O papel da hiperglicemia na patogênese das complicações crônicas do diabetes mellitus tipo 1 (DM1) está bem estabelecido; um dos mecanismos propostos para explicar seus efeitos deletérios é o aumento da formação dos produtos finais de glicação avançada (AGEs). Os AGEs alteram irreversivelmente a estrutura de macromoléculas, comprometendo sua função biológica. Além disso, a interação com receptores para AGE (RAGEs) favorece vias de transdução de sinal que culminam na geração de espécies reativas de oxigênio (EROs). Um segundo tipo de receptor de AGEs, o AGER1 contrapõe-se à toxicidade dos AGEs, graças ao estímulo à atividade antioxidante e à redução do estresse inflamatório. Uma enzima de potencial interesse é a sirtuína 1, uma desacetilase que desempenha importante papel na resposta ao estresse e a compostos tóxicos e que parece ter sua atividade diminuída no DM, sendo negativamente modulada pelos AGEs. O sistema tiorredoxina (TXN) é um dos principais sistemas antioxidantes endógenos; a TXN é capaz de interagir com várias proteínas, tal como a TXN interacting protein (TXNIP), implicada na patogênese do DM e de suas complicações. Há poucos estudos na literatura abordando a expressão de receptores de AGEs e sua associação com complicações crônicas microvasculares no DM1. Os objetivos deste trabalho foram avaliar a expressão do mRNA dos genes que codificam o RAGE (AGER), o AGER1 (DDOST), a sirtuína 1 (SIRT1) e a TXNIP (TXNIP) pela técnica de reação em cadeia da polimerase após transcrição reversa em tempo real (RT-qPCR) em células linfomononucleares de sangue periférico de portadores de DM1 com diferentes graus de comprometimento microvascular (retinopatia diabética [RD], neuropatia autonômica cardiovascular [NAC] e nefropatia diabética [ND]). Os resultados dos genes-alvo foram normalizados pela média da expressão de dois genes controles endógenos (beta 2 microglobulina e beta actina). A expressão dos genes-alvo também foi quantificada em uma população de indivíduos controles não diabéticos (n=26, 80% do sexo feminino, idade mediana de 30 anos). Um total de 150 portadores de DM1 foi classificado em dois grupos distintos: Grupo A: pacientes sem complicações crônicas microvasculares e/ou com RD não proliferativa leve (n=68; 61,7% do sexo feminino; idade de 33 anos; idade ao diagnóstico de 12 anos; duração do DM1 de 19 anos; HbA1c de 8,1%; dados expressos em mediana) e Grupo B: pacientes com pelo menos uma das complicações microvasculares (RD não proliferativa moderada/ grave ou RD proliferativa e/ou NAC e/ou ND; n=82; 66% do sexo feminino; idade de 33 anos; idade ao diagnóstico de 11 anos; duração do DM1 de 21 anos; HbA1c de 8,2%). Fumantes não foram incluídos no estudo. As diferenças entre os grupos foram analisadas por Teste de Mann-Whitney e as correlações entre as variáveis contínuas foram avaliadas pelo teste de Spearman. Comparando-se o grupo de portadores de DM1 com o grupo controle, observou-se uma diminuição na expressão de DDOST (p=0,01) e um aumento na expressão de TXNIP (p < 0,001) no grupo DM1. Nas análises da diferença de expressão por complicação microvascular, a expressão relativa de TXNIP foi maior nos grupos A e B versus o grupo controle (p=0,01 e p=0,04, respectivamente); nos pacientes com a presença de RD não proliferativa moderada/grave e proliferativa (n=44) e naqueles com ausência de RD ou com RD não proliferativa leve (n=86) (p=0,0012 e p=0,01, respectivamente) em relação ao grupo controle; nos pacientes sem NAC (n=104) e com NAC (n=46) (p=0,03 e p=0,04, respectivamente) versus o grupo controle e por fim, em relação à taxa de filtração glomerular (TFGe) estimada, tanto os pacientes com valores <60 mL/min como aqueles com valores < 60 ml/min apresentaram maior expressão de TXNIP em relação ao grupo controle (p=0,01 e p=0,005, respectivamente). Os pacientes com ND (n=44) também apresentaram menor expressão relativa do gene DDOST (p=0,031) quando comparados aos pacientes sem ND (normoalbuminúricos, n=107) e ao grupo controle (p=0,011); os pacientes com TFGe <60 mL/min também apresentaram menor expressão de DDOST em relação ao grupo controle (p=0,03) Observou-se ainda uma correlação positiva da expressão de SIRT1 com a do AGER (? Spearman=0,51; p < 0,0001) e do DDOST (? Spearman=0,51; p < 0,0001). A expresssão de TXN correlacionou-se positivamente com a expressão de TXNIP (? Spearman=0,65; p < 0,0001), de SIRT1 (? Spearman=0,41; p < 0,0001) e de DDOST (? Spearman=0,23; p 0,004). Em um subgrupo de 30 portadores de DM1, observou-se que aqueles que consomem uma dieta rica em AGE têm maior expressão relativa de AGER (RAGE) (p=0,03). A expressão aumentada de TXNIP nas células linfomononucleares é afetada pelas anormalidades metabólicas que cursam com o DM1, mas não refletem a presença das complicações microvasculares. Por outro lado, a expressão do gene que codifica o AGER1 