Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Bioquímica, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-09-05T04:10:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2017 / A frutose é um monossacarídeo presente naturalmente em alimentos como frutas, cana-de-açúcar, beterraba, mel, entre outros. Por ter sabor mais doce que a glicose e a sacarose, a indústria alimentícia utiliza a frutose como um de seus principais adoçantes, fazendo com que o consumo de frutose tenha aumentado de forma alarmante nas últimas décadas. O consumo de bebidas adoçadas contendo grandes quantidades de frutose, principalmente refrigerantes, é considerado um dos principais fatores associados ao desenvolvimento de síndrome metabólica e diabetes. Além disso, por ser uma molécula mais reativa que a glicose, o consumo de frutose está associado ao aumento na formação de metabólitos intermediários tóxicos, dentre os quais, o metilglioxal (MGO). O MGO parece estar associado ao desenvolvimento e a progressão de diabetes e doença de Alzheimer, uma vez que indivíduos portadores dessas patologias apresentam concentrações aumentadas de MGO no plasma e no líquido cefalorraquidiano. Além disso, dados prévios do nosso grupo e da literatura já demonstraram que o MGO prejudica os sistemas antioxidantes da glioxalase (Glo1/Glo2) e da tiorredoxina (Trx/TRxR), levando a degradação das proteínas tiorredoxina e glioxalase 2. Porém, estes efeitos foram investigados somente em linhagens celulares, e não há dados com o uso de sistemas mais complexos, como estudos in vitro com tecidos ou in vivo. Além disso, o efeito do MGO sobre a enzima antioxidante GR ainda é desconhecido e, visto que a GR apresenta estrutura muito similar a TrxR, e também por possuir cisteínas reativas, é possível que o MGO também afete a atividade e expressão da GR. Dessa forma, no presente trabalho objetivou-se investigar os efeitos do consumo crônico de frutose in vivo sobre o perfil metabólico e os parâmetros comportamentais de camundongos. Além disso, foram investigados em modelos in vitro de fatias hipocampais os efeitos do MGO sobre os sistemas da glioxalase, da tiorredoxina e da glutationa redutase. E ainda, investigou-se em modelo de células neurais HT22, se as diminuições dos níveis de Trx1 e Glo2, induzidos pelo MGO, poderiam ser mediados por degradação proteassomal ou autofágica, bem como se esses efeitos são mediados pela indução da ativação da proteína cinase ativada por AMP (AMPK). Os dados obtidos demonstram que o consumo de frutose em camundongos causa diminuição do consumo alimentar, aumento do consumo calórico e do peso corporal, aumento de colesterol total e da fração LDL, aumento dos níveis de glutationa e da atividade da Glo1 no fígado, aumento da atividade da glutationa peroxidase no córtex pré-frontal, bem como induz aumento da atividade locomotora. Com relação ao MGO, foi demonstrado que o tratamento in vitro de fatias de hipocampo com MGO compromete a atividade e o imunoconteúdo de GR em fatias hipocampais, diminui os níveis de glutationa (GSH) e induz uma rápida e robusta resposta das proteínas GR, Glo1, Glo2, Gr e TrxR1. Além disso, nossos dados demonstram que existe um claro efeito sinérgico entre e toxicidade induzida pelo MGO e a inibição da GR e da TrxR, sugerindo a toxicidade induzida pelo MGO é mediada pela depleção de antioxidantes celulares. Com relação aos estudos in vitro com células HT22, foi demonstrado que o MGO induz autofagia via ativação de AMPK, e que a Trx1 e a Glo2 são degradadas através da autofagia. Dessa maneira, a partir dos dados apresentados neste estudo, conclui-se que o consumo de frutose está relacionado a alterações no perfil lipídico e causa alterações comportamentais relacionadas ao aumento da locomoção. Além disso, nossos dados reforçam a hipótese de que alterações no ambiente redox podem ser o principal mecanismo de toxicidade induzido pelo MGO através de sua ação sobre os sistemas redutores de tiol GSH/GR e Trx/TrxR, bem como a indução da degradação proteica através da ativação de autofagia, mediada via AMPK. <br> / Abstract : Fructose is a monosaccharide naturally present in foods such as fruits, sugarcane, beets, honey, among others. Because it tastes sweeter than glucose and sucrose, the food industry uses fructose as one of its main sweeteners, causing fructose consumption to rise alarmingly in the last decades. The consumption of sweetened beverages containing large amounts of fructose, mainly soft drinks, is considered one of the main factors associated with the development of metabolic syndrome and diabetes. In addition, because fructose is a more reactive molecule than glucose, the consumption of fructose is associated with an increase in the formation of toxic intermediate metabolites, among them methylglyoxal (MGO). MGO appears to be associated with the development and progression of diabetes and Alzheimer's disease, since individuals with these conditions have increased concentrations of MGO in the plasma and cerebrospinal fluid. Furthermore, previous data from our group and the literature have demonstrated that MGO seems to impair the antioxidant systems of glyoxalase (Glo1/Glo2) and thioredoxin (Trx/TRxR), leading to the degradation of the proteins thioredoxin and glioxalase 2. However, these effects were investigated only in cell lines, and there are no data with the use of more complex systems, such as in vitro studies with tissues or in vivo studies. Also, the effect of MGO on the antioxidant enzyme glutathione reductase (GR) is still unknown and, since GR has a structure very similar to TrxR, and also because it has reactive cysteines, it is possible that MGO also affects the activity and expression of GR. Thus, the present work aimed to investigate the effects of chronic consumption of fructose in vivo on the metabolic profile and behavioral parameters of mice. In addition, the effects of MGO on the glyoxalase, thioredoxin and glutathione reductase systems were investigated in in vitro models of hippocampal slices. Furthermore, it was investigated in a neural HT22 cell model if the MGO-induced decreases in the levels of Trx1 and Glo2 was mediated by proteassomal or autophagic degradation, as well as whether those effects were mediated by the induction of the AMP-activated protein kinase (AMPK) activation. The data obtained demonstrate that the consumption of fructose in mice causes a decrease in food consumption, an increase in caloric intake and body weight, increase in total cholesterol and LDL fraction, increase of glutathione (GSH) levels and Glo1 activity in the liver, increase in the activity of the glutathione peroxidase in the prefrontal cortex, as well as an increase in locomotor activity. With respect to MGO, we found that in vitro treatment of hippocampal slices with MGO has compromised the activity and immunocontent of GR, decreased GSH levels and induced a rapid and robust response of GR, Glo1, Glo2, and TrxR1. In addition, our data demonstrate that there is a clear synergistic effect between MGO-induced toxicity and inhibition of GR and TrxR, suggesting that MGO-induced toxicity is mediated by depletion of cellular antioxidants. With respect to in vitro studies with HT22 cells, it has been shown that MGO induces autophagy via AMPK activation, and that Trx1 and Glo2 are degraded through autophagy. Thus, from the data presented in this study, it is concluded that the consumption of fructose is related to changes in the lipid profile and causes behavioral changes related to increased locomotion. In addition, our data reinforce the hypothesis that changes in the redox environment may be the main mechanism of toxicity induced by MGO through its action on GSH / GR and Trx / TrxR thiol reducing systems, as well as the induction of protein degradation through autophagy activation, mediated through AMPK activation.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsc.br:123456789/178966 |
| Date | January 2017 |
| Creators | Schmitz, Ariana Ern |
| Contributors | Universidade Federal de Santa Catarina, Dafre, Alcir Luiz, Prediger, Rui Daniel Schröder |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | 147 p.| il., gráfs. |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSC, instname:Universidade Federal de Santa Catarina, instacron:UFSC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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