Brain insulin resistance and Alzheimer's disease: a systematic review / Resistência insulínica cerebral e a doença de Alzheimer: uma revisão sistemática

ABSTRACT. The disability of cells to react to insulin, causing glucose intolerance and hyperglycemia, is referred to as insulin resistance. This clinical condition, which has been well-researched in organs such as adipose tissue, muscle, and liver, has been linked to neurodegenerative diseases like Alzheimer's disease (AD) when it occurs in the brain. Objective: The authors aimed to gather data from the current literature on brain insulin resistance (BIR) and its likely repercussions on neurodegenerative disorders, more specifically AD, through a systematic review. Methods: A comprehensive search was conducted in multiple medical databases, including the Cochrane Central Register of Controlled Trials, EMBASE, Medical Literature Analysis and Retrieval System Online (Medline), and PubMed®, employing the descriptors: "insulin resistance", "brain insulin resistance", "Alzheimer's disease", "neurodegeneration", and "cognition". The authors focused their search on English-language studies published between 2000 and 2023 that investigated the influence of BIR on neurodegenerative disorders or offered insights into BIR's underlying mechanisms. Seventeen studies that met the inclusion criteria were selected. Results: The results indicate that BIR is a phenomenon observed in a variety of neurodegenerative disorders, including AD. Studies suggest that impaired glucose utilization and uptake, reduced adenosine triphosphate (ATP) production, and synaptic plasticity changes caused by BIR are linked to cognitive problems. However, conflicting results were observed regarding the association between AD and BIR, with some studies suggesting no association. Conclusion: Based on the evaluated studies, it can be concluded that the association between AD and BIR remains inconclusive, and additional research is needed to elucidate this relationship.

RESUMO. A incapacidade das células de reagir à insulina, ocasionando intolerância à glicose e hiperglicemia, é chamada de resistência à insulina. Essa condição clínica, que tem sido bem pesquisada em órgãos como tecido adiposo, músculo e fígado, tem sido associada às doenças neurodegenerativas como a doença de Alzheimer (DA) quando ocorre no cérebro. Objetivo: O objetivo dos autores foi reunir os dados da literatura atual sobre a resistência insulínica cerebral (RIC) e sua provável repercussão em doenças neurodegenerativas, mais especificamente na DA, por meio de uma revisão sistemática da literatura. Métodos: Foi realizada uma pesquisa abrangente em vários bancos de dados médicos, incluindo o Cochrane Central Register of Controlled Trials, EMBASE, Medical Literature Analysis and Retrieval System Online (Medline) e PubMed, empregando os descritores: "resistência à insulina", "resistência insulínica cerebral", "doença de Alzheimer", "neurodegeneração" e "cognição". Os autores concentraram sua busca em estudos no idioma inglês publicados entre 2000 e 2023 que investigaram a influência da RIC em distúrbios neurodegenerativos ou ofereceram insights sobre os mecanismos subjacentes da RIC. Dezessete estudos que atenderam aos critérios de inclusão foram selecionados. Resultados: Os resultados demonstram que a RIC é um fenômeno observado em uma variedade de doenças neurodegenerativas, incluindo a DA. Estudos sugerem que a utilização e captação prejudicadas de glicose, a produção reduzida de trifosfato de adenosina (ATP) e as alterações na plasticidade sinápticas causadas pela RIC estão ligadas a problemas cognitivos. No entanto, foram observados resultados conflitantes com relação à associação entre DA e RIC, com alguns estudos sugerindo nenhuma associação. Conclusão: Com base nos estudos avaliados, pode-se concluir que a associação entre DA e RIC ainda é inconclusiva, e pesquisas adicionais são necessárias para elucidar essa relação.

A conexão entre ácidos biliares e diabetes mellitus tipo 2 - Uma revisão / The connection between bile acids and type 2 diabetes mellitus - a review

