No diabete melito, produtos de glicação avançada (AGE) reduzem o efluxo de colesterol celular o que agrava o desenvolvimento da aterosclerose. Neste estudo, investigou-se o papel da albumina modificada por glicação avançada (albumina-AGE) sobre a sensibilização de macrófagos à resposta inflamatória e o impacto da secreção de citocinas, quimocinas e moléculas de adesão sobre o efluxo de colesterol mediado por apolipoproteína A-I e subfrações de HDL. Além disso, determinou-se a capacidade da HDL em modular a resposta inflamatória em macrófagos tratados com albumina-AGE. Macrófagos de peritônio de camundongo foram tratados com ou sem sobrecarga de colesterol, na presença de 2 mg/mL de albumina-controle (albumina-C) ou albumina-AGE, por 72 h, seguindo-se de incubação, por 24 h, com calgranulina S100B (20 g/mL) ou lipopolissacarídeo (LPS; 1 g/mL). Em comparação com albumina-C, a albumina-AGE, isenta em endotoxinas, isoladamente não alterou a secreção de citocinas em macrófagos. No entanto, a albumina-AGE sensibilizou macrófagos não enriquecidos em colesterol a uma maior secreção de interleucina 6 (IL-6), fator de necrose tumoral alfa (TNF-), proteína quimoatraente de monócitos 1 (MCP-1), interlucina 1 beta (IL-1) e molécula de adesão celular vascular 1 (VCAM-1) após estimulação com S100B ou LPS, o que foi potencializado pela sobrecarga de colesterol celular. Em macrófagos não estimulados, o meio condicionado, advindo das incubações de células com albumina-AGE e S100B (meio enriquecido em citocinas), reduziu o efluxo de 14C-colesterol mediado por apoA-I, HDL2 e HDL3 em, respectivamente, 23%, 43% e 20%, em comparação com células incubadas com meio isolado do tratamento com albumina-C e S100B. De forma similar, o efluxo de 14C-colesterol mediado por apoA-I, HDL2 e HDL3 foi reduzido em macrófagos tratados com meio advindo de incubações com albumina-AGE e LPS, respectivamente, 37%, 47% e 8,5% em comparação ao tratamento com albumina-C e LPS. Em macrófagos tratados com albumina-C e S100B, a incubação prévia com HDL reduziu a secreção de IL-6, TNF-, MCP-1 e VCAM-1 em, respectivamente, 72%, 57%, 50% e 41% quando comparada à incubação na ausência de HDL. Em incubações com albumina-C, a secreção de IL-6, TNF-, MCP-1, IL-1 e VCAM-1 induzida por LPS foi respectivamente, 58%, 54%, 42%, 74% e 45% menor mediante incubação com HDL, em comparação a incubações similares, porém na ausência desta lipoproteína. Por outro lado, em macrófagos tratados com albumina-AGE e S100B, a HDL não foi capaz de reduzir a secreção de TNF-, IL-1 e VCAM-1 e aumentou a secreção de IL-6 (54%) e MCP-1 (20%). Nas células tratadas com albumina-AGE e LPS, a HDL também não reduziu a secreção de TNF-, MCP-1 e IL-1 e aumentou a secreção de IL-6 (16%) e VCAM-1 (20%). Redução na secreção de mediadores inflamatórios foi observada em macrófagos tratados com albumina-AGE apenas quando a HDL foi incubada juntamente com S100B ou LPS. Em conclusão, a albumina-AGE sensibiliza macrófagos à resposta inflamatória induzida por calgranulina S100B e LPS, prejudicando o transporte reverso de colesterol de macrófagos. Além disso, a albumina-AGE reduz as propriedades anti-inflamatórias da HDL, o que pode agravar a aterosclerose no diabete melito / In diabetes mellitus, advanced glycation end products (AGE) reduces the cholesterol efflux from cells, which aggravates the development of atherosclerosis. In this study, we investigated the role of advanced glycated albumin (AGE-albumin) on macrophage inflammatory response and the impact of cytokines, chemokines and adhesion molecules secretion on cholesterol efflux mediated by apolipoprotein A-I (apoA-I) and HDL subfractions. Furthermore, the HDL ability in modulating inflammatory response in macrophages treated with AGE-albumin was also determined. Mouse peritoneal macrophages previously enriched or not with cholesterol were treated in the presence of 2 mg/mL of control-albumin (C-albumin) or AGE-albumin, for 72 h, followed by incubation, for 24 h, with S100B calgranulin (20 g/mL) or lipopolysaccharide (LPS; 1 g/mL). In comparison to free endotoxin-C-albumin, AGE-albumin, by itself did not alter cytokine secretion by macrophages. However, AGE-albumin primed non-cholesterol enriched macrophages to a higher secretion of interleukin -6 (IL-6), tumor necrosis factor alpha (TNF-), monocyte chemotactic protein 1 (MCP-1), interleukin 1 beta (IL-1) and vascular cell adhesion molecule 1 (VCAM-1) after stimulation with S100B or LPS, which was potentiated by cell cholesterol overload. In non-stimulated macrophages, conditioned medium, derived from incubation with AGE-albumin and S100B (cytokine enriched-medium), reduced the 14C-cholesterol efflux mediated by apoA-I, HDL2 and HDL3 in, respectively, 23%, 43% and 20%, in comparison to cells incubated with conditioned medium isolated from treatment with C-albumin and S100B. Similarly, 14C-cholesterol efflux mediated by apoA-I, HDL2 and HDL3 was reduced in macrophages treated with medium derived from incubation with AGE-albumin and LPS, respectively, 37%, 47% and 8,5% in comparison to treatment with C-albumin and LPS. In macrophages treated with C-albumin and S100B, previous incubation with HDL reduced the secretion of IL-6, TNF-, MCP-1 and VCAM-1 in, respectively 72%, 57%, 50% and 41% in comparison to incubation in the absence of HDL. In incubations with C-albumin, the secretion of IL-6, TNF-, MCP-1, IL-1 and VCAM-1 induced by LPS was respectively, 58%, 54%, 42%, 74% and 45% lower in cells treated with HDL in comparison to similar incubations in the absence of this lipoprotein. On the other hand, in macrophages treated with AGE-albumin and S100B, HDL was unable to reduce the TNF-, IL-1 and VCAM-1 secretion and increased the secretion of IL-6 (54%) and MCP-1 (20%). In cells treated with AGE-albumin and LPS, HDL was unable to reduce the secretion of TNF-, MCP-1 and IL-1 and increased IL-6 (16%) and VCAM-1 (20%). Reduction in inflammatory mediators was observed in macrophages treated with AGE-albumin only when HDL was incubated simultaneously with S100B or LPS. In conclusion, AGE-albumin primes macrophages to an inflammatory response elicited by S100B calgranulin and LPS, impairing macrophage reverse cholesterol transport. Moreover, AGE-albumin impairs the HDL anti-inflammatory properties, which can aggravate the atherosclerosis in diabetes mellitus

