RESUMO
Diabetes mellitus (DM) is a non-communicable disease throughout the world in which there is persistently high blood glucose level from the normal range. The diabetes and insulin resistance are mainly responsible for the morbidities and mortalities of humans in the world. This disease is mainly regulated by various enzymes and hormones among which Glycogen synthase kinase-3 (GSK-3) is a principle enzyme and insulin is the key hormone regulating it. The GSK-3, that is the key enzyme is normally showing its actions by various mechanisms that include its phosphorylation, formation of protein complexes, and other cellular distribution and thus it control and directly affects cellular morphology, its growth, mobility and apoptosis of the cell. Disturbances in the action of GSK-3 enzyme may leads to various disease conditions that include insulin resistance leading to diabetes, neurological disease like Alzheimers disease and cancer. Fluoroquinolones are the most common class of drugs that shows dysglycemic effects via interacting with GSK-3 enzyme. Therefore, it is the need of the day to properly understand functions and mechanisms of GSK-3, especially its role in glucose homeostasis via effects on glycogen synthase.
O diabetes mellitus (DM) é uma doença não transmissível em todo o mundo, na qual existe nível glicêmico persistentemente alto em relação à normalidade. O diabetes e a resistência à insulina são os principais responsáveis pelas morbidades e mortalidades de humanos no mundo. Essa doença é regulada principalmente por várias enzimas e hormônios, entre os quais a glicogênio sintase quinase-3 (GSK-3) é uma enzima principal e a insulina é o principal hormônio que a regula. A GSK-3, que é a enzima-chave, normalmente mostra suas ações por vários mecanismos que incluem sua fosforilação, formação de complexos de proteínas e outras distribuições celulares e, portanto, controla e afeta diretamente a morfologia celular, seu crescimento, mobilidade e apoptose do célula. Perturbações na ação da enzima GSK-3 podem levar a várias condições de doença que incluem resistência à insulina que leva ao diabetes, doenças neurológicas como a doença de Alzheimer e câncer. As fluoroquinolonas são a classe mais comum de drogas que apresentam efeitos disglicêmicos por meio da interação com a enzima GSK-3. Portanto, é necessário hoje em dia compreender adequadamente as funções e mecanismos da GSK-3, principalmente seu papel na homeostase da glicose via efeitos na glicogênio sintase.
Assuntos
Humanos , Diabetes Mellitus/enzimologia , Fluoroquinolonas/análise , /análiseRESUMO
Abstract Diabetes mellitus (DM) is a non-communicable disease throughout the world in which there is persistently high blood glucose level from the normal range. The diabetes and insulin resistance are mainly responsible for the morbidities and mortalities of humans in the world. This disease is mainly regulated by various enzymes and hormones among which Glycogen synthase kinase-3 (GSK-3) is a principle enzyme and insulin is the key hormone regulating it. The GSK-3, that is the key enzyme is normally showing its actions by various mechanisms that include its phosphorylation, formation of protein complexes, and other cellular distribution and thus it control and directly affects cellular morphology, its growth, mobility and apoptosis of the cell. Disturbances in the action of GSK-3 enzyme may leads to various disease conditions that include insulin resistance leading to diabetes, neurological disease like Alzheimers disease and cancer. Fluoroquinolones are the most common class of drugs that shows dysglycemic effects via interacting with GSK-3 enzyme. Therefore, it is the need of the day to properly understand functions and mechanisms of GSK-3, especially its role in glucose homeostasis via effects on glycogen synthase.
Resumo O diabetes mellitus (DM) é uma doença não transmissível em todo o mundo, na qual existe nível glicêmico persistentemente alto em relação à normalidade. O diabetes e a resistência à insulina são os principais responsáveis pelas morbidades e mortalidades de humanos no mundo. Essa doença é regulada principalmente por várias enzimas e hormônios, entre os quais a glicogênio sintase quinase-3 (GSK-3) é uma enzima principal e a insulina é o principal hormônio que a regula. A GSK-3, que é a enzima-chave, normalmente mostra suas ações por vários mecanismos que incluem sua fosforilação, formação de complexos de proteínas e outras distribuições celulares e, portanto, controla e afeta diretamente a morfologia celular, seu crescimento, mobilidade e apoptose do célula. Perturbações na ação da enzima GSK-3 podem levar a várias condições de doença que incluem resistência à insulina que leva ao diabetes, doenças neurológicas como a doença de Alzheimer e câncer. As fluoroquinolonas são a classe mais comum de drogas que apresentam efeitos disglicêmicos por meio da interação com a enzima GSK-3. Portanto, é necessário hoje em dia compreender adequadamente as funções e mecanismos da GSK-3, principalmente seu papel na homeostase da glicose via efeitos na glicogênio sintase.