ABSTRACT Background: Bile acids (BAs) are steroid molecules synthesized exclusively in the liver, being end products of cholesterol catabolism. BAs are known to be involved in several metabolic alterations, including metabolic syndrome and type 2 diabetes mellitus (DM2). DM2 is a chronic degenerative disease characterized by insulin resistance, insulin deficiency due to insufficient production of pancreatic ß-cells, and elevated serum glucose levels leading to multiple complications. Objective: The objective of this study is to investigate the role of BAs in the pathophysiology of DM2, highlighting the possibilities in the development of therapeutic procedures targeting BAs as an optional pathway in the treatment of DM2. Methods: The research was carried out through narrative review and publications on the relationship between BAs and DM2. The databases used for the search include PubMed, Scopus, and Web of Science. The keywords used for the search include bile acids, type 2 diabetes mellitus, metabolic syndrome, and metabolic disorders. Results: The studies have reported the involvement of BAs in the pathophysiology of DM2. BAs act as a ligand for the nuclear farnesoid X receptor, regulating glucose metabolism, lipid metabolism, and cellular energy production. Additionally, BAs modulate the production, elimination, and mobilization of BAs through the farnesoid X receptor. BAs also act as a signaling pathway through Takeda G protein-coupled receptor 5, further contributing to metabolic regulation. These findings suggest that targeting BAs may offer a novel therapeutic approach in the treatment of DM2. Conclusion: This study highlights the important role of BAs in DM2, specifically through their interactions with key metabolic pathways. Targeting BAs may represent an innovative and effective approach to the treatment of DM2.

RESUMO Contexto: Os ácidos biliares (ABs) são moléculas esteróides sintetizadas exclusivamente no fígado, sendo produtos finais do catabolismo do colesterol. Os ABs são conhecidos por estarem envolvidos em várias alterações metabólicas, incluindo a síndrome metabólica e o diabetes mellitus tipo 2 (DM2). A DM2 é uma doença crônica degenerativa caracterizada pela resistência insulínica, deficiência de insulina devido à produção insuficiente de células ß pancreáticas e hiperglicemia levando a múltiplas complicações. Objetivo: O objetivo deste estudo é investigar o papel dos ABs na fisiopatologia da DM2, destacando as possibilidades no desenvolvimento de procedimentos terapêuticos visando os ABs como uma via opcional no tratamento da DM2. Métodos: A pesquisa foi realizada por meio de revisão narrativa e publicações sobre a relação entre ABs e DM2. As bases de dados usadas para a pesquisa incluem PubMed, Scopus e Web of Science. As palavras-chave usadas para a pesquisa incluíram: ácidos biliares, diabetes mellitus tipo 2, síndrome metabólica e distúrbios metabólicos. Resultados: Os estudos relataram o envolvimento dos ABs na fisiopatologia da DM2. Os ABs atuam como ligantes para o receptor nuclear farnesoide X, regulando o metabolismo da glicose, metabolismo lipídico e produção de energia celular. Além disso, os ABs regulam a produção, eliminação e mobilização de ABs através do receptor farnesoide X. Os ABs também atuam como uma via de sinalização através do receptor acoplado à proteína G Takeda 5, contribuindo ainda mais para a regulação metabólica. Esses achados sugerem que o ABs pode oferecer uma nova abordagem terapêutica no tratamento da DM2. Conclusão: Este estudo destaca o papel importante do ABs na DM2, especificamente por meio de suas interações com vias metabólicas-chave. O redirecionamento ao ABs pode representar uma abordagem inovadora e eficaz para o tratamento da DM2.

Associação entre a doença pancreática gordurosa não alcoólica e o índice triglicérides/glicose / Association between nonalcoholic fatty pancreatic disease and triglyceride/glucose index

ABSTRACT Background: Nonalcoholic fatty pancreatic disease (NAFPD) is an increase of fat in the pancreas, and has an important association with insulin resistance (IR) and type 2 diabetes mellitus. Research has confirmed that the triglyceridemia/glycemia (TyG) index determines IR as much as does the hyperinsulinemic-euglycemic clamp assessment as the homeostasis model testing of IR (HOMA-IR). Objective: To eva­luate the association between degree of NAFPD and TyG index. Methods: In 72 patients undergoing ultrasound of abdomen with a diagnosis of NAFPD, insulin, glucose, and triglycerides levels were evaluated. The HOMA-IR and TyG indexes were used as a reference for IR. The degrees of NAFPD and the TyG index were presented through the receiver operating characteristics (ROC) curves in order to evaluate the association between different degrees of NAFPD, and the correlation of NAFPD with HOMA-IR was also evaluated. Results: There was a statistically significant correlation between the degree of NAFPD and the TyG index. The AUROC curve for the TyG index for predicting the degree of NADPD was 0.855 (0.840-0.865). The intensity-adjusted probabilities of the degree of NAFPD were more strongly associated with TyG values when compared with HOMA-IR. Conclusion: In this study the TyG index correlated positively with the degree of NAFPD, performing better than HOMA-IR.

