Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Bioquímica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-09-29T04:08:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2015 / A hiperglicemia crônica proveniente da diminuição da produção insulínica e do aumento da resistência tecidual à insulina é a principal causa de danos teciduais associados à diabetes e insulinoresistência, e pode ser desencadeada por fatores como menor disponibilidade de GLUT4. Compostos insulinoestimulantes e que regulam de forma rápida a homeostase da glicose e a translocação de GLUT4 para a membrana plasmática são de grande importância na terapêutica da diabetes, e nesse âmbito se encontram os triterpenos pentacíclicos (TPs) e a 1,25 (OH)2 vitamina D3 (1,25-D3). Os TPs são metabólitos vegetais amplamente disponíveis na dieta humana e sua potencial ação nutracêutica desperta atenção devido ao efeito antidiabético frequentemente relatado, porém, cientificamente pouco comprovado. Ainda, estudos sugerem que a deficiência em 1,25-D3 prejudica a secreção de insulina em ratos, podendo levar a diabetes melito tipo 2, enquanto o tratamento com esse hormônio aumentou a sensibilidade à insulina por estimular a expressão do receptor de insulina e o transporte de glicose. Contudo, os mecanismos de ação da 1,25-D3 neste aspecto ainda são pouco elucidados. Neste trabalho foi estudado o efeito antihiperglicêmico e o mecanismo de ação da 1,25-D3 e de triterpenos naturais na secreção insulínica e absorção tecidual de glicose. Para análise de curva tempo e dose resposta dos triterpenos, ratos Wistar machos após jejum (16 h) foram pré-tratados com os TPs (ácido betulínico (AB), ácido ursólico (AU), trihidroxioleanano (THO), 3ß-hidroxihopeno (BHH) ou fernenodiol) e após 30 min foi induzida a hiperglicemia para análise da tolerância à glicose. Do soro foram determinadas a glicemia, insulina, lactato desidrogenase, GLP-1 e a concentração de cálcio. Ainda nestes animais, o músculo sóleo e o fígado foram utilizados para dosagem de conteúdo total de glicogênio. Para estudos in vitro de mecanismo de ação, foram investigados os processos de captação de 14C-deoxiglicose, incorporação de 14C-timidina ao DNA, de 14C-leucina em proteínas em presença ou não de inibidores farmacológicos e expressão, síntese e translocação de transportadores GLUT4 no músculo e tecido adiposo. Em ilhotas pancreáticas isoladas de ratos foram estudados os efeitos desses compostos na secreção de vesículas contendo insulina, no influxo de 45Ca2+ e captação de 14C-deoxiglicose. Os triterpenos estudados reduziram fortemente a glicemia dos animais hiperglicêmicos, bem como aumentaram a insulina, o GLP-1 séricos e o conteúdo de glicogênio muscular e hepático, sem aumentar a atividade da lactato desidrogenase (LDH) e a concentração sérica de cálcio. Os ácidos betulínico, ursólico e trihidroxioleanano agiram estimulando a captação de glicose por uma via dependente de PI3K, contudo, diferentemente do ácido ursólico, o AB e THO não estimularam prioritariamente as vias de ação nuclear, mas estimularam a translocação de GLUT4 no período estudado. Estudos com a 1,25-D3 mostraram que esse hormônio age por mecanismo independente de PI3K, estimulou o aumento na incorporação de timidina ao DNA e o conteúdo total de GLUT4. Estudos com ilhotas pancreáticas isoladas incubadas em presença de ácido ursólico e 3ß-hidroxihopeno mostraram que estes tratamentosestimulam a secreção de insulina pelas células ß-pancreáticas. Os triterpenos 3ß-hidroxihopeno, fernenodiol e AB estimularam o influxo de 45Ca2+ em ilhotas pancreáticas por mecanismo dependente de canais de cálcio do tipo L e de potássio sensíveis a ATP e em especial, o AB agiu também através de mecanismo mediado por canais de cloreto. Estes resultados juntos mostram que todos os triterpenos testados apresentaram forte ação nas vias de sinalização voltadas para a homeostasia da glicose, estimulando à secreção de insulina em ilhotas pancreáticas, bem como o aumentaram no influxo de cálcio e/ou ativaram a captação de glicose no músculo esquelético e tecido adiposo assim como a 1,25-D3 estimulou a captação de glicose em músculo esquelético por meio de aumento de síntese e/ou translocação do GLUT4.