Translational research into gut microbiota: new horizons on obesity treatment: updated 2014

Obesity is currently a pandemic of worldwide proportions affecting millions of people. Recent studies have proposed the hypothesis that mechanisms not directly related to the human genome could be involved in the genesis of obesity, due to the fact that, when a population undergoes the same nutritional stress, not all individuals present weight gain related to the diet or become hyperglycemic. The human intestine is colonized by millions of bacteria which form the intestinal flora, known as gut flora. Studies show that lean and overweight human may present a difference in the composition of their intestinal flora; these studies suggest that the intestinal flora could be involved in the development of obesity. Several mechanisms explain the correlation between intestinal flora and obesity. The intestinal flora would increase the energetic extraction of non-digestible polysaccharides. In addition, the lipopolysaccharide from intestinal flora bacteria could trigger a chronic sub-clinical inflammatory process, leading to obesity and diabetes. Another mechanism through which the intestinal flora could lead to obesity would be through the regulation of genes of the host involved in energy storage and expenditure. In the past five years data coming from different sources established causal effects between intestinal microbiota and obesity/insulin resistance, and it is clear that this area will open new avenues of therapeutic to obesity, insulin resistance and DM2.

Translational research into gut microbiota: new horizons in obesity treatment / Pesquisa translacional em microbiota intestinal: novos horizontes no tratamento da obesidade

Obesity is a pandemic which has been rapidly developing for three decades. When a population is submitted to the same nutritional stress, some individuals are less susceptible to diet-induced weight gain and hyperglycemia. This observation suggests that other mechanisms are involved which are not directly related to the human genome. The human gut contains an immense number of microorganisms, collectively known as the microbiota. Evidence that gut microbiota composition can differ between obese and lean humans has led to the speculation that gut microbiota can participate in the pathophysiology of obesity. Different mechanisms have been proposed to explain the link between gut flora and obesity. The first mechanism consists in the role of the gut microbiota to increase energy extraction from indigestible dietary polysaccharides. The second, consists in the role of gut flora to modulate plasma lipopolysaccharide levels which triggers chronic low-grade inflammation leading to obesity and diabetes. A third mechanism proposes that gut microbiota may induce regulation of host genes that modulate how energy is expended and stored. However, further studies are needed to clarify a number of issues related to the relationship between the gut microbiota and obesity.

A obesidade é uma pandemia que afeta milhões de pessoas em todo o mundo. Quando uma população é submetida ao mesmo estresse nutricional, alguns indivíduos são menos suscetíveis ao ganho de peso induzido pela dieta e à hiperglicemia. Essa observação sugere que outros mecanismos não diretamente relacionados ao genoma humano estejam envolvidos. O intestino humano é colonizado por milhões de bactérias, que coletivamente constituem a flora comensal normal. A evidência de que a composição da flora intestinal pode ser diferente em humanos magros e obesos levou à especulação de que a flora intestinal pode participar na fisiopatologia da obesidade. Diferentes mecanismos foram propostos para tentar explicar a correlação entre flora intestinal e obesidade. O primeiro mecanismo consiste no papel da flora intestinal na extração de energia de polissacarídeos não digeríveis. O segundo mecanismo envolve a modulação dos níveis de lipopolissacarídeo pela flora intestinal, o que desencadeia uma inflamação crônica subclínica que acarreta obesidade e diabetes. Um terceiro mecanismo propõe que a flora intestinal pode induzir a regulação de genes do hospedeiro que modulam como a energia é gasta e armazenada. Entretanto, estudos adicionais são necessários para estabelecer o papel da flora intestinal no desenvolvimento da obesidade.

Doenças associadas à resistência à insulina/hiperinsulinemia, não incluídas na síndrome metabólica / Insulin resistance/hyperinsulinemia associated diseases not included in the metabolic syndrome

Nos últimos anos, no Brasil e em países do mundo desenvolvido, a obesidade se tornou um problema de saúde pública mais importante que a desnutrição. Com o aumento de prevalência de obesidade, identificou-se que, além do DM2 e da síndrome metabólica, outras entidades clínicas também estavam associadas à resistência à insulina. Nesta revisão, abordaremos algumas destas alterações, com destaque para a doença hepática gordurosa não alcoólica, mas incluindo também a SOP, a hiperuricemia, a doença renal crônica, a insuficiência cardíaca, alterações cognitivas e câncer.

In the past years, in Brazil and in developed countries, obesity has become a major public health problem. It was identified that besides DM2 and metabolic syndrome other clinical entities were associated with insulin resistance. In this review we describe some of these alterations emphasizing nonalcoholic fatty liver disease, but also including polycistic ovary disease, hyperuricemia, chronic renal failure, heart failure, cognitive decline and cancer.

