Testosterone and Voluntary Exercise, Alone or Together Increase Cardiac Activation of AKT and ERK1/2 in Diabetic Rats / Testosterona e Exercício Voluntário, Individualmente ou em Conjunto, Aumentam a Ativação Cardíaca de AKT e ERK1/2 em Ratos Diabéticos

Abstract Background: Impaired angiogenesis in cardiac tissue is a major complication of diabetes. Protein kinase B (AKT) and extracellular signal regulated kinase (ERK) signaling pathways play important role during capillary-like network formation in angiogenesis process. Objectives: To determine the effects of testosterone and voluntary exercise on levels of vascularity, phosphorylated Akt (P- AKT) and phosphorylated ERK (P-ERK) in heart tissue of diabetic and castrated diabetic rats. Methods: Type I diabetes was induced by i.p injection of 50 mg/kg of streptozotocin in animals. After 42 days of treatment with testosterone (2mg/kg/day) or voluntary exercise alone or in combination, heart tissue samples were collected and used for histological evaluation and determination of P-AKT and P-ERK levels by ELISA method. Results: Our results showed that either testosterone or exercise increased capillarity, P-AKT, and P-ERK levels in the heart of diabetic rats. Treatment of diabetic rats with testosterone and exercise had a synergistic effect on capillarity, P-AKT, and P-ERK levels in heart. Furthermore, in the castrated diabetes group, capillarity, P-AKT, and P-ERK levels significantly decreased in the heart, whereas either testosterone treatment or exercise training reversed these effects. Also, simultaneous treatment of castrated diabetic rats with testosterone and exercise had an additive effect on P-AKT and P-ERK levels. Conclusion: Our findings suggest that testosterone and exercise alone or together can increase angiogenesis in the heart of diabetic and castrated diabetic rats. The proangiogenesis effects of testosterone and exercise are associated with the enhanced activation of AKT and ERK1/2 in heart tissue.

Resumo Fundamento: Angiogênese prejudicada em tecido cardíaco é uma das principais complicações das diabetes. As vias de sinalização da proteína-quinase B (AKT) e a quinase regulada por sinal extracelular (ERK) exercem um importante papel durante a formação de uma rede similar à capilar no processo de angiogênese. Objetivos: Determinar os efeitos da testosterona e exercícios voluntários sobre os níveis de vascularidade, AKT fosforilada (P- AKT) e ERK fosforilada (P-ERK) sobre o tecido cardíaco de ratos diabéticos e castrados diabéticos. Métodos: A diabetes tipo 1 foi induzida através de injeção intraperitoneal de 50 mg/kg de estreptozotocina em animais. Após 42 dias de tratamento com testosterona (2mg/kg/dia) ou exercícios voluntários, individualmente ou em conjunto, as amostras de tecidos cardíacos foram coletadas e usadas para avaliação histológica e determinação de níveis de P-AKT e P-ERK através do método ELISA. Resultados: Os nossos resultados mostraram que a testosterona ou os exercícios aumentaram a capilaridade, os níveis de P-AKT, e P-ERK nos corações de ratos diabéticos. O tratamento de ratos diabéticos com testosterona e exercícios obteve um efeito sinérgico sobre a capilaridade, níveis de P-AKT, e P-ERK no coração. Além disto, na capilaridade do grupo diabético castrado, os níveis de P-AKT e P-ERK diminuíram significativamente no coração, ao passo que o tratamento com testosterona ou o treinamento com exercícios reverteu tais efeitos. O tratamento simultâneo de ratos diabéticos castrados com testosterona e exercícios obteve um efeito aditivo sobre os níveis de P-AKT e P-ERK. Conclusão: Nossas descobertas sugerem que a testosterona e exercícios, em conjunto ou individualmente, podem aumentar a angiogênese nos corações de ratos diabéticos e castrados diabéticos. Os efeitos favoráveis à angiogênese da testosterona e dos exercícios estão associados à ativação reforçada de AKT e ERK1/2 no tecido cardíaco.

Perda da adesão célula-célula mediada pela E-caderina em câncer colo-retal: vias de sinalização envolvidas

