La glucosa es una fuente importante de energía para las células, y la falta de glucosa puede provocar una variedad de síntomas y complicaciones. En el caso de glucosa baja (hipoglucemia, generalmente inferior a 70 mg/dL en el nivel de glucosa en sangre en ayunas, pero no debe determinarse por un solo valor1), los síntomas más comunes incluyen debilidad, confusión, sudoración y dolor de cabeza. También puede alterar la función cerebral y aumentar el riesgo de eventos cardiovasculares y mortalidad2. Por el contrario, la hiperglucemia es una afección médica en la que la concentración de glucosa plasmática supera los niveles normales (generalmente > 126 mg/dL enel nivel 3 de glucosa en sangre en ayunas). Esto puede ocurrir en personas con diabetes que tienen un déficit en la producción o utilización de insulina. La hiperglucemia puede conducir a la cetoacidosis diabética, que ocurre cuando el cuerpo no puede usar la glucosa para obtener energía, sino que descompone los ácidos grasos como combustible. El estado hiperglucémico e hiperosmolar también aumenta la mortalidad4. La hiperglucemia a largo plazo puede causar daños en los vasos sanguíneos, los nervios y los órganos, lo que lleva al desarrollo de varias complicaciones crónicas como enfermedades cardiovasculares, retinopatías y enfermedades renales. Por lo tanto, la concentración de glucosa en sangre debe mantenerse en un rango estrecho entre 100 mg/dL y 120 mg/dL.
La glucosa en sangre está regulada por el equilibrio entre la entrada y la salida de glucosa en un modelo de un compartimento (Figura 1A). El aporte de glucosa incluye la glucosa absorbida de los alimentos y la producción de glucosa del hígado, los riñones y el intestino delgado. La producción de glucosa comprende la absorción de glucosa en los tejidos y la eliminación de glucosa de los riñones. Tanto la cantidad de entrada como la salida de glucosa están reguladas por hormonas endocrinas. Por ejemplo, el glucagón, la corticosterona y las catecolaminas, conocidas como hormonas contrarreguladoras, se liberancuando los niveles de glucosa en sangre disminuyen. Estimulan la descomposición del glucógeno y la síntesis de glucosa, principalmente del hígado; Estos procesos se conocen como glucogenólisis y gluconeogénesis, respectivamente. La hiperglucemia aumenta la liberación de insulina de las células β pancreáticas y estimula la absorción de glucosa en los músculos, los tejidos adiposos y el corazón 6,7,8,9. El ejercicio aumenta la captación de glucosa independiente de la insulina10. El sistema nervioso simpático aumenta la absorción de glucosa en los músculos y el tejido adiposo marrón 6,11. Para medir la capacidad de regular el metabolismo de la glucosa en los tejidos periféricos, los investigadores suelen utilizar la prueba de tolerancia a la glucosa (GTT) y la prueba de tolerancia a la insulina (ITT) (Figura 1B, C). En la TGT hay que tener en cuenta dos factores: la liberación de insulina y la sensibilidad a la insulina (Figura 1B). Sin embargo, la curva de concentración de glucosa durante la prueba de 120 minutos es diferente en cada ratón, lo que puede afectar a diferentes cantidades de liberación de hormonas. En el ITT, la glucosa en sangre está regulada tanto por la sensibilidad a la insulina como por la liberación de hormonas contrarreguladoras. Por lo tanto, es difícil determinar el significado preciso del metabolismo de la glucosa, la liberación de insulina y la sensibilidad a la insulina en GTT e ITT, en situaciones en las que los niveles de glucosa en sangre no son constantes.
Para superar estos problemas, es deseable mantener la glucosa en sangre a un nivel constante (o "pinza"). En la pinza hiperglucémica, la glucosa se infunde en el torrente sanguíneo para elevar los niveles de glucosa en sangre a un nivel específico y luego se mantiene en ese nivel durante un período de tiempo. La cantidad de glucosa infundida se ajusta en función de las mediciones de los niveles de glucosa en sangre cada 5-10 minutos para mantener un estado estable. Esta técnica es particularmente útil para comprender los parámetros de secreción de insulina a un nivel de glucosa fijado. La pinza hipoglucémica es un método para mantener bajos los niveles de glucosa en sangre mediante la infusión de insulina. La glucosa se infunde a una velocidad variable para mantener un nivel específico de glucosa en sangre. Si el ratón no puede recuperarse de la hipoglucemia, se debe infundir más glucosa.
Aunque la realización de pinzas hiperglucémicas e hipoglucémicas tiene muchas ventajas, los procedimientos quirúrgicos y experimentales se consideran técnicamente difíciles. Así, pocos grupos de investigación han sido capaces de realizarlas. Nuestro objetivo fue describir estos métodos para que los investigadores con limitaciones financieras y de mano de obra comiencen estos experimentos con un presupuesto más bajo.