Vias de sinalizaçäo da insulina / Insulin signalizing ways

A insulina é um hormônio anabólico com efeitos metabólicos potentes. Os eventos que ocorrem após a ligaçäo da insulina säo específicos e estritamente regulados. Definir as etapas que levam à especificidade deste sinal representa um desafio para as pesquisas bioquímicas, todavia podem resultar no desenvolvimento de novas abordagens terapêuticas para pacientes que sofrem de estados de resistência à insulina, inclusive o diabetes tipo 2. O receptor de insulina pertence a uma família de receptores de fatores de crescimento que têm atividade tirosina quinase intrínseca. Após a ligaçäo da insulina o receptor sofre autofosforilaçäo em múltiplos resíduos de tirosina. Isto resulta na ati-vaçäo da quinase do receptor e conseqüente fosforilaçäo em tirosina de um a família de substratos do receptor de insulina (IRS). Deforma similar a outros fatores de crescimento, a insulina usa fosforilaçäo e interações proteína-proteína como ferramentas essenciais para transmitir o sinal. Estas interações proteína-proteína säo fundamentais para transmitir o sinal do receptor em direçäo ao efeito celular final, tais como translocaçäo de vesículas contendo transportadores de glicose (GLUT4) do pool intracelular para a membrana plasmática, ativaçäo da síntese de glicogênio e de proteínas, e transcriçäo de genes específicos.

Resistência à insulina por glicocorticóides: investigaçäo de mecanismos moleculares / Insulin resistence by glucocorticoids: molecular mechanisms investigation

A insulina estimula a atividade tirosina quinase de seu receptor trans-membrana, resultando na fosforilaçao de substratos citosólicos como o IRS-1. Uma vez fosforilado em resíduos tirosina específicos, o IRS-1 se liga e ativa a enzima PI 3-quinase. Estes eventos iniciais sao essenciais para os efeitos biológicos finais da açao insulínica. O tratamento com glucocorticóides está associado a resistência à insulina, mas o mecanismo molecular nao é completamente conhecido. Nesta revisao discutimos o efeito da dexametasona (DEX) nestas etapas iniciais da açao insulínica in vivo, em ratos tratados com DEX por cinco dias e em duas linhagens celulares diferentes também tratadas com esse glicocorticóide. O tratamento com DEX induziu alteraçoes nas etapas iniciais da açao insulínica tanto nos animais quanto em cultura de células. O efeito da DEX observado foi direto em adipócitos, mas mediado pela hiperinsulinemia em tecido hepático do animal. Estes resultados demonstram que a modulaçao do receptor de insulina, do IRS-1 e da PI 3-quinase induzidos por DEX, contribuem para a resistência à insulina nesta situaçao, porém é possível que mecanismos distais à ativaçao da PI 3-quinase também tenham um papel, sugerindo um mecanismo molecular multifatorial para a resistência insulínica do hipercortisolismo.

Glucose induced insulin release in beta-thalassemia heterozygotes

Os genes da beta-globina e insulina estäo localizados no braço curto do cromossomo 11, com evidências de ligaçäo gênica entre os mesmos. estudos recentes demonstraram que na anemia falciformee no trao siclêmico há uma anormalidade na secreçäo de insulina. Com o objetivo de investigar se a beta-talassemia associa-se a uma anormalidade na secreçäo de insulina, foi realizado teste de tolerància à glicose endovenoso (GTT-EV) em 9 pacientes hetrozigotos para beta-talassemia e 15 controles normais. Näo houve diferença significativa entre pacientes e controles quando os níveis de glicose plasmática, em cada tempo do GTT-EV, foram comparados; a velocidade de desaparecimento da glicose também foisemelhante nos dois grupos. Näo houve diferença entre os dois grupos quando comparados os níveis de insulina antes e após a infusäo de glicose. Todos os índices de avaliaçäo da fase rápida de secreçäo de insulina induzida por glicose foram semelhantes nos dois grupos. Os resultados deste trabalho, sugerem que näo há alteraçäo na secreçäo de insulina em pacientes beta-talassemicos, provavelmente porque este defeito seja uma anormalidade independente em ligaçäo gênica com o gene Bs, mas näo com genes da beta-talassemia

Comparaçäo entre os valores de conteúdo de O2 e CO2 determinados pelo método manométrico de Van Slyke e por dados obtidos em analisador automático / Comparison between O2 and CO2 content by Van Slyke manometric method and determination by autoanalyser

As diferenças arteriovenosas de contéudo de O2 e CO2 foram determinadas em 25 pares de amostras de sangue, utilizando-se simultaneamente o método manométrico de Van Slyke e o cálculo de conteúdo desses gases a partir de PO2, PCO2 e saturaçäo de O2 obtidos em analisador automático. Os resultados demonstram que näo houve variaçöes significativas quando comparados os dois métodos, mesmo quando utilizados para cálculo de quociente respiratório e velocidade de oxidaçäo de carboidratos