<br> / Abstract : Chronic hyperglycemia resulting from decreased insulin production and increased tissue insulin resistance is the major cause of tissue damage associated with diabetes and insulin resistance, and can be triggered by factors such as low availability of GLUT4. Insulinogenic compounds that quickly regulates glucose homeostasis and translocation of GLUT4 to the plasma membrane are of great importance in diabetes therapy, like the pentacyclic triterpenes (TPs) and 1,25 (OH)2 vitamin D3 (1,25-D3). The TPs are plant metabolites widely available in the human diet and its potential nutraceutical action arouses attention due to the often reported antidiabetic effect, however, scientifically need proves. Also, studies suggest that 1,25-D3 deficiency impairs insulin secretion in rats, leading to type 2 diabetes, while the treatment with this hormone increased insulin sensitivity by stimulating insulin receptor expression and glucose transport. However, the mechanisms of action of 1,25-D3 in this regard are still poorly understood. In this work, was studed the antihyperglycemic effect and the mechanism of action of 1,25-D3 and natural triterpenes in insulin secretion and tissue uptake of glucose. For analysis of time and dose-response curve of the triterpenes, male Wistar rats after fasting (16 hours) were pretreated with the TPs (betulinic acid (BA), ursolic acid (UA), trihydroxyoleanane (THO), 3ß-hydroxyhopene (BHH) or fernenediol) and after 30 min was induced hyperglycemia for analysis of glucose tolerance. Were determined from serum glucose, insulin, lactate dehydrogenase, GLP-1 and calcium concentration. Also of these animals, the liver and soleus muscle were used for determination of the total glycogen content. In vitro mechanism of action studies of 14C-deoxyglucose uptake, 14C-thymidine incorporation into the DNA and 14C-leucine into protein in the presence or absence of pharmacological inhibitors and expression were investigated. Also, synthesis and translocation of GLUT4 transporters in muscle and adipose tissue were analysed. In isolated pancreatic islets of rats were studied the effects of these compounds in secretory vesicles containing insulin, in 45Ca2+ influx and uptake of 14C-deoxyglucose. The triterpenes studied reduced the blood glucose of hyperglycemic animals and stimulates the insulin increase, serum GLP-1 and the contents of muscle and liver glycogen, without increasing the activity of lactate dehydrogenase (LDH) and serum calcium concentration. The betulinic acid, ursolic and trihydroxyoleanane acted stimulating glucose uptake by a PI3K-dependent pathway, however, unlike the ursolic acid, AB and THO not primarily stimulated nuclear courses of action, but stimulated GLUT4 translocation of the study period. The 1,25-D3 showed a PI3K-independent mechanism, but stimulated the increase in thymidine incorporation to DNA and the total content of GLUT4. Studies using isolated pancreatic islets incubated in the presence of ursolic acid and 3ß-hydroxyhopene showed that these treatments stimulate insulin secretion from pancreatic ß-cells. The 3ß-hydroxyhopene, fernenediol and AB-stimulated 45Ca2+ influx in pancreatic islets was by a mechanism dependent of L-type calcium and ATP-sensitive potassium channels, andespecially, the AB act also through mechanisms mediated by chloride channels. These results together show that all triterpenes tested showed strong action in signaling pathways focused on glucose homeostasis by stimulating the secretion of insulin in pancreatic islets, as well as the increased calcium influx and/ or glucose uptake in skeletal muscle and adipose tissue as well as the 1,25-D3 stimulated glucose uptake in skeletal muscle by increasing the synthesis and GLUT4 translocation.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsc.br:123456789/135278 |
| Date | January 2015 |
| Creators | Castro, Allisson Jhonatan Gomes |
| Contributors | Universidade Federal de Santa Catarina, Silva, Fatima Regina Mena Barreto |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | 324 p.| il., grafs., tabs. |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSC, instname:Universidade Federal de Santa Catarina, instacron:UFSC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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