RESUMO
Abstract Diabetes mellitus (DM) is a non-communicable disease throughout the world in which there is persistently high blood glucose level from the normal range. The diabetes and insulin resistance are mainly responsible for the morbidities and mortalities of humans in the world. This disease is mainly regulated by various enzymes and hormones among which Glycogen synthase kinase-3 (GSK-3) is a principle enzyme and insulin is the key hormone regulating it. The GSK-3, that is the key enzyme is normally showing its actions by various mechanisms that include its phosphorylation, formation of protein complexes, and other cellular distribution and thus it control and directly affects cellular morphology, its growth, mobility and apoptosis of the cell. Disturbances in the action of GSK-3 enzyme may leads to various disease conditions that include insulin resistance leading to diabetes, neurological disease like Alzheimer's disease and cancer. Fluoroquinolones are the most common class of drugs that shows dysglycemic effects via interacting with GSK-3 enzyme. Therefore, it is the need of the day to properly understand functions and mechanisms of GSK-3, especially its role in glucose homeostasis via effects on glycogen synthase.
Resumo O diabetes mellitus (DM) é uma doença não transmissível em todo o mundo, na qual existe nível glicêmico persistentemente alto em relação à normalidade. O diabetes e a resistência à insulina são os principais responsáveis pelas morbidades e mortalidades de humanos no mundo. Essa doença é regulada principalmente por várias enzimas e hormônios, entre os quais a glicogênio sintase quinase-3 (GSK-3) é uma enzima principal e a insulina é o principal hormônio que a regula. A GSK-3, que é a enzima-chave, normalmente mostra suas ações por vários mecanismos que incluem sua fosforilação, formação de complexos de proteínas e outras distribuições celulares e, portanto, controla e afeta diretamente a morfologia celular, seu crescimento, mobilidade e apoptose do célula. Perturbações na ação da enzima GSK-3 podem levar a várias condições de doença que incluem resistência à insulina que leva ao diabetes, doenças neurológicas como a doença de Alzheimer e câncer. As fluoroquinolonas são a classe mais comum de drogas que apresentam efeitos disglicêmicos por meio da interação com a enzima GSK-3. Portanto, é necessário hoje em dia compreender adequadamente as funções e mecanismos da GSK-3, principalmente seu papel na homeostase da glicose via efeitos na glicogênio sintase.
Assuntos
Humanos , Resistência à Insulina , Diabetes Mellitus , Quinase 3 da Glicogênio Sintase , Glucose , HomeostaseRESUMO
A incidência da obesidade e do diabetes do tipo 2 tomou proporções epidêmicas nos últimos anos, atingindo bilhões de indivíduos em todo o mundo. A descoberta de formas inovadoras capazes de reduzir as alterações metabólicas associadas a estas doenças é fundamental para minimizar o seu impacto na qualidade de vida da população e na economia dos países. Muitos estudos têm demonstrado que os compostos bioativos de alimentos possuem efeitos benéficos à saúde. O camu-camu e o cupuaçu são frutas nativas da região amazônica com potencial agroeconômico ainda inexplorado, que contêm um grande número de compostos fitoquímicos que podem atuar sobre o metabolismo corporal. Desta forma, o objetivo deste estudo foi verificar os efeitos dos compostos fenólicos de extratos do camu-camu e do cupuaçu no desenvolvimento da obesidade e do diabetes tipo 2 em ensaios in vivo e in vitro, e identificar os possíveis metabólitos envolvidos nestes efeitos. Os extratos ricos em compostos fenólicos da polpa comercial destes frutos foram extraídos em fase sólida, caracterizados por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE/DAD) e avaliados quanto à inibição da atividade de enzimas digestivas in vitro. Os extratos obtidos foram então testados em duas diferentes concentrações (2,25 e 4,5 mg de equivalentes de catequina/Kg de peso corporal para o cupuaçu; 7 e 14 mg de equivalentes de ácido gálico/Kg de peso corporal para o camu camu) em um modelo animal de obesidade e resistência insulínica induzida por dieta com alto teor de lipídios e sacarose em camundongos C57BL/6J. Foram investigados os efeitos destes compostos sobre as homeostases glicídica e lipídica através de análises séricas, testes de tolerância à insulina e à glicose e conteúdo de lipídios hepáticos e fecais. O extrato do camu camu apresentou flavonóis, ácido elágico e elagitaninos em sua composição. A suplementação com o extrato de compostos fenólicos do camu camu reduziu o ganho de peso corporal e diminuiu a intolerância à glicose e à insulina, independente da dose administrada. No entanto, a administração destes extratos não apresentou efeitos sobre o metabolismo lipídico. Estes resultados foram associados a um possível efeito de saciedade, com consequente redução da ingestão da dieta e da glicolipotoxicidade, e com um efeito anti-inflamatório devido à diminuição dos níveis de proteína C reativa. Já o extrato de cupuaçu apresentou