parece refletir o acometimento renal, já que está diminuída nos pacientes com ND e naqueles com TFGe < 60 mL/min/1,73m2 / The role of hyperglycemia in the pathogenesis of chronic complications of type 1 diabetes (T1D) is well established; one of the mechanisms proposed to explain its deleterious effects is the increased formation of advanced glycation end products (AGEs). AGEs irreversibly alter macromolecule structure, compromising its biological function. In addition, AGEs interact with its specific receptor RAGE (encoded by AGER) leading to the generation of reactive oxygen species (ROS). The AGER1 receptor (encoded by DDOST) counteracts RAGE signaling by stimulating cellular antioxidants and reducing inflammatory stress. An enzyme of potential interest is sirtuin 1, a deacetylase that plays an important role in the response to stress and to toxic compounds that may have their activity decreased in diabetes, being negatively modulated by AGEs. The Thioredoxin (TXN) system is a major endogenous antioxidant system; TXN is able to interact with several proteins, such as TXN interacting protein (TXNIP), implicated in the pathogenesis of diabetes and its complications. There are few studies addressing the expression of AGEs receptor and its association with microvascular chronic complications in T1D. The objectives of this study were to evaluate mRNA expression of the genes encoding RAGE (AGER), AGER1 (DDOST), sirtuin 1 (SIRT1) and TXNIP (TXNIP) (quantitative RT-PCR with the use of TaqMan probes) in peripheral blood mononuclear cells (PBMC) of T1D patients with diferent degrees of microvascular complications (retinopathy [DR], cardiovascular autonomic neuropathy [CAN] and nephropathy [DN]). The results of the target genes were normalized by the mean expression of two housekeeping genes (beta 2-microglobulin and beta actin). A total of 130 patients with T1D was sorted into two groups: Group A: patients without microvascular chronic complications or presenting mild non-proliferative DR (n = 68; 61.7% female; age 33; age at diagnostic 12; DM1 duration of 19 years, HbA1c 8.1%, data expressed as median), and Group B: patients with at least one of microvascular complication (moderate/severe non-proliferative DR or proliferative DR or CAN or ND; n = 82; 66% female; age 33 years; age at diagnosis of 11 years; duration of T1D of 21 years, HbA1c 8.2%; data expressed as median). Smokers were excluded from the study. Differences between groups were analyzed by Mann-Whitney test and correlations between continuous variables were assessed using Spearman\'s test. T1D patients presented, respectively, higher and lower relative expression of TXNIP (p<0.001) and DDOST (p=0.01) in comparison to the control group. In the analyses considering diabetes complications, TXNIP expression was higher in Groups A and B (p=0.01 and p=0.04, respectively) versus the control group. Patients with proliferative or moderate/severe non-proliferative DR (n=44) and also patients with mild non-proliferative DR or without DR (n=86) presented higher TXNIP expression versus the control group (p=0.0012 and p=0.01, respectively). Patients without (n=104) and with (n=46) CAN presented higher TXNIP expression than the control group (p=0.03 and p=0.04, respectively); finally, concerning estimated glomerular filtration rate (eGFR), both the group of patients with values <60 mL/min and < 60 ml/min presented higher TXNIP expression versus the control group (p=0.01 and p=0.005, respectivamente). Patients presenting DN (n=44) had a lower DDOST expression in comparison to patients without DN (n=107) (p=0.031) and to the control group (p=0.011); patients with eGFR <60 mL/min also presented a lower expression of DDOST in comparison to the control group (p=0.03). A positive correlation was observed between expression of SIRT1 and AGER (? Spearman=0=51; p < 0.0001) and between expression of SIRT1 and DDOST (? Spearman=0,51; p < 0.0001). The expression of TXN positively correlated with the expression of TXNIP (p Spearman=0.65; p < 0.0001), SIRT1 (p Spearman=0.41; p < 0.0001) and DDOST (p Spearman=0.23; p 0.004). In a subgroup of 30 T1D patients, a higher expression of the gene encoding RAGE was observed in those patients consuming a diet enriched in AGEs (p=0.03). Expression of TXNIP in PBMC is affected by the metabolic abnormalities of T1D but does not reflect the presence of microvascular complications while expression of the gene encoding AGER1 seems to reflect diabetic kidney impairment since it is decreased in patients with DN and in patients with an eGFR < 60 mL/min/1.73m2