Produtos de glicação avançada (AGE) contribuem para o estresse oxidativo e inflamatório, os quais constituem as bases celulares para as complicações a longo prazo do diabete melito (DM). A albumina é a principal proteína sérica modificada por AGE e afeta adversamente o metabolismo de lípides e a resposta infamatória em macrófagos, a função das ilhotas pancreáticas e a sensibilidade insulínica no músculo. Neste estudo, avaliamos o efeito da administração crônica de albumina AGE, associada ou não ao tratamento com N-acetilcisteína (NAC), sobre a sensibilidade periférica à insulina, infiltrado total e perfil de macrófagos, transcriptoma do tecido adiposo periepididimal e padrão de diferenciação de macrófagos peritoneais em ratos saudáveis. Albumina AGE foi produzida pela incubação de albumina de rato com glicolaldeído 10 mM, durante 4 dias a 37 °C, em agitação, no escuro. Albumina controle (C) foi preparada na presença de PBS apenas. Ratos Wistar com 4 semanas de idade foram divididos aleatoriamente em quatro grupos experimentais (n = 7-8), os quais receberam injeção intraperitoneal diária de albumina C ou albumina AGE (20 mg/Kg/dia) concomitantemente ou não a administração da NAC (600mg/L de água) (grupos albumina C + NAC e albumina AGE + NAC), durante 90 dias consecutivos. Parâmetros bioquímicos foram determinados por técnicas enzimáticas, peroxidação lipídica, pela medida de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS) na urina, expressão gênica, por RT-qPCR, e conteúdo proteico, por imuno-histoquímica. AGE total foi determinado por ELISA, carboximetil-lisina (CML) e pirralina (PYR), por cromatografia líquida/espectrometria de massa. O tecido adiposo periepididimal foi analisado por estereologia. A concentração de AGE total, CML e PYR foi, respectivamente, 9,2, 7000 e 235 vezes maior na albumina AGE em comparação à C. Consumo de ração, massa corporal, pressão arterial sistólica e concentração plasmática de colesterol total, triglicérides, ácidos graxos livres, glicose, insulina, ureia, creatinina, alanina aminotransferase, aspartato aminotransferase e excreção urinária de proteínas (24 h) foram semelhantes entre os grupos. A NAC reduziu em 1,4 e 1,6 vezes a concentração urinária de TBARS nos animais tratados com albumina AGE + NAC, em comparação aos grupos AGE e C+NAC, respectivamente. A albumina AGE reduziu em, aproximadamente, 1,4 vezes a sensibilidade à insulina em comparação ao C, o que foi prevenido pela NAC. O peso relativo do tecido adiposo periepididimal, a fração de área e o volume dos adipócitos foram semelhantes entre os grupos experimentais. Maior infiltrado macrofágico, (células F4/80 positivas), foi observado nos animais tratados com albumina AGE (1,3 x), o que também foi prevenido pela NAC. CD11b e CD206 permaneceram inalterados. O tratamento com albumina AGE também não alterou a expressão do mRNA de Ager (RAGE), Ddost (AGE-R1), Cd36, Nfkb1, Il6, Il10, Tnf, Nos2, Il12. No entanto, Itgam (CD11b - M1) e Mrc foram reduzidos no grupo AGE + NAC em comparação a C + NAC (2 e 1,9 x) e AGE (1,8 e 1,5 x, respectivamente). Aumento do mRNA de Slc2a4 (GLUT-4) e Ppara foi observado nos animais tratados com albumina AGE + NAC em comparação a C + NAC (Slc2a4: 1,6; Ppara 2,2 x) e AGE (2,3; 3,3 x). A albumina AGE contribuiu para maior expressão do Col12a1 (3,1 x) em relação ao C. Análise de macrófagos isolados da cavidade peritoneal apontaram elevação no mRNA de Il6 (2,6 x) e Ddost (1,4 x) no grupo AGE em relação ao C. Ddost também foi aumentado (1,2 x) no grupo AGE + NAC quando comparado ao C+NAC. Além disso, a NAC favoreceu o aumento do Arg1 (arginase 1) nos grupos albumina C + NAC (2,5 x) e AGE + NAC (2,6 x) quando comparados aos seus respectivos controles. Em conclusão, a albumina AGE favorece o infiltrado de macrófagos no tecido adiposo o que evidencia a sensibilização deste território à ação dos AGE e pode, a longo prazo, contribuir para piora na resistência à insulina, observada neste modelo animal. A NAC antagoniza os efeitos da albumina AGE e exerce, por si, efeitos benéficos sobre o perfil de diferenciação de macrófagos no tecido adiposo e peritônio, resposta inflamatória, peroxidação lipídica e resistência insulínica. A NAC pode ser uma ferramenta útil na prevenção das ações dos AGE sobre o desenvolvimento de resistência insulínica e complicações do DM / [Thesis]. São Paulo: \"Faculdade de Medicina, Universidade de São Paulo, 2016\". Advanced glycation end-products (AGE) contribute to oxidative and inflammatory stress, which constitute the cellular basis for long-term complications of diabetes mellitus (DM). Albumin is the major serum protein modified by AGE and adversely affects macrophage lipid metabolism and inflammatory response, pancreatic islet function and muscle insulin sensitivity. We investigated the effect of chronic administration of AGE-albumin, associated or not with N-acetylcysteine (NAC) treatment, in peripheral insulin sensitivity, macrophage infiltration and polarization and transcriptome