flavanóis, flavonas e proantocianidinas em sua composição. A suplementação com o extrato de cupuaçu na maior dose testada melhorou a homeostase da glicose e principalmente dos lipídios, protegendo o tecido hepático dos danos causados pela dieta com alto teor de lipídios e sacarose. Estes efeitos foram associados à inibição de enzimas digestivas, com consequente menor absorção de lipídios provenientes da dieta, reduzindo assim a resistência à insulina no fígado, a hiperglicemia e a dislipidemia. Ainda, foi avaliada a distribuição de metabólitos no trato gastrointestinal de camundongos após a administração aguda do extrato de cupuaçu. Foi possível identificar a complexa mistura de polifenóis presentes no extrato de cupuaçu ao longo do trato gastrointestinal, que posteriormente foi metabolizada pela microbiota. Entre os metabólitos encontrados estão as agliconas hipolaetina e isoscutelareína, e os metabolitos microbianos da epicatequina como o 3,4-diHPP-2-ol e a 5-(3,4-dihidroxiphenil)-γ-valerolactona. De acordo com estes resultados, as diferenças na composição de compostos fenólicos encontradas entre os extratos das duas frutas foram responsáveis pelos diferentes resultados nos protocolos in vivo e a identificação dos metabólitos microbianos possibilita o conhecimento dos compostos possivelmente implicados nos efeitos benéficos. Novos estudos podem contribuir para um melhor entendimento dos mecanismos, bem como quais metabólitos estão associados aos efeitos benéficos que os compostos presentes nestas duas frutas apresentaram neste estudo
The incidence of obesity and type 2 diabetes reached epidemic proportions in recent years, arriving to billions of people around the world. The discovery of innovative ways that can reduce the metabolic abnormalities associated with these diseases is essential to minimize its impact on the population's quality of life and the economy of the countries. Many studies have demonstrated that food bioactive compounds have beneficial health effects. Camu-camu and cupuassu are native fruits of the Amazon region with unexplored agroeconomic potential, which contain a large number of phytochemical compounds that can act on body metabolism. Thus, the objective of this study was verify the effects of phenolic compounds of camu-camu and cupuassu extracts on the development of obesity and type 2 diabetes in vivo and in vitro, and identfy the possible metabolites involved in these effects. The phenolic compound-rich extracts were obtained from commercial frozen fruit pulps by solid phase extraction, characterized by high-performance liquid chromatography (HPLC/DAD) and evaluated for inhibition of digestive enzymes activities in vitro. Then, the extracts were tested at two different doses (2.25 and 4.5 mg catechin equivalents/kg body weight for cupuassu; 7 and 14 mg of gallic acid equivalents/kg body weight for camu camu) in an animal model (C57BL/6J mice) of obesity and insulin resistance induced by high fat high sucrose diet. The effects of extract supplementation on glucose and lipid homeostasis were assessed by serum analysis, insulin and glucose tolerance tests in mice, and contents of fat in liver and fecal samples. Camu camu extract presented flavonols, ellagic acid and ellagitannins in its composition. Supplementation with camu camu phenolic extract reduced weight gain and decreased glucose and insulin intolerance independent of the dose administered. However, no effects on lipid metabolism were found. These findings were associated with a possible effect of satiety with a consequent reduction in energy intake and glicolipotoxicity, and anti-inflammatory properties. Cupuassu extract presented flavanols, flavones and proanthocyanidins in its composition. Supplementation with cupuacu extract at the highest dose improved glucose homeostasis and plasmatic lipid levels, protecting the liver tissue from damage caused by diet rich in lipids and sucrose. These effects were associated with inhibition of digestive enzymes, with consequent lower absorption of lipids from the diet, thereby reducing the insulin resistance in the liver, the hyperglycemia and dyslipidemia. Furthermore, the distribution of metabolites in the gastrointestinal tract of mice was evaluated after acute administration of cupussu extract by HPLC-ESI-QTOF. We identified the complex mixture of polyphenols present in cupuassu extract along the gastrointestinal tract, which was subsequently metabolized by the intestinal microbiota. Among detected metabolites are hypolaetin and isoscutellarein aglycones and microbial metabolites of epicatechin as 3,4-diHPP-2-ol and 5-(3,4-dihydroxyphenyl)-γvalerolactone. According to these results, the differences in the composition of phenolic compounds found between the two fruit extracts were responsible for the different effects in vivo and identification of microbial metabolites enables the knowledge of the compounds potentially implicated in the beneficial effects. New studies can contribute to a better understanding of the metabolism and mechanisms of action