RESUMO Contexto: A doença pancreática gordurosa não alcoólica (DPGNA) é um aumento de gordura pancreática, e tem uma importante associação com a resistência à insulina (RI) e com diabetes mellitus tipo 2. Pesquisas confirmaram que o índice triglicérides/glicemia (TyG) determina a RI tanto quanto a avaliação da clamp hiperinsulinêmico-euglicêmico como o teste do modelo de homeostasia da RI (HOMA-IR). Objetivo: Avaliar a associação entre o grau de DPGNA e o índice TyG. Métodos: Em 72 pacientes submetidos a ultrassonografia do abdome com diagnóstico de DPGNA, foram avaliados os níveis de insulina, glicose e triglicérides. Os índices HOMA-IR e TyG foram usados como referência para RI. Os graus de DGPNA e o índice TyG foram apresentados através da curva ROC com o objetivo de avaliar a associação entre diferentes graus de DPGNA, e a correlação do DGPNA com o HOMA-IR também foi avaliada. Resultados: Houve uma correlação estatisticamente significativa entre o grau de DPGNA e o índice TyG. A curva AUROC para o índice TyG para prever o grau do NADPD foi 0,855 (0,840-0,865). As probabilidades ajustadas de intensidade do grau de NAFPD foram mais fortemente associadas aos valores de TyG quando comparadas com o HOMA-IR. Conclusão: Neste estudo, o índice TyG correlacionou-se positivamente com o grau de DPGNA, tendo um desempenho melhor que o índice HOMA-IR.

3D-Structural Characterization of MicroRNA Expressed in Leprosy / Caracterização Estrutural em 3D de MicroRNAs Expressos na Hanseníase

Introduction: Hansen's disease, or leprosy is caused by Mycobacterium leprae (M. leprae), is a major public health problem in developing countries, and affecting the skin and peripheral nerves. However, M. leprae can also affect bone tissue, mucous membranes, liver, eyes, and testicles, producing a variety of clinical phenotypes. MicroRNAs (miRNAs) have been expressed in the various clinical forms of leprosy and could potentially be used for its diagnosis. Objective: in silico design of the molecular structure of miRNAs expressed in leprosy. Methodology: we performed a nucleotide sequence search of 17 miRNAs expressed in leprosy, designing in silico the molecular structure of the following miRNAs: miRNA-26a, miRNA-27a, miRNA-27b, miRNA-29c, miRNA-34c, miRNA-92a-1, miRNA- 99a-2, miRNA-101-1, miRNA-101-2, miRNA-125b-1, miRNA-196b, miRNA-425-5p, miRNA-452, miRNA-455, miRNA-502, miRNA-539, and miRNA-660. We extracted the nucleotides were from the GenBank of National Center for Biotechnology Information genetic sequence database. We aligned the extracted sequences with the RNA Folding Form, and the three-dimensional molecular structure design was performed with the RNAComposer. Results: we demonstrate the nucleotide sequences, and molecular structure projection of miRNAs expressed in leprosy, and produces a tutorial on the molecular model of the 17 miRNAs expressed in leprosy through in silico projection processing of their molecular structures. Conclusion: we demonstrate in silico design of selected molecular structures of 17 miRNAs expressed in leprosy through computational biology.