of periepididimal adipose tissue and peritoneal macrophage differentiation in healthy rats. AGE-albumin was prepared by incubating rat albumin with 10 mM glycolaldehyde for 4 days, 37 °C, under shaker, in the dark. Control albumin (C) was incubated with PBS alone. Four-weeks old male Wistar rats (n = 7-8/group) were randomized into four groups receiving daily intraperitoneal injections of C or AGE albumin (20 mg/kg/day) alone or together with NAC (600mg/L drinking water) (C + NAC albumin and AGE + NAC albumin), for 90 consecutive days. Biochemical parameters were determined by enzymatic techniques, lipid peroxidation by the measurement of urinary thiobarbituric acid reactive substances (TBARS), gene expression by RT-qPCR and protein content by immunohistochemistry. Total AGE was determined by ELISA and carboxymethyllysine (CML) and pyrraline (PYR) by liquid chromatography/ mass spectrometry. Periepididimal adipose tissue was analyzed by stereology. Total AGE concentration, CML and PYR were, respectively, 9.2, 7000 and 235 times higher in AGE albumin as compared to C. Food consumption, body weight, systolic blood pressure and plasma total cholesterol, triglycerides, free fatty acids, glucose, insulin, urea, creatinine, alanine aminotransferase, aspartate aminotransferase and urinary protein excretion (24 h) were similar among groups. NAC reduced urinary TBARS in AGE + NAC group as compared to AGE (1.4 x) and C + NAC (1.6 x), respectively. AGE albumin reduced 1.4 times the insulin sensitivity as compared to C albumin; this was prevented by NAC. Adipose tissue relative weight, adipocyte area fraction and volume were similar among groups. A higher (1.3 x) macrophage infiltrate (F4/80 positive cells) was observed in AGE albumin treated animals in comparison to those treated with C albumin and this was prevented by NAC. CD11b and CD206 were unchanged as well as mRNA de Ager (RAGE), Ddost (AGE-R1), Cd36, Nfkb1, Il6, Il10, Tnf, Nos2 and Il12. Itgam (CD11b - M1) and Mrc (CD206 - M2) were reduced in AGE + NAC group in comparison to C + NAC (2 and 1.9 x, respectively) and AGE (1.8 and 1.5 x, respectively). Increased Slc2a4 (GLUT-4) and Ppara mRNA were observed in AGE + NAC group in comparison to C + NAC (Slc2a4: 1.6 x; Ppara: 2.2 x) and to AGE (Slc2a4: 2.3 x; Ppara: 3.3 x). AGE albumin increased the expression of Col12a1 in 3.1 times as compared to C albumin. In peritoneal macrophages there was an increase in Il6 (2.6 x) and Ddost (1.4 x) in AGE group as compared to C. Ddost was also 1.2 times increased in AGE + NAC as compared to C+NAC. NAC increased Arg1 (arginase 1) in C + NAC (2.5 x) and AGE + NAC (2.6 x) as compared to their respective controls. In conclusion, AGE albumin favors macrophage infiltration in adipose tissue promoting over time tissue sensitization to AGE that may contribute to worsening insulin resistance in this animal model. NAC antagonizes the effects of AGE albumin and by itself has beneficial effects in macrophage differentiation in adipose tissue and peritoneal cavity, inflammatory response, lipid peroxidation and insulin sensitivity. NAC may be a useful tool in the prevention of AGE actions on the development of insulin resistance and long-term complications of DM

Produtos de glicação avançada (AGE) contribuem para o estresse oxidativo e inflamatório, os quais constituem as bases celulares para as complicações a longo prazo do diabete melito (DM). A albumina é a principal proteína sérica modificada por AGE e afeta adversamente o metabolismo de lípides e a resposta infamatória em macrófagos, a função das ilhotas pancreáticas e a sensibilidade insulínica no músculo. Neste estudo, avaliamos o efeito da administração crônica de albumina AGE, associada ou não ao tratamento com N-acetilcisteína (NAC), sobre a sensibilidade periférica à insulina, infiltrado total e perfil de macrófagos, transcriptoma do tecido adiposo periepididimal e padrão de diferenciação de macrófagos peritoneais em ratos saudáveis. Albumina AGE foi produzida pela incubação de albumina de rato com glicolaldeído 10 mM, durante 4 dias a 37 °C, em agitação, no escuro. Albumina controle (C) foi preparada na presença de PBS apenas. Ratos Wistar com 4 semanas de idade foram divididos aleatoriamente em quatro grupos experimentais (n = 7-8), os quais receberam injeção intraperitoneal diária de albumina C ou albumina AGE (20 mg/Kg/dia) concomitantemente ou não a administração da NAC (600mg/L de água) (grupos albumina C + NAC e albumina AGE + NAC), durante 90 dias consecutivos. Parâmetros bioquímicos foram determinados por técnicas enzimáticas, peroxidação lipídica, pela medida de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS) na urina, expressão gênica, por RT-qPCR, e conteúdo proteico, por imuno-histoquímica. AGE total foi determinado por ELISA, carboximetil-lisina (CML) e pirralina (PYR), por cromatografia líquida/espectrometria de massa. O tecido adiposo periepididimal foi analisado por estereologia. A concentração de AGE total, CML e PYR foi, respectivamente, 9,2, 7000 e 235 vezes maior na albumina AGE em comparação à C. Consumo de ração, massa corporal, pressão arterial sistólica e concentração plasmática de colesterol total, triglicérides, ácidos graxos livres, glicose, insulina, ureia, creatinina, alanina aminotransferase, aspartato aminotransferase e excreção urinária de proteínas (24 h) foram semelhantes entre os grupos. A NAC reduziu em 1,4 e 1,6 vezes a concentração urinária de TBARS nos animais tratados com albumina AGE + NAC, em comparação aos grupos AGE e C+NAC, respectivamente. A albumina AGE reduziu em, aproximadamente, 1,4 vezes a sensibilidade à insulina em comparação ao C, o que foi prevenido