Effects of a new thiazolidine compound (GQ-11) on tissue repair process in models of insulin resistance and ischemia-reperfusion / Efeitos de um novo derivado tiazolidínico (GQ-11) no processo de reparo tecidual em modelos de resistência à insulina e isquemia-reperfusão

The thiazolidinediones (TZDs) class comprises drugs with hypoglycemic effects, reducing insulin resistance in peripheral tissues. Our group has demonstrated in preliminary in vivo studies that a new TZD, GQ-11, improves insulin resistance as well as modulates cytokines involved in inflammatory process, suggesting an interesting approach for therapeutic alternatives in tissue repair, especially in metabolic decompensation cases, as insulin resistance and ischemia-reperfusion. In this context, the aim of this study was to investigate GQ-11 effects in tissue repair in three different models: insulin resistance in db/db mice, reconstructed human epidermis (RHE) in glycated collagen matrix and ischemia/reperfusion induced by aorta clamping in Wistar rats. In insulin resistance context, GQ-11 treatment upregulated the expression of anti-inflammatory mediators, such as IL-10, TGF-ß and Arg-1, downregulated the expression of pro-inflammatory cytokines both in db/db mice wounds and in macrophage, besides increasing re-epithelization and collagen deposition. In addition, the treatment also induced keratinocytes proliferation and fibroblasts differentiation in RHE. In ischemia-reperfusion model, the same anti-inflammatory effect was observed along with anti-oxidant properties through regulation of enzymes, such as catalase and GPx, as well as by decreasing TBARS formation. Animals imaging by positron emission tomography (PET) indicated significant less 18F-FDG uptake in animal treated with GQ-11 compared to controls, suggesting decrease of the inflammation process related to reperfusion after aorta clamping. Concluding, the dual PPARα/γ agonist GQ-11 has an important antiinflammatory effect, suggesting a new approach to tissue repair management in diabetes and in prevention of ischemia-reperfusion syndrome post-surgery

As tiazolidinadionas (TZDs) compreendem uma classe de fármacos hipoglicemiantes que reduzem a resistência à insulina pelos tecidos periféricos. Dados preliminares in vivo obtidos em nosso grupo de pesquisa mostraram que um dos novos derivados tiazolidínicos, GQ-11, além de aumentar a resposta à insulina, pode inibir citocinas pró-inflamatórias, o que a torna uma alternativa terapêutica promissora no reparo tecidual, em especial, nos casos de descompensação metabólica como ocorre na resistência à insulina e na isquemia/reperfusão. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho foi investigar os efeitos da GQ-11 nas etapas do processo de reparo tecidual em três modelos: resistência à insulina utilizando camundongos db/db, epiderme humana reconstruída em matriz de colágeno glicado e isquemia/reperfusão induzida por clampeamento da aorta em ratos Wistar. No contexto de resistência à insulina, o tratamento com GQ-11 induziu a expressão de mediadores anti-inflamatórios como IL-10, TGF-ß e Arg-1 e diminuiu a expressão de citocinas pró-inflamatórias em lesões de camundongos db/db e em macrófagos, além de aumentar a capacidade de re-epitelização e a deposição de colágeno. Além disso, o tratamento também induziu a proliferação de queratinócitos e a diferenciação de fibroblastos em epiderme humana reconstruída em matriz de colágeno glicado. No modelo de isquemia-reperfusão, o mesmo efeito anti-inflamatório da GQ-11 foi observado ao lado de efeitos anti-oxidantes através da regulação de enzimas como catalase, GPx e diminuição de TBARS. O imageamento dos animais através de tomografia por emissão de pósitrons (PET) demonstrou menor captação de 18F-FDG (18F-fluordesoxiglicose), indicando diminuição do processo inflamatório decorrente da reperfusão pós clampeamento aórtico. Dessa forma, conclui-se que GQ-11, um agonista dual de PPARα/γ, tem efeito anti-inflamatório importante, podendo ser um candidato à fármaco com possível aplicação no reparo tecidual no diabetes e na prevenção da síndrome de isquemia-reperfusão desenvolvida após procedimentos cirúrgicos

Propriedades antiaterogênicas de novas tiazolidino-2, 4-dionas / Antiatherogenic properties of new thiazolidin-2, 4-diones

