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Tipo: Tese
Título: Efeito do acetato de taraxasterol isolado de Eupatorium ballotaefolium na resistência insulínica e no diabetes mellitus do tipo 2: um estudo in silico, in vitro e in vivo
Título em inglês: Effect of taraxasterol acetate isolated from eupatorium ballotaefolium on insulin resistance and type 2 diabetes mellitus: an in silico, in vitro and in vivo study
Autor(es): Lima, Renan Pereira de Lima
Orientador: Santos, Flávia Almeida
Palavras-chave: Resistência à Insulina;Triterpenos;Células 3T3-L1;Dieta Hiperlipídica
Data do documento: 10-Mar-2023
Citação: LIMA, R.P. Efeito do acetato de taraxasterol isolado de Eupatorium ballotaefolium na resistência insulínica e no diabetes mellitus do tipo 2: um estudo in silico, in vitro e in vivo . 2023. Tese (Doutorado em Farmacologia) – Faculdade de Medicina, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2023. Disponível em: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/71313. Acesso em: 15 mar. 2023.
Resumo: O Diabetes mellitus tipo 2 (DM2) é um dos distúrbios metabólicos mais comuns no mundo, atingindo cerca de 400 milhões de pessoas em todo o globo. Atualmente, o tratamento para o DM2 é realizado com diversas classes de medicamentos, mas não isentas de efeitos adversos, o que limita suas aplicações clínicas. Na busca de novas opções terapêuticas para o tratamento do DM2, os triterpenos pentacíclicos têm se destacado como promissores na regulação da glicemia e do metabolismo lipídico. Este estudo teve como objetivo investigar o efeito do acetato de taraxasterol (ATX), um triterpeno pentacíclico, isolado da Eupatorium ballotaefolium, na resistência à insulina (RI) em células C2C12, 3T3-L1 e HepG2, sendo avaliado a captação de glicose, sinalização da insulina, acúmulo de triglicerídeos e lipídeos intracelulares, estresse oxidativo e acúmulo de glicogênio. Em conjunto, foi avaliado o efeito do ATX em modelo de DM2 induzido por uma combinação de dieta hiperlipídica (DH) e baixas doses de streptozotocina (STZ) em camundongos e seus possíveis mecanismos de ação na RI, produção de glicose e gliconeogênese hepáticos. Adicionalmente, realizou-se análise metabolômica baseada em ressonância magnética nuclear de hidrogênio (RMN-1H) no soro dos animais. Os resultados demonstram que o ATX (12,5 – 50 µM) aumentou a captação de glicose em células C2C12, 3T3-L1 e HepG2 resistentes à insulina, através do aumento da expressão do IRS1, PI3K, Akt, GLUT4m e AMPK. Além disso, o ATX (50 µM) preveniu o processo inflamatório, reduzindo a expressão proteica de JNK e NFκB, também prevenindo a formação de espécies reativas de oxigênio (EROs) e marcadores do estresse oxidativo (DCF-DA, nitrato/nitrito, MDA, GSH, Catalase e SOD). Nas células 3T3-L1, o ATX (12,5 - 50 µM) preveniu a lipólise induzida pelo TNFα, preservando o acúmulo de lipídios e reduzindo as concentrações intracelulares de glicerol por meio da regulação basal da expressão do RNAm de PPARy, HSL, ATGL e perilipina, e da concentração de leptina e adiponectina. No DM2 em camundongos, o tratamento de 4 semanas com ATX (10 e 20 mg/Kg) restaurou a glicemia sustentada observadas nos camundongos diabéticos, além de melhorar parâmetros sanguíneos (TTGI, TTII, glicemia de jejum, insulina, lipídeos, amilase e lipase) e hepáticos (peso, síntese de glicogênio, estresse oxidativo e alterações histopatológicas). O efeito do ATX sobre o DM2, em parte, foi atribuído a sua capacidade de modular vias hepáticas de sinalização da insulina (IRS, PI3K e Akt); produção de glicose (GCK, GyS2 e GSK3β) e gliconeogênese (PEPCK e G6Pase). Além disso, a análise metabolômica mostrou que o efeito do ATX em camundongos diabéticos, ocorre em parte por meio de uma via metabólica relacionada à glicose com redução da α e β glicose e aumento da concentração do ácido acético, podendo está relacionado a redução do apetite, ativação da AMPK e redução de genes gliconeogênicos e lipogênicos. Estes achados sugerem que o ATX possui um potencial antidiabético, modulando vias centrais de sinalização da insulina, metabolismo de carboidratos e lipídeos.
Abstract: Type 2 Diabetes Mellitus (T2DM) is one of the most common metabolic disorders in the world, affecting about 400 million people across the globe. Currently, treatment for T2DM is carried out with several classes of drugs, but they are not free of adverse effects, which limits their clinical applications. In the search for new therapeutic options for the treatment of T2DM, pentacyclic triterpenes have been highlighted as promising in the regulation of glycemia and lipid metabolism. This study aimed to investigate the effect of taraxasterol acetate (TXA), a pentacyclic triterpene, isolated from Eupatorium ballotaefolium, on insulin resistance (IR) in C2C12, 3T3-L1 and HepG2 cells, evaluating glucose uptake, signaling of insulin, accumulation of triglycerides and intracellular lipids, oxidative stress and accumulation of glycogen. Together, the effect of TXA in a model of T2DM induced by a combination of a high-fat diet (HFD) and low doses of streptozotocin (STZ) in mice and its possible mechanisms of action on IR, glucose production and hepatic gluconeogenesis was evaluated. Additionally, a metabolomics analysis based on hydrogen nuclear magnetic resonance (1H-NMR) was carried out in the animals' serum. The results demonstrate that TXA (12.5 – 50 µM) increased glucose uptake in insulin resistant C2C12, 3T3-L1 and HepG2 cells by increasing the expression of IRS1, PI3K, Akt, mGLUT4 and AMPK. In addition, TXA (50 µM) prevented the inflammatory process, reducing the protein expression of JNK and NFκB, also preventing the formation of reactive oxygen species (ROS) and markers of oxidative stress (DCF-DA, nitrate/nitrite, MDA, GSH, catalase and SOD). In 3T3-L1 cells, TXA (12.5 - 50 µM) prevented TNFα-induced lipolysis, preserving lipid accumulation and reducing intracellular glycerol concentrations through basal regulation of PPARy, HSL, ATGL and perilipin mRNA expression, and the concentration of leptin and adiponectin. In T2DM in mice, the 4-week treatment with TXA (10 and 20 mg/Kg) restored the sustained glycemia observed in diabetic mice, in addition to improving blood parameters (IGTT, IITT, fasting glycemia, insulin, lipids, amylase and lipase) and liver (weight, glycogen synthesis, oxidative stress and histopathological changes). The effect of TXA on T2DM has, in part, been attributed to its ability to modulate hepatic insulin signaling pathways (IRS, PI3K and Akt); glucose production (GCK, GyS2 and GSK3β) and gluconeogenesis (PEPCK and G6Pase). In addition, metabolomic analysis showed that the effect of TXA in diabetic mice occurs in part through a glucose-related metabolic pathway with reduced α and β glucose and increased acetic acid concentration, which may be related to reduced appetite, AMPK activation and reduction of gluconeogenic and lipogenic genes. These findings suggest that TXA has an antidiabetic potential, modulating central insulin signaling pathways, carbohydrate and lipid metabolism.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/71313
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