pela NAC. O peso relativo do tecido adiposo periepididimal, a fração de área e o volume dos adipócitos foram semelhantes entre os grupos experimentais. Maior infiltrado macrofágico, (células F4/80 positivas), foi observado nos animais tratados com albumina AGE (1,3 x), o que também foi prevenido pela NAC. CD11b e CD206 permaneceram inalterados. O tratamento com albumina AGE também não alterou a expressão do mRNA de Ager (RAGE), Ddost (AGE-R1), Cd36, Nfkb1, Il6, Il10, Tnf, Nos2, Il12. No entanto, Itgam (CD11b - M1) e Mrc foram reduzidos no grupo AGE + NAC em comparação a C + NAC (2 e 1,9 x) e AGE (1,8 e 1,5 x, respectivamente). Aumento do mRNA de Slc2a4 (GLUT-4) e Ppara foi observado nos animais tratados com albumina AGE + NAC em comparação a C + NAC (Slc2a4: 1,6; Ppara 2,2 x) e AGE (2,3; 3,3 x). A albumina AGE contribuiu para maior expressão do Col12a1 (3,1 x) em relação ao C. Análise de macrófagos isolados da cavidade peritoneal apontaram elevação no mRNA de Il6 (2,6 x) e Ddost (1,4 x) no grupo AGE em relação ao C. Ddost também foi aumentado (1,2 x) no grupo AGE + NAC quando comparado ao C+NAC. Além disso, a NAC favoreceu o aumento do Arg1 (arginase 1) nos grupos albumina C + NAC (2,5 x) e AGE + NAC (2,6 x) quando comparados aos seus respectivos controles. Em conclusão, a albumina AGE favorece o infiltrado de macrófagos no tecido adiposo o que evidencia a sensibilização deste território à ação dos AGE e pode, a longo prazo, contribuir para piora na resistência à insulina, observada neste modelo animal. A NAC antagoniza os efeitos da albumina AGE e exerce, por si, efeitos benéficos sobre o perfil de diferenciação de macrófagos no tecido adiposo e peritônio, resposta inflamatória, peroxidação lipídica e resistência insulínica. A NAC pode ser uma ferramenta útil na prevenção das ações dos AGE sobre o desenvolvimento de resistência insulínica e complicações do DM / [Thesis]. São Paulo: \"Faculdade de Medicina, Universidade de São Paulo, 2016\". Advanced glycation end-products (AGE) contribute to oxidative and inflammatory stress, which constitute the cellular basis for long-term complications of diabetes mellitus (DM). Albumin is the major serum protein modified by AGE and adversely affects macrophage lipid metabolism and inflammatory response, pancreatic islet function and muscle insulin sensitivity. We investigated the effect of chronic administration of AGE-albumin, associated or not with N-acetylcysteine (NAC) treatment, in peripheral insulin sensitivity, macrophage infiltration and polarization and transcriptome of periepididimal adipose tissue and peritoneal macrophage differentiation in healthy rats. AGE-albumin was prepared by incubating rat albumin with 10 mM glycolaldehyde for 4 days, 37 °C, under shaker, in the dark. Control albumin (C) was incubated with PBS alone. Four-weeks old male Wistar rats (n = 7-8/group) were randomized into four groups receiving daily intraperitoneal injections of C or AGE albumin (20 mg/kg/day) alone or together with NAC (600mg/L drinking water) (C + NAC albumin and AGE + NAC albumin), for 90 consecutive days. Biochemical parameters were determined by enzymatic techniques, lipid peroxidation by the measurement of urinary thiobarbituric acid reactive substances (TBARS), gene expression by RT-qPCR and protein content by immunohistochemistry. Total AGE was determined by ELISA and carboxymethyllysine (CML) and pyrraline (PYR) by liquid chromatography/ mass spectrometry. Periepididimal adipose tissue was analyzed by stereology. Total AGE concentration, CML and PYR were, respectively, 9.2, 7000 and 235 times higher in AGE albumin as compared to C. Food consumption, body weight, systolic blood pressure and plasma total cholesterol, triglycerides, free fatty acids, glucose, insulin, urea, creatinine, alanine aminotransferase, aspartate aminotransferase and urinary protein excretion (24 h) were similar among groups. NAC reduced urinary TBARS in AGE + NAC group as compared to AGE (1.4 x) and C + NAC (1.6 x), respectively. AGE albumin reduced 1.4 times the insulin sensitivity as compared to C albumin; this was prevented by NAC. Adipose tissue relative weight, adipocyte area fraction and volume were similar among groups. A higher (1.3 x) macrophage infiltrate (F4/80 positive cells) was observed in AGE albumin treated animals in comparison to those treated with C albumin and this was prevented by NAC. CD11b and CD206 were unchanged as well as mRNA de Ager (RAGE), Ddost (AGE-R1), Cd36, Nfkb1, Il6, Il10, Tnf, Nos2 and Il12. Itgam (CD11b - M1) and Mrc (CD206 - M2) were reduced in AGE + NAC group in comparison to C + NAC (2 and 1.9 x, respectively) and AGE (1.8 and 1.5 x, respectively). Increased Slc2a4 (GLUT-4) and Ppara mRNA were observed in AGE + NAC group in comparison to C + NAC (Slc2a4: 1.6 x; Ppara: 2.2 x) and to AGE (Slc2a4: 2.3 x; Ppara: 3.3 x). AGE albumin increased the expression of Col12a1 in 3.1 times as compared to C albumin. In peritoneal macrophages there was an increase in Il6 (2.6 x) and Ddost (1.4 x) in AGE group as compared to C. Ddost was also 1.2 times increased in AGE + NAC as compared to C+NAC. NAC increased Arg1 (arginase 1) in C + NAC (2.5 x) and AGE + NAC (2.6 x) as compared to their respective controls. In conclusion, AGE albumin favors macrophage infiltration in adipose tissue promoting over time tissue sensitization to AGE that may contribute to worsening insulin resistance in this animal model. NAC antagonizes the effects of AGE albumin and by itself has beneficial effects in macrophage differentiation in adipose tissue and peritoneal cavity, inflammatory response, lipid peroxidation and insulin sensitivity. NAC may be a useful tool in the prevention of AGE actions on the development of insulin resistance and long-term complications of DM