Tiazolidinadionas (TZDs) são agentes sensibilizadores de insulina que agem por ligação ao receptor gama ativado por proliferador de peroxissomos (PPARγ). Elas têm apresentado efeitos cardioprotetores em humanos e propriedades anti-aterogênicas em modelos animais. Estudos in vitro têm sugerido que esses efeitos anti-aterogênicos da ativação de PPARγ ocorrem por inibição da expressão de genes pro-inflamatórios e por aumentar o efluxo de colesterol via ativação dos receptores LXR-ABCA1. Entretanto, vários efeitos colaterais são associados ao tratamento com as TZDs, tornando necessária a pesquisa por novos compostos desta classe. Neste estudo, 14 novas tiazolidina-2,4- dionas, que são TZDs modificadas por bioisosterismo, foram avaliadas quanto à expressão de fatores aterogênicos e inflamatórios em linhagens de macrófagos J774 e RAW 264.7 e em camundongos com deleção genética para o receptor de LDL (LDLr-/-). Após a avaliação da citotoxicidade em macrófagos, foram eleitas cinco TZDs, denominadas de GQ-11, GQ-97, GQ-177, GQ-145 e LYSO-7. Três destas TZDs (GQ- 145, GQ-177 e LYSO-7) aumentaram significativamente a expressão de RNAm dos fatores de transcrição PPARγ1, PPARγ2 e do receptor CD36, assim como também aumentaram a expressão gênica de ABCA1 em 2.9, 3.5 e 6.7 vezes, respectivamente. Em adição, estas TZDs diminuíram a expressão gênica de iNOS, COX2, VCAM e IL-6 associado a redução na produção de nitritos, mas apenas a LYSO-7 reduziu significativamente a expressão desses genes quando comparada à rosiglitazona (RSG), além de diminuir a expressão da proteína-1 quimiotática para monócitos (MCP-1). No estudo experimental, os camundongos LDLr-/- machos foram alimentados com dieta hipercolesterolêmica por 16 semanas e quatro semanas antes da eutanásia receberam os derivados tiazolidínicos (20 mg/kg/dia) por gavagem. GQ-177 inibiu a progressão da placa aterosclerótica associada à aumento nas concentrações plasmáticas de HDL-C, com elevação na expressão de ABCA1, e redução da via inflamatória CD40-CD40L. LYSO-7 também mostrou inibição da aterogênese associada à redução das concentrações plasmáticas de colesterol total e triacilgliceróis, com diminuição na interação entre CD40-CD40L e expressão de citocinas inflamatórias. A GQ-145 não alterou os níveis plasmáticos dos lipídeos, mas aumentou a expressão de todos os genes pró-aterogênicos e pró-inflamatórios. Adicionalmente, as vias de ativação destas novas TZDs também foram estudadas por ensaio de luciferase, como gene repórter. A GQ-177 induziu ativação de PPARγ e ligação ao seu domínio, enquanto a LYSO-7 estimulou ativação de PPARα e PPARδ. Portanto, conclui-se que as novas TZDs, especialmente a GQ-177 e a LYSO-7, podem apresentar propriedades ateroprotetoras associadas ao transporte reverso de colesterol e aos efeitos antiinflamatórios, e poderiam ser uma alternativa promissora para o tratamento da aterosclerose. Porém, estudos complementares são requeridos para caracterizar as vias de sinalização intracelular, visto que as duas demonstraram ativar diferentes isotipos do fator de transcrição PPAR

Thiazolidinediones (TZDs) are insulin-sensitizing agents that act by binding to peroxisome proliferator-activated receptor-γ (PPARγ). They have been demonstrated to possess cardioprotective effects in humans and antiatherogenic properties in animal models. In vitro studies have also suggested that these antiatherogenic effects of PPARγ activation occur by inhibiting the inflammatory gene expression and by increasing cholesterol efflux via LXR-ABCA1 activation. However, several side effects are associated with TZDs treatment making necessary the search for new compounds. In this study, 14 new thiazolidine-2,4-diones, modified TZDs by bioisosterism, were tested for aterogenic and inflammtary factors in RAW 264.7 macrophages and in low-density lipoprotein receptor-deficient mice. After the citotoxicity evaluation in RAW 264.7 macrophages the TZDs named GQ-11, GQ-97, GQ-177, GQ-145 e LYSO-7 were selected for this study. Three of these TZDs (GQ-177, GQ-145 and LYSO-7) significantly increased the expression of PPARγ1, PPARγ2 and CD36 mRNA, and enhanced the expression of ABCA1 mRNA in 2.9, 3.5 and 6.7 fold, respectively. Moreover, they also significantly decreased the expression of iNOS, COX2, VCAM and IL-6 mRNA in relation to control, and these results are associated to reduction on nitrits concentration. In addition, LYSO-7 significantly reduced the expression of these genes when compared to rosiglitazone, and decreased expression of MCP1 mRNA. In the experimental study, male LDLr-/- mice were fed an atherogenic diet containing 0.5% cholesterol for 16 weeks, and 4 weeks before euthanasia they received TZDs (20mg/kg/ per day) by gavage. GQ-177 treatment inhibited progression of atherosclerotic plaque associated to increased plasma concentrations of HDL-C, with enhance of ABCA1 expression and reduction on CD40-CD40L interaction. LYSO-7 treatment also showed inhibition of the atherogenesis associated to decreased plasma concentrations of total cholesterol and TAG, with reduction on CD40-CD40L pathway and inflammatory cytokines expression.GQ-145 did not alter the lipid plasma levels and increased the expression of all pro-atherogenic and pro-inflammatory genes. Furthermore, the activation of PPARs has also been studied, by luciferase assay as reporter gene. GQ-177 induced activation of PPARγ, whereas LYSO-7 stimulated activation of PPARα and PPARß/δ. Altogether, our data suggest that the new TZDs derivatives, specially GQ- 177 and LYSO-7, may have atheroprotective properties associated with the reverse cholesterol transport and anti-inflammatory effects, and could be a promising alternative for the treatment of atherosclerosis. However, further studies are warranted in order to characterize the pathways of intracellular signaling since both have demonstrated to activate different isotypes of PPAR