Avaliação do mecanismo epigenético por metilação do DNA e da expressão de GLUT4 em tecido muscular esquelético de ratos adultos, proles de ratas com doença periodontal / Evaluation of the epigenetic mechanism by DNA methylation and GLUT4 expression in skeletal muscle tissue of adult rats, prole of rats with periodontal disease

RESUMO

Atualmente, está bem estabelecido que o ambiente fetal está ligado à saúde materna, e estímulos ou agressões anormais durante a vida intra-uterina podem resultar em mudanças na fisiologia e metabolismo da prole, aumentando o risco de doenças na vida adulta. Tal fenômeno é conhecido como programação fetal. Alterações na metilação do DNA e expressão gênica são consideradas mecanismos moleculares responsáveis por esta programação. Estudos anteriores demonstraram que a doença periodontal (DP) materna promove resistência insulínica, aumento nas concentrações plasmáticas de citocinas, redução do conteúdo de GLUT4 e do seu índice de translocação para membrana plasmática em sua prole adulta. E citocinas, como por exemplo, o TNF-α, têm sido relacionadas com a redução da expressão de GLUT4 por meio da ativação do fator de transcrição nuclear κappa B (NF-κB). Além disso, esta citocina pode estimular algumas serinas quinases, incluindo IκB quinase (IKK), c-Jun amino-terminal kinase (JNK) e quinases reguladas por sinais extracelulares (ERKs) que estão envolvidas na resistência insulínica. Tais achados evidenciam a necessidade de realizar mais estudos para verificar os mecanismos envolvidos nestas alterações. Portanto, os objetivos do presente estudo foram avaliar em ratos adultos, proles de ratas com DP 1) massa corpórea ao longo de 75 dias de idade; 2) glicemia e insulinemia; 3) expressão do RNAm da proteína transportadora de glicose GLUT4 e do IRS1 em muscular esquelético gastrocnêmio (MG); 4) o grau de metilação do DNA na região promotora do gene do GLUT4 em MG; 5) fosforilação das proteínas JNK, IKKα/ß, ERK 1/2, NF-κBp65 e NF-κBp50 e seus conteúdos totais em MG; 6) conteúdo total de TNF-α em MG. As ratas foram divididas em dois grupos 1) com doença periodontal (DP), no qual esta doença foi induzida por meio de ligadura com fio de seda ao redor do 1º molar inferior; 2) ratas controle (CN). Após 7 dias da colocação da ligadura, as ratas de ambos os grupos foram colocadas para acasalamento, verificou-se diariamente, por esfregaço vaginal, o dia da copulação. As ratas prenhas foram separadas em caixas individuais. Quando os filhotes machos destas ratas completaram 75 dias, realizaram-se os experimentos 1) glicemia e insulinemia; 2) expressão do RNAm do GLUT4 e do IRS1 em MG; 3) o grau de metilação do DNA na região promotora do gene do GLUT4 em MG; 4) fosforilação das proteínas JNK, IKKα/ß, ERK 1/2, NF-κBp65 e NF-κBp50 e seus conteúdos totais em MG; 5) conteúdo total de TNF-α em MG. Os resultados demonstraram que a doença periodontal materna promove na sua prole adulta baixo peso ao nascimento (BPN), resistência insulínica, aumento do conteúdo total de TNF-α em MG, aumento do grau de fosforilação de IKKα/ß, ERK 1/2, NF-κBp65 (grau de fosforilação e conteúdo) e NF-κBp50 em MG, diminuição na expressão gênica da proteína transportadora de glicose GLUT4 e aumento na expressão gênica do IRS1; porém não promove nessa prole alteração no grau de metilação do DNA na região promotora do gene do GLUT4, e no grau de fosforilação da proteína JNK em MG. Portanto, este estudo é de fundamental importância para o entendimento de alguns dos mecanismos envolvidos na relação entre a doença periodontal materna e resistência à insulina na prole adulta. Além disso, mostra que a saúde bucal materna ideal pode ajudar a prevenir doenças futuras na prole adulta(AU)

ABSTRACT

It is well established that the fetal environment is linked to maternal health, and abnormal stimuli or aggressions during intrauterine life can result in changes in the physiology and metabolism of offspring, increasing the risk of disease in adult life, this phenomenon is known as fetal programming. Changes in DNA methylation and gene expression are considered molecular mechanisms responsible for this programming. Previous studies have demonstrated that maternal periodontal disease (PD) promotes insulin resistance, increased plasma concentrations of cytokines, reduced GLUT4 content and its plasma membrane translocation index in its adult offspring. And cytokines, such as TNF-α, have been linked to reduced GLUT4 expression through the activation of nuclear transcription factor kappa B (NF-κB). In addition, this cytokine can stimulate some serine kinases including IκB kinase (IKK), c-Jun amino-terminal kinase (JNK) and extracellular signal­regulated kinases (ERKs) that are involved in insulin resistance. These findings evidenced the need for further studies to verify the mechanisms involved in these changes. Therefore, the objectives of the present study were to evaluate in adult rats, offspring of rats