Produtos de glicação avançada (AGE) prejudicam o transporte reverso de colesterol, por diminuírem o efluxo de colesterol de macrófagos, mediado por HDL. Neste estudo, avaliamos o papel da albumina modificada por glicação avançada (albumina-AGE) sobre a geração de espécies reativas de oxigênio (ROS) pela mitocôndria e pelo sistema NADPH oxidase, e sua implicação sobre o conteúdo do receptor de HDL (ABCA-1) em macrófagos. Albumina-AGE foi preparada pela incubação com glioxal (GO), metilglioxal (MGO) ou glicolaldeído (GAD) e albumina controle (albumina C), com tampão fosfato apenas. Albumina C e AGE foram incubadas com macrófagos, ao longo do tempo, para determinação da produção de ROS e do conteúdo de ABCA-1, por citometria de fluxo. Macrófagos tratados com albumina-GO, MGO e GAD apresentaram aumento na produção de ROS de, respectivamente, 24%, 25% e 24%, em comparação às células tratadas com albumina C. A elevação na produção de ROS foi prevenida pelo tratamento celular com inibidor de NADPH oxidase ou desacoplador mitocondrial, evidenciando o papel da NADPH oxidase e da mitocôndria na geração de ROS induzida pela albumina-AGE. Em comparação com as células tratadas com albumina-C, a respiração mitocondrial basal, determinada por oxigrafia, foi reduzida em 35% e 46% nas células expostas, respectivamente, à albumina-GO e albumina-GAD e não foi restabelecida após tratamento celular com desacoplador mitocondrial. O conteúdo total de proteínas carboniladas aumentou 41% em macrófagos tratados com albumina-GAD, em comparação à albumina-C. A redução no conteúdo de ABCA-1, observada após 8 horas de tratamento com albumina-GAD, foi paralela ao incremento na produção de ROS, sendo prevenida pelo tratamento com aminoguanidina, a qual também diminuiu a geração de ROS em macrófagos tratados com albumina-AGE. Por outro lado, a benfotiamina não conseguiu restaurar o conteúdo de ABCA-1, o que foi associado à menor redução na geração de ROS, promovida por este fármaco. Os resultados apontam para papel da albumina-AGE na diminuição do efluxo de colesterol celular, notadamente por reduzir a expressão de ABCA-1, vinculada ao aumento do estresse oxidativo em macrófagos. A inibição do estresse oxidativo, induzido pela albumina-AGE, previne distúrbios no transporte reverso de colesterol por impedir a redução de ABCA-1, contribuindo assim para prevenir a aterosclerose no diabete melito / Advanced glycation end products (AGE) impair reverse cholesterol transport, by decreasing the HDL-mediated cholesterol efflux from macrophages. We evaluated the role of advanced glycated albumin (AGE-albumin) on the generation of reactive oxygen species (ROS) by mitochondria and NADPH oxidase, and its implication on the HDL receptor (ABCA-1) level in macrophages. AGE-albumin was prepared by incubation with glyoxal (GO), methylglyoxal (MGO) or glycolaldehyde (GAD) and control albumin (C-albumin) with phosphate buffered saline alone. C and AGE-albumin were incubated along time with J774 macrophages in order to determine ROS production and ABCA-1 protein level by flow citometry. Macrophages treated with GO, MGO and GAD-albumin presented, respectively, 24%, 25% and 24% increased ROS production compared to cells treated with C-albumin. The increase in ROS production was prevented by cell treatment with a NADPH oxidase inhibitor or mitochondrial uncoupler, demonstrating a role of NADPH oxidase and mitochondria in AGE-albumin-induced ROS generation. Compared to cells treated with C-albumin, basal mitochondrial respiration, determined by oxygraphy, was 35% and 46% reduced in cells exposed, respectively, to GO and GAD-albumin and was not restored after cell treatment with mitochondrial uncoupling. Intracellular carbonyl content increased 41% in macrophages treated with GAD-albumin as compared to C-albumin. In macrophages treated with GAD-albumin, the reduction in ABCA-1 content observed after 8 hours of treatment was accompained by the increase of ROS production. Aminoguanidine that prevented ROS generation was able to restore ABCA-1 levels. On the other hand, benfotiamine failed to restore ABCA-1 protein levels which was ascribed to a lesser reduction in ROS generation by this compund. These results point to a role of AGE-albumin on the reduction of cellular cholesterol efflux, notably by diminishing ABCA-1 protein level in macrophages which is associated with intracellular oxidative stress. Inhibition of oxidative stress induced by AGE-albumin prevents disturbances in reverse cholesterol transport by curbing the reduction of ABCA-1 elicited by advanced glycation in macrophages and therefore may contribute to the prevention of atherosclerosis in diabetes mellitus

Produtos de glicação avançada (AGE) prejudicam o transporte reverso de colesterol, por diminuírem o efluxo de colesterol de macrófagos, mediado por HDL. Neste estudo, avaliamos o papel da albumina modificada por glicação avançada (albumina-AGE) sobre a geração de espécies reativas de oxigênio (ROS) pela mitocôndria e pelo sistema NADPH oxidase, e sua implicação sobre o conteúdo do receptor de HDL (ABCA-1) em macrófagos. Albumina-AGE foi preparada pela incubação com glioxal (GO), metilglioxal (MGO) ou glicolaldeído (GAD) e albumina controle (albumina C), com tampão fosfato apenas. Albumina C e AGE foram incubadas com macrófagos, ao longo do tempo, para determinação da produção de ROS e do conteúdo de ABCA-1, por citometria de fluxo. Macrófagos tratados com albumina-GO, MGO e GAD apresentaram aumento na produção de ROS de, respectivamente, 24%, 25% e 24%, em comparação às células tratadas