A perda da função das células beta acelera a deterioração do controle metabólico em pessoas com diabetes tipo 2. Além da lipo- e da glicotoxicidade, os AGEs parecem contribuir para esse processo, promovendo a apoptose das ilhotas pancreáticas. Em outros tecidos, os AGEs interagem com seu receptor específico (RAGE), produzindo espécies reativas de oxigênio (ROS) e ativando o NF-kB. Para investigar o efeito temporal dos AGEs sobre a apoptose de ilhotas, bem como o potencial de compostos antioxidantes para diminuir danos causados pelos AGEs, ilhotas pancreáticas de ratos foram tratadas durante 24, 48, 72, 96 e 120 h com AGEs gerados a partir de co-incubação de albumina de soro bovino (BSA) com Dgliceraldeído (GAD, 5 mg/mL) ou tampão fostato (controle). A apoptose foi avaliada pela quantificação do DNA fragmentado (ELISA), atividade de caspase 3 e detecção da permeabilidade da membrana mitocondrial (MitoProbe JC-1). O estresse oxidativo foi avaliado pela detecção de espécies de oxigênio (Image-iT LIVE Green) e a atividade da NADPH oxidase foi mensurada pelo método de quimioluminescência da lucigenina. A expressão dos genes Bax, Bcl2 e Nfkb1 foi avaliada por reação em cadeia da polimerase quantitativa após transcrição reversa (RT-qPCR). Em um dos tempos em que foi detectado o aumento da apoptose, o efeito de dois compostos antioxidantes foi avaliado: benfotiamina (350 M), uma vitamina B1 lipossolúvel, e Mito Q (1 M), um derivado da ubiquinona com alvo seletivo para a mitocôndria. Em 24 e 48 h, os AGES promoveram um aumento do índice de apoptose em relação ao controle, concomitantemente com o aumento na expresssão do gene Bcl2 (gene anti-apoptótico) e uma redução na expressão do gene Nfkb1. Em contraste, após 72, 96 h e 120 h, os AGEs promoveram um aumento do índice de apoptose em comparação com a condição de controle, concomitantemente com uma diminuição na expressão do gene Bcl2 e um aumento na expressão do gene Nfkb1. Em 24 h, os AGEs promoveram uma diminuição do conteúdo de ROS nas ilhotas, enquanto que nos tempos de 48 e 72 h, os AGEs promoveram um efeito oposto. A benfotiamina e o Mito Q foram capazes de diminuir o índice de apoptose e o estresse oxidativo de ilhotas expostas aos AGEs por 72 h. Em conclusão, os AGEs exerceram um duplo efeito em cultura de ilhotas pancreáticas, sendo de proteção contra a apoptose após exposição curta, mas pró-apoptótica após exposição prolongada. O Mito Q e e a benfotiamina merecem ser adicionalmente estudados como drogas com o potencial de oferecer proteção às ilhotas pancreáticas em condições de hiperglicemia crônica / Loss of beta cell function hastens the deterioration of metabolic control in people with type 2 diabetes. Besides lipo- and glucotoxicity, AGEs seem to contribute to this process by promoting islet apoptosis. In other tissues, AGEs interact with their specific receptors (RAGE) and elicit reactive oxygen species (ROS) generation and NF-kB activation. In order to investigate the temporal effect of AGEs on islet apoptosis as well as the potential of antioxidant compounds to decrease islet damage caused by AGEs, rat pancreatic islets were treated for 24, 48, 72, 96 and 120 h with either AGEs generated from co-incubation of bovine serum albumin (BSA) with D-glyceraldehyde (GAD, 5 mg/mL) or phosphate-buffered saline (PBS, control). Apoptosis was evaluated by quantification of DNA fragmentation (ELISA), caspase-3 enzyme activity and detection of mitochondrial permeability transition (MitoProbe JC-1). Oxidative stress was evaluated by oxygen species detection (Image-iT LIVE Green) and the activity of NADPH oxidase was measured by the lucigenin-enhanced chemiluminescence method. The expression of the genes Bax, Bcl2 and Nfkb1 was evaluated by reverse transcription real-time quantitative polymerase chain reaction (RT-qPCR). In one of the time points at which increased apoptosis was detected, the effect of two antioxidant compounds was evaluated: benfotiamine (350 M), a liposoluble vitamin B1, and Mito Q (1 M), a derivative of ubiquinone targeted to mitochondria. In 24 and 48 h, AGEs elicited a significant decrease in the apoptosis rate in comparison to the control condition concomitantly with a significant increase in the RNA expression of the antiapoptotic gene Bcl2 and a significant decrease in the Nfkb1 RNA expression. In contrast, after 72 and 96 h, AGEs promoted a significant increase in the apoptosis rate in comparison to the control condition concomitantly with a significant decrease in Bcl2 RNA expression and a significant increase in Nfkb1 RNA expression. In 24 h, AGEs elicited a significant decrease in the islet content of ROS while after 48 and 72 h, AGEs promoted an opposite effect. Benfotiamine and Mito Q were able to decrease the apoptosis rate and the ROS content in islets exposed to AGEs for 72 h. In conclusion, AGEs exerted a dual effect in cultured pancreatic islets, being protective against apoptosis after short exposition but proapoptotic after prolonged exposition. Mito Q and benfotiamine deserve further evaluation as drugs that could offer islet protection in conditions of chronic hyperglycemia