuevos conceptos farmacológicos operen con una finalidad<strong>de</strong> protección (neogénesis por ejemplo) más que con un objetivopaliativo <strong>de</strong> una condición ya instaurada. En <strong>la</strong> actualidad se dispone<strong>de</strong> métodos efectivos y confiables para el diagnóstico <strong>de</strong> <strong>la</strong> DM2, sinembargo, <strong>la</strong> i<strong>de</strong>ntificación precoz <strong>de</strong> <strong>la</strong>s personas con riesgo sigue siendoun <strong>de</strong>safío pendiente. El hal<strong>la</strong>zgo <strong>de</strong> nuevos genes (para <strong>la</strong> IR y <strong>la</strong>disfunción β) sumado al conocimiento <strong>de</strong> los mecanismos que regu<strong>la</strong>nsu expresión, posiblemente faciliten esta tarea.REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS1. Meetoo D, McGovern P, Safadi R. An epi<strong>de</strong>miological overview of<strong>diabetes</strong> across the world. Br J Nurs. 2007 16:1002-1007.2. Misra A, Khurana L.Obesity and the metabolic syndrome in <strong>de</strong>velopingcountries. J Clin Endocrinol Metab 2008; 93 :S9-30.570


[REV. MED. CLIN. CONDES - 2009; 20(3) 154 - 160][EPIDEMIOLOGÍA Y FISIOPATOLOGÍA DE LA DIABETES MELLITUS TIPO 2 - DR. FRANCISCO PÉREZ B.]3. Cornier MA, Dabelea D, Hernan<strong>de</strong>z TL, Lindstrom RC, Steig AJ, StobNR, Van Pelt RE, Wang H, Eckel RH. The metabolic syndrome. EndocrRev. 2008; 29: 777-822.4. Unger RH. Reinventing type 2 <strong>diabetes</strong>. Pathogenesis, treatmentand prevention. JAMA. 2008; 299:1185-1187.5. Youngren JF. Regu<strong>la</strong>tion of insulin receptor function. Cell Mol LifeSci 2007; 64: 873-891.6. Stumvoll M, Goldstein BJ, van Haeften TW. Pathogenesis of type 2<strong>diabetes</strong>. Endocr Res. 2007;32:19-37.7. Rid<strong>de</strong>rstrale M, Groop L. Genetic dissection of type 2 <strong>diabetes</strong>. MolCell Endocrinol 2009; 297: 10-17.8. Stumvoll M, Goldstein BJ, van Haeften TW. Type 2 <strong>diabetes</strong>:pathogenesis and treatment. Lancet. 2008; 371:2153-2156.9. Surampudi PN, John-Ka<strong>la</strong>rickal J, Fonseca VA. Emerging conceptsin the pathophysiology of type 2 <strong>diabetes</strong> <strong>mellitus</strong>. Mount Sinai J Med2009; 76: 216-226.10. Guil<strong>la</strong>usseau PJ, Meas T, Virally M, Laloi-Michelin M, Mé<strong>de</strong>au V,Kevorkian JP. Abnormalities in insulin secretion in type 2 <strong>diabetes</strong><strong>mellitus</strong>. Diabetes Metab. 2008;34 :S43-S48.11. Evans JL, Goldfine ID, Maddux BA, Grodsky GM. Are oxidativestress-activated signaling pathways mediators of insulin resistanceand beta-cell dysfunction?. Diabetes 2003 ;52:1-8.12. Bonora E. Protection of pancreatic beta cells: is its feasible?. NutMetab Cardiovas Dis 2008; 18:74-83.13. Poitout V, Robertson RP. Glucolipotoxicity: fuel excess and betacelldysfunction. Endocr Rev. 2008;29:351-366.14. Dixon JB. Obesity and Diabetes: The Impact of Bariatric Surgeryon Type-2 Diabetes. World J Surg. 2009 May 7. ;Epub ahead of print.15. Mittra S, Bansal VS, Bhatnagar PK. From a glucocentric to alipocentric approach towards metabolic syndrome. Drug DiscovToday. 2008;13:211-218.16. Stunvoll M, Tataranni A, Bogardus C. The role of glucose allostasisin type 2 <strong>diabetes</strong>. Rev Endocrine Metab Dis 2004; 5: 99-103.Endocrinol Metab. 2007;18:190-198.19. Chakravarthy MV, Semenkovich CF. The ABCs of beta-celldysfunction in type 2 <strong>diabetes</strong>. Nat Med. 2007;13:241-242.20. Zorzano A, Liesa M, Pa<strong>la</strong>cín M. Mitochondrial dynamics as abridge between mitochondrial dysfunction and insulin resistance.Arch Physiol Biochem. 2009;115:1-12.21. Turner N, Heilbronn LK. Is mitochondrial dysfunction a cause ofinsulin-resistance?. Trends Endocrinol Metab. 2008;19:324-330.22. Frie<strong>de</strong>rich M, Hansell P, Palm F. Diabetes, oxidative stress, nitric oxi<strong>de</strong>and mitochondria function. Curr Diabetes Rev. 2009;5:120-144.23. Soriano FX, Liesa M, Bach D, Chan DC, Pa<strong>la</strong>cín M, ZorzanoA. Evi<strong>de</strong>nce for a mitochondrial regu<strong>la</strong>tory pathway <strong>de</strong>fined byperoxisome proliferator-activated receptor-gamma coactivator-1alpha, estrogen-re<strong>la</strong>ted receptor-alpha, and mitofusin 2. Diabetes.2006;55:1783-1791.24. Eizirik DL, Cardozo AK, Cnop M. The role for endop<strong>la</strong>smicreticulum stress in <strong>diabetes</strong> <strong>mellitus</strong>. Endocr Rev. 2008;29:42-61.25. Cartoni R, Léger B, Hock MB, Praz M, Crettenand A, Pich S,Ziltener JL, Luthi F, Dériaz O, Zorzano A, Gobelet C, Kralli A, RussellAP. Mitofusins 1/2 and ERRalpha expression are increased in humanskeletal muscle after physical exercise. J Physiol. 2005;15:349-358.26. Szendroedi J, Ro<strong>de</strong>n M. Mitochondrial fitness and insulinsensitivity in humans. Diabetologia. 2008;51:2155-2167.27. Del Prato S, Wishner WJ, Gromada J, Schluchter BJ. Beta-cell massp<strong>la</strong>sticity in type 2 <strong>diabetes</strong>. Diabetes Obes Metab. 2004;6:319-331.28. Brun T, Gauthier BR. A focus on the role of Pax4 in maturepancreatic islet beta-cell expansion and survival in health and disease.J Mol Endocrinol. 2008, 40:37-45.29. Ihmat NA, Thorpe JE, Ceriello A. Hypothesis: the metabolic memory:the new challenge of <strong>diabetes</strong>. Diabetic Med 2007; 24: 582- 586.30. Ceriello A, Ihnat MA, Thorpe JE. The metabolic memory: ismore than just tight glucose control necessary to prevent diabeticcomplicatons?. J Clin Endocrinol Metab 2009; 94: 410 - 415.17. Fernán<strong>de</strong>z-Real JM, Pickup JC. Innate immunity, insulin resistanceand type 2 <strong>diabetes</strong>.Trends Endocrinol Metab. 2008;19:10-16.18. Manoli I, Alesci S, B<strong>la</strong>ckman MR, Su YA, Rennert OM, ChrousosGP. Mitochondria as key components of the stress response. TrendsEl autor <strong>de</strong>c<strong>la</strong>ra no tener conflictos <strong>de</strong> interés con los <strong>la</strong>boratorios.571

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