com albumina C. A elevação na produção de ROS foi prevenida pelo tratamento celular com inibidor de NADPH oxidase ou desacoplador mitocondrial, evidenciando o papel da NADPH oxidase e da mitocôndria na geração de ROS induzida pela albumina-AGE. Em comparação com as células tratadas com albumina-C, a respiração mitocondrial basal, determinada por oxigrafia, foi reduzida em 35% e 46% nas células expostas, respectivamente, à albumina-GO e albumina-GAD e não foi restabelecida após tratamento celular com desacoplador mitocondrial. O conteúdo total de proteínas carboniladas aumentou 41% em macrófagos tratados com albumina-GAD, em comparação à albumina-C. A redução no conteúdo de ABCA-1, observada após 8 horas de tratamento com albumina-GAD, foi paralela ao incremento na produção de ROS, sendo prevenida pelo tratamento com aminoguanidina, a qual também diminuiu a geração de ROS em macrófagos tratados com albumina-AGE. Por outro lado, a benfotiamina não conseguiu restaurar o conteúdo de ABCA-1, o que foi associado à menor redução na geração de ROS, promovida por este fármaco. Os resultados apontam para papel da albumina-AGE na diminuição do efluxo de colesterol celular, notadamente por reduzir a expressão de ABCA-1, vinculada ao aumento do estresse oxidativo em macrófagos. A inibição do estresse oxidativo, induzido pela albumina-AGE, previne distúrbios no transporte reverso de colesterol por impedir a redução de ABCA-1, contribuindo assim para prevenir a aterosclerose no diabete melito / Advanced glycation end products (AGE) impair reverse cholesterol transport, by decreasing the HDL-mediated cholesterol efflux from macrophages. We evaluated the role of advanced glycated albumin (AGE-albumin) on the generation of reactive oxygen species (ROS) by mitochondria and NADPH oxidase, and its implication on the HDL receptor (ABCA-1) level in macrophages. AGE-albumin was prepared by incubation with glyoxal (GO), methylglyoxal (MGO) or glycolaldehyde (GAD) and control albumin (C-albumin) with phosphate buffered saline alone. C and AGE-albumin were incubated along time with J774 macrophages in order to determine ROS production and ABCA-1 protein level by flow citometry. Macrophages treated with GO, MGO and GAD-albumin presented, respectively, 24%, 25% and 24% increased ROS production compared to cells treated with C-albumin. The increase in ROS production was prevented by cell treatment with a NADPH oxidase inhibitor or mitochondrial uncoupler, demonstrating a role of NADPH oxidase and mitochondria in AGE-albumin-induced ROS generation. Compared to cells treated with C-albumin, basal mitochondrial respiration, determined by oxygraphy, was 35% and 46% reduced in cells exposed, respectively, to GO and GAD-albumin and was not restored after cell treatment with mitochondrial uncoupling. Intracellular carbonyl content increased 41% in macrophages treated with GAD-albumin as compared to C-albumin. In macrophages treated with GAD-albumin, the reduction in ABCA-1 content observed after 8 hours of treatment was accompained by the increase of ROS production. Aminoguanidine that prevented ROS generation was able to restore ABCA-1 levels. On the other hand, benfotiamine failed to restore ABCA-1 protein levels which was ascribed to a lesser reduction in ROS generation by this compund. These results point to a role of AGE-albumin on the reduction of cellular cholesterol efflux, notably by diminishing ABCA-1 protein level in macrophages which is associated with intracellular oxidative stress. Inhibition of oxidative stress induced by AGE-albumin prevents disturbances in reverse cholesterol transport by curbing the reduction of ABCA-1 elicited by advanced glycation in macrophages and therefore may contribute to the prevention of atherosclerosis in diabetes mellitus

Produtos de glicação avançada (AGE) alteram o metabolismo de lípides e, em especial, o efluxo de colesterol de macrófagos, por meio da redução dos receptores ABCA-1 e ABCG-1. Isto prejudica o transporte reverso de colesterol, sistema que favorece o fluxo de colesterol de macrófagos arteriais ao fígado, permitindo sua excreção na bile e eliminação fecal. Óxidos de colesterol modulam favoravelmente a homeostase lipídica em macrófagos e favorecem o transporte reverso de colesterol, embora o acúmulo de 7-cetocolesterol, 7-hidroxicolesterol e 7-hidroxicolesterol associe-se à aterogênese e morte celular. Neste estudo, avaliou-se o efeito do tratamento com glicolaldeído (GAD; oxoaldeído que induz rápida geração intracelular de AGE), em macrófagos sobrecarregados com LDL oxidada e incubados com HDL ou HDL e indutor de LXR (T0901317) sobre: 1) a distribuição seletiva de óxidos de colesterol e o conteúdo total de esteróis intracelulares e 2) o conteúdo de ABCA-1 e ABCG-1. Colesterol total e os diversos subtipos de óxidos de colesterol foram determinados por cromatografia a gás acoplada à espectrômetro de massa. O conteúdo dos receptores de HDL (ABCA-1 e ABCG-1) foi avaliado por imunoblot. Em macrófagos controles (C), a adição de HDL ou HDL + T0901317 promoveu redução no conteúdo de esteróis totais (colesterol + óxidos de colesterol), colesterol e 7-cetocolesterol. No entanto, isto não foi observado em macrófagos GAD. Nas diversas condições experimentais, não houve diferença no conteúdo intracelular dos outros subtipos de óxidos de colesterol, em células C e GAD. Macrófagos GAD apresentaram menor conteúdo de ABCA-1 (45%), quando comparados aos macrófagos C, mesmo após adição de HDL ou HDL + T0901317. O conteúdo de ABCG-1 foi 36,6% menor em macrófagos GAD, na presença de HDL, em comparação às células C. Em conclusão, em macrófagos sobrecarregados com LDL oxidada, o tratamento