Durante a progressão do câncer colo-retal, alguns eventos são cruciais para iniciar o processo metastático. Estes eventos envolvem a desorganização dos contatos célula-célula, aumento da motilidade e invasividade celular, os quais fazem parte de um programa morfogenético conhecido como transição epitélio-mesenquimal (TEM). A adesão célula-célula é controlada por um sistema de proteínas de membrana, conhecido como complexo juncional apical, o qual é formado pelas junções tight e aderentes. A glicoproteína transmembrana E-caderina é a principal proteína das junções aderentes e desempenha um importante papel na regulação da organização e manutenção da adesão célula-célula, e de sinais intracelulares que medeiam a proliferação e motilidade celular. No entanto, os mecanismos celulares e moleculares que regulam a desorganização das junções aderentes mediada pela Ecaderina, no câncer colo-retal, ainda não estão definidos. No presente estudo usando uma linhagem celular de câncer de cólon humano, Caco-2, foram avaliadas as vias de sinalização envolvidas na perda de adesão célula-célula mediada pela Ecaderina e aumento do potencial migratório causado por TPA e EGF, assim como o envolvimento da Na+/K+-ATPase na desorganização das junções aderentes induzida pela ouabaína. Nossos resultados mostraram que os tratamentos com 200 nM de TPA e 100 ng/mL de EGF causaram desorganização das junções aderentes, e este evento foi modulado de forma diferencial pelas proteínas ERK1/2 e Src. A proteína ERK1/2 participando da modulação nos períodos iniciais dos tratamentos e a proteína Src atuando em resposta tardia. Além disso, o tratamento com estes agentes induziu um aumento da motilidade celular, sendo este efeito revertido pelo tratamento com o inibidor de Src, o PP1. Por outro lado, o tratamento com 10 e 100 μM de ouabaína também causou alterações morfológicas das junções aderentes e redistribuição da E-caderina. Este efeito parece ser modulado pela proteína ERK1/2, considerando o aumento da atividade desta proteína analisado em paralelo. Adicionalmente, foi observado que a ouabaína causou redução dos níveis protéicos a subunidade 1 da Na+/K+-ATPase e um aparente acúmulo citoplasmático da b-mas não da a-catenina. Em conclusão, nossos resultados indicam que a desorganização da adesão célula-célula mediada pela E-caderina, provocada por TPA e EGF, pode ser modulada inicialmente por ERK1/2 e posteriormente pela Src, sendo esta última também responsável pelo aumento da motilidade celular. E, além disso, os experimentos com ouabaína mostraram um papel importante da subunidade b1 da Na+/K+-ATPase na desorganização das junções aderentes e da proteína ERK1/2 como moduladora deste evento. Nossos resultados podem contribuir para o entendimento dos mecanismos que medeiam a desorganização dos contatos célula-célula mediado pela E-caderina e, de forma geral, da progressão do carcinoma colo-retal.

During tumor development, some events are crucial to trigger the metastatic process. These events involve the disassembly of cell-cell contacts, increase of cell motility and invasivity, which are part of a morphogenetic program called epithelial mesenchymal transition (EMT). The cell-cell adhesion is controlled by a system of membrane proteins, known as the apical junctional complex, which is constituted for tight and adherent junctions. The transmembrane glycoprotein E-cadherin is the main adherens junction protein that plays a critical role in the organization and maintenance of cell-cell adhesion, and regulates intracellular signals to mediate cell proliferation and motility. Nevertheless, the cellular and molecular mechanisms that regulate the disassembly of the E-cadherin-mediated adherens junction in colorectal cancer, remain to be defined. In present study, using a human colon cancer cell line, Caco-2, we evaluate cell signaling pathways involved with the disassembly of Ecadherin- mediated cell-cell adhesion and the migratory potential caused by TPA and EGF. Furthermore, the roles of Na+/K+-ATPase on the adherens junction disassembly caused by ouabain, as well as cellular events involved also were analyzed. Our results show that treatment with 200 nM TPA and 100 ng/mL EGF caused adherens junction disruption in an event differentially modulated by ERK1/2 and Src proteins. ERK1/2 protein modulates adherens junction disassembly in early periods of treatment whereas Src protein in a later response. Besides, treatment with these agents induced an increase of cell motility, a process modulated by Src. On the other hand, treatment with 10 and 100 μM ouabain also caused morphological alterations of adherens junction and E-cadherin redistribution, and these events seem to be modulated by ERK1/2, considering the increased activity of this protein analyzed in parallel. Additionally, we observed reduction of protein levels of the Na+/K+-ATPase b1-subunit and apparent accumulation of b-catenin, but not a-catenin at the cytoplasm, after treatment with ouabain. In conclusion, our results indicate that disassembly of E-cadherin-mediated cell-cell adhesion, promoted by TPA and EGF may be initially modulated by ERK1/2 and subsequently by Src. This later protein was also responsible by regulate the increase of cell motility induced by these agents. Furthermore, we showed that ouabain induces adherens junction disassembly concomitantly to decreasing protein levels of the Na+/K+-ATPase b1- subunit, and these events may be modulated by ERK1/2. Our findings may contribute for the understanding of mechanisms that mediate disassembly of E-cadherinmediated cell-cell contacts and of a general manner on the progression of colorectal carcinoma.