Introdução: a doença de Hansen, ou hanseníase é causada pelo Mycobacterium leprae (M. leprae), é um grande problema de saúde pública nos países em desenvolvimento e afeta, a pele e os nervos periféricos. Entretanto, o M. leprae também pode comprometer o tecido ósseo, membranas mucosas, fígado, olhos e testículos, produzindo uma variedade de fenótipos clínicos. MicroRNAs (miRNAs) têm sido expressos nas várias formas clínicas da hanseníase e podem ser potencialmente utilizados para seu diagnóstico. Objetivo: objetivou-se com esse experimento modelar computacionalmente a estrutura molecular dos miRNAs expressos na hanseníase. Metodologia: realizou-se como metodologia uma pesquisa das sequências nucleotídicas de 17 miRNAs expressos na hanseníase, desenhando em modelo computacional a estrutura molecular dos seguintes miRNAs: miRNA-26a, miRNA-27a, miRNA-27b, miRNA- 29c, miRNA-34c, miRNA-92a-1, miRNA-99a-2, miRNA-101-1, miRNA-101-2, miRNA-125b-1, miRNA-196b, miRNA-425-5p, miRNA-452, miRNA-455, miRNA-502, miRNA-539, e miRNA-660. Extraiu-se os nucleotídeos do banco de dados do GenBank of National Center for Biotechnology Information . Alinhou-se as sequências extraídas com o RNA Folding Form, e o projeto da estrutura molecular tridimensional foi realizado com o RNAComposer. Resultados: demonstrou-se como resultados as sequências dos nucleotídeos e a projeção da estrutura molecular dos miRNAs expressos na hanseníase, e produzimos um tutorial sobre o modelo molecular dos 17 miRNAs expressos em hanseníase através do processamento de suas estruturas moleculares em projeção computacional. Conclusão: foi demonstrado computacionalmente o projeto de estruturas moleculares selecionadas de 17 miRNAs expressos em hanseníase através da biologia computacional.

Myocardial insulin resistance and systemic arterial hypertension / Resistência insulinica miocárdica e hipertensão arterial sistêmica

Background: Low availability of Glut-4 transporters in the sarcolemma of cardiac cells characterizes myocardial insulin resistance (MIR), which is triggered separately from generalized insulin resistance. Insulin receptors are quite evident in the heart muscle and vessels, and mitochondrial activity performs a significant role in MIR preserving cellular homeostasis through cell reproduction, cells livelihoods, and energy generation. Objective: To evaluate the MIR mechanism and its association with hypertension by signaling pathways design. Methods: PubMed database was employed to search for reviews publications with MIR. The referenced data of the signaling pathway was chosen by aggregating references from the Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) database. A signaling pathway was designed based on MIR research manuscripts, where we show several mechanisms included in the MIR. The KEGG server was employed to exploit the interrelationship protein-protein, and elaborate signaling pathway diagram. The signaling pathway mapping was carried out with PathVisio software. Results: We selected 42 articles from a total of 450 articles in the PubMed database that presented a significant association between the terms "insulin resistance myocardial" AND "signaling pathway" AND "systemic arterial hypertension". Founded on database-validated research papers, we chose well-founded pathways and we succeeded in representative description of these pathways. The reproduction contigs taken from the KEGG database designed the signaling pathway of the bio-molecules that lead to MIR. Thus, the acting among multiple mechanisms releases factors that participate in the development of MIR. Conclusion: The interaction among various mechanisms and molecular interactions are important factors in developing MIR (AU).

Introdução: A baixa disponibilidade de transportadores Glut-4 no sarcolema das células cardíacas caracteriza a resistência à insulina miocárdica (MIR), que é desencadeada separadamente da resistência generalizada à insulina. Os receptores de insulina são bastante evidentes no músculo cardíaco e nos vasos, e a atividade mitocondrial desempenha uma função significativa no MIR, preservando a homeostase celular pela reprodução celular, subsistência das células e geração de energia. Objetivo: Avaliar o mecanismo MIR e sua associação com hipertensão por meio do desenho de vias de sinalização. Métodos: A base de dados PubMed foi empregada para pesquisar publicações de revisões com MIR. Os dados referenciados da via de sinalização foram escolhidos agregando referências do banco de dados Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG). Uma via de sinalização foi projetada com base em manuscritos de pesquisa MIR, onde mostramos vários mecanismos incluídos no MIR. O servidor KEGG foi empregado para explorar a inter-relação proteína-proteína e elaborar o diagrama de vias de sinalização. O mapeamento das vias de sinalização foi realizado com o software PathVisio. Resultados: Foram selecionados 42 artigos de um total de 450 artigos na base de dados PubMed que apresentavam associação significativa entre os termos "insulin resistance miocárdio" AND "signalingway" AND "systemic arterial hypertension". Com base em trabalhos de pesquisa validados por banco de dados, escolhemos caminhos bem fundamentados e conseguimos uma descrição representativa desses caminhos. Os contigs de reprodução retirados do banco de dados KEGG desenharam a via de sinalização das biomoléculas que levam ao MIR. Assim, a atuação entre múltiplos mecanismos libera fatores que participam do desenvolvimento da MIR. Conclusão: A interação entre vários mecanismos e interações moleculares são fatores importantes no desenvolvimento de MIR (AU).