com glicolaldeído diminui a exportação celular de colesterol e 7-cetocolesterol, mediada pela HDL. Isto é decorrente do menor conteúdo dos receptores ABCA-1 e ABCG-1 em macrófagos tratados com glicolaldeído, e pode contribuir para o desenvolvimento de aterosclerose no diabete melito / Advanced glycation end products (AGE) alter lipid metabolism and reduce the macrophage expression of ABCA-1 and ABCG-1 which impairs the reverse cholesterol transport, a system that drives cholesterol from arterial wall macrophages to the liver, allowing its excretion into the bile and feces. Oxysterols favors lipid homeostasis in macrophages and drive the reverse cholesterol transport, although the accumulation of 7-ketocholesterol, 7- hydroxycholesterol and 7- hydroxycholesterol is related to atherogenesis and cell death. We evaluated the effect of glycolaldehyde treatment (GAD; oxoaldehyde that induces a fast formation of intracellular AGE) in macrophages overloaded with oxidized LDL and incubated with HDL alone or HDL plus LXR agonist (T0901317) in: 1) the intracellular content of oxysterols and total sterols and 2) the contents of ABCA-1 and ABCG-1. Total cholesterol and oxysterol subspecies were determined by gas chromatography/mass spectrometry and HDL receptors content by immunoblot. In control macrophages (C), incubation with HDL or HDL + T0901317 reduced the intracellular content of total sterols (total cholesterol + oxysterols), cholesterol and 7-ketocholesterol, which was not observed in GAD macrophages. In all experimental conditions no changes were found in the intracellular content of other oxysterol subspecies comparing C and GAD macrophages. GAD macrophages presented a 45% reduction in ABCA-1 protein level as compared to C cells, even after the addition of HDL or HDL + T0901317. The content of ABCG-1 was 36.6% reduced in GAD macrophages in the presence of HDL as compared to C macrophages. In conclusion, in macrophages overloaded with oxidized LDL, glycolaldehyde treatment reduces the HDL-mediated cholesterol and 7-ketocholesterol efflux which is ascribed to the reduction in ABCA-1 and ABCG-1 protein level. This may contribute to atherosclerosis in diabetes mellitus

Les vaisseaux sanguins sont composés de cellules enchâssées dans la matrice extracellulaire (MEC). Certaines interactions entre les cellules et les composés de la MEC sont impliquées dans plusieurs changements pathologiques et physiologiques au niveau de la paroi artérielle. L'hypertension systolo-diastolique provoque deux formes de remodelage vasculaire : hypertrophique dans les artères de conductance et eutrophique dans les artères de résistance. Les mécanismes régissant le remodelage eutrophique ne sont pas encore bien éclaircis. Afin de les étudier, nous avons utilisé un modèle d'hypertension systolodiastolique induite par l'inhibition de la synthèse de monoxyde d'azote. Nous avons démontré que la contribution des protéines de désadhésion semblait différer d'un type de remodelage à l'autre et que les métalloprotéinases matricielles (MMPs) ne jouaient pas un rôle crucial dans le développement du remodelage eutrophique, contrairement au remodelage hypertrophique. Au cours du vieillissement, on observe des modifications de la paroi vasculaire des artères de conductance, augmentant leur rigidité : une fragmentation des fibres élastiques, leur calcification (élastocalcinose), une augmentation des liens covalents entre les protéines de la MEC et une fibrose. Cette rigidité conduit au développement de l'hypertension systolique isolée. Afin d'évaluer l'implication des MMPs dans la fragmentation de l'élastine et leur rôle dans le développement de l'élastocalcinose, nous avons utilisé un modèle animal d'élastocalcinose basé sur l'inhibition de la maturation de la matrix Gla protein (MGP), une protéine anti-calcifiante, par la warfarine. Nous avons observé une augmentation rapide et transitoire de l'activité de la MMP-9, suivie de l'activation du transforming growth factor-ß (TGF-ß). L'inhibition de l'activité des métalloprotéinases et de TGF-ß a permis de prévenir l'élastocalcinose. Par ailleurs, l'élastocalcinose est accélérée par le diabète. Cette accélération est reliée à la durée et à la sévérité du diabète. Or, ce dernier est associé à une augmentation de la synthèse des produits avancés de glycation (AGEs) pouvant former des liens covalents iv entre les protéines de la MEC. Ne disposant pas de modèle animal pour étudier l'implication des AGEs dans l'élastocalcinose associée au diabète, nous en avons créé un. Dans ce modèle, le diabète est induit par une diète riche en lipides et une injection de streptozotocine (30 mg/kg/jr). L'élastocalcinose est provoquée par l'inhibition de la maturation de la MGP. Nous avons observé une accélération de l'élastocalcinose, liée à la durée du diabète, et une accumulation de AGEs dans la paroi des artères fémorales. L'utilisation de pyridoxamine, un inhibiteur de la formation des AGEs, et de l'ALT711, un briseur des liaisons covalentes formées par les AGEs, a permis de prévenir et de limiter, respectivement, la calcification dans ce modèle. En outre, nous avons montré que la stimulation du récepteur des AGEs (RAGE), pouvait être impliquée dans l'élastocalcinose et élucidé certains éléments de signalisation dans ce processus. Ces travaux ont fait émerger le rôle des MMPs, de TGF-ß et des produits avancés de glycation dans le remodelage hypertrophique et l'élastocalcinose associée ou non au diabète. Ceux-ci sont reliés à l'apparition de l'hypertension systolo-diastolique et systolique isolée, respectivement. L'inhibition de ces acteurs pourrait constituer de nouvelles thérapies anti-hypertensives.

La plupart des pathologies, qu'elles soient d'origine génétique ou non trouvent leur origine dans l'altération structural et/ou fonctionnelle de protéines d'intérêt. L'agrégation, la glycation et l'oxydation constituent les principaux types de modification protéique fréquemment observées dans de nombreuses maladies tels que le diabète, l'athérosclérose ou encore les maladies neurodégénératives. Généralement, l'altération des activités biologiques de ces protéines est étroitement corrélée avec ses changements conformationnels et structuraux. L'albumine représente la protéine circulante la plus abondante et constitue le plus important antioxydant du plasma sanguin susceptible d'être exposée à un stress glycoxydant accru, et aboutir à la formation de Produits Avancés de Glycation (AGEs) dont les effets peuvent être néfastes au niveau cellulaire et tissulaire. Dans cette étude, je me suis intéressé à l'effet de trois types d'altérations, que sont l'agrégation, la glycation et l'oxydation, sur la structure, le statut redox et l'activité antioxydante de l'albumine ainsi que l'incidence de cette protéine modifiée sur la physiologie de différentes lignées cellulaires. Au cours de ce travail, j'ai abordé les quatre points suivants : 1. Afin de mieux comprendre l'impact de ces processus altératifs sur les propriétés antioxydantes de l'albumine, j'ai étudié, en utilisant des techniques de la Biochimie et de la Biophysique, les modifications structurales de la protéine soumise successivement à la glycation, l'agrégation et aux deux processus simultanément. 2. J'ai mis en évidence et identifié des cibles protéiques sensibles à l'oxydation au niveau d'adipocytes matures humains incubés en présence d'albumine bovine glycoxydée in vitro. 3. J'ai effectué une comparaison de l'action différentielle des modèles in vitro de d'AGEs préparés à partir de l'albumine d'origine bovine ou humaine au niveau de monocytes THP1. 4. Enfin, afin de valider les caractéristiques structurales et biologiques obtenues à partir de nos modèles in vitro d'AGEs dérivés de l'albumine, j'ai étudié sur des modèles purifiés à partir de plasmas de sujets, l'état structural, redox et antioxydant de l'albumine altérée in vivo. Les résultats obtenus lors de ce travail permettent de mettre en avant l'importance de la structure native de la plus abondante des protéines circulantes sur l'intégrité de ses fonctions biologiques et en particulier sur son activité antioxydante. Également, cette étude apporte un nouvel éclairage sur l'implication de l'albumine altérée dans de nombreux désordres métaboliques tels que le diabète.

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss der nichtenzymatischen Glykosylierung auf das Denaturierungsverhalten und die funktionellen Eigenschaften von Molkenproteinen, hier im speziellen die emulgierenden Eigenschaften, untersucht. Nach einer Bestimmung technologisch relevante Glykosylierungsgrade sollten in unterschiedlich glykosylierten Molkenproteinpräparaten das Denaturierungsverhalten sowie die Emulgiereigenschaften in Abhängigkeit vom Glykosylierungsgrad mit unterschiedlichen Methoden bestimmt werden. Der aus praktischer Sicht relevante Einfluss der Glykosylierung auf die sensorischen Eigenschaften wurde einerseits in Molkenproteinlösungen und andererseits in einem komplexen System (Modell-Schmelzkäsezubereitung) erfasst. Schließlich galt es, den Einfluss der Glykosylierung auf die Mikrostruktur und die Festigkeit am Beispiel der Modell- Schmelzkäsezubereitung zu untersuchen und daraus unmittelbare Konsequenzen für die technologische Praxis abzuleiten.

Sowohl bei der Forschung der Maillard-Reaktion in Lebensmitteln als auch im menschlichen Körper lag das Hauptaugenmerk bislang auf der Reaktion der Carbonylfunktion mit den Aminofunktionen der Seitenketten wie Lysin oder Arginin, da sie in vielen Lebensmitteln oder physiologischen Proteinen die größte Quelle an Aminofunktionen darstellen. Dagegen wurde eine vergleichbare Reaktion mit dem N-Terminus von Aminosäuren, Peptiden oder Proteinen weniger beachtet, obgleich in lysinarmen oder peptidhaltigen Lebensmitteln die N-terminalen Aminofunktionen dominieren und die Seitenketten körpereigener Proteine räumlich für einen Angriff der Carbonylfunktion unzugänglich sein können. Da in den HA-Nahrungen die allergieauslösenden Proteine hydrolytisch gespalten vorliegen, stehen für eine mögliche Amadori-Produktbildung gegenüber den konventionellen Säuglingsnahrungen quantitativ mehr alpha-Aminogruppen als epsilon-Aminogruppen zur Verfügung. Demzufolge sollte für die Beurteilung von HA-Nahrungen eine Methode entwickelt werden, mit deren Hilfe eine Aussage über die Amadori-Produktbildung auch am N-Terminus getroffen werden kann. Aufbauend auf den Ergebnissen der Furoylmethylderivate-Bestimmung (FMAA-Bestimmung) in peptidhaltigen Lebensmitteln, war es ein weiteres Ziel der vorliegenden Dissertation die entwickelte Methode auch auf ihre Anwendbarkeit auf die Beurteilung des Glykierungsstatus des Hämoglobin in vivo zu testen. Nach der N-terminalen Amadori-Produktbildung im Zuge der frühen Phase der Maillard-Reaktion lag im zweiten Teil der Dissertation das Hauptaugenmerk auf die fortgeschrittene Phase der Maillard-Reaktion am N-Terminus von Peptiden oder Proteinen. Der Schwerpunkt lag dabei auf der Bildung von 2-(1H)-Pyrazinonen im komplexen trockenen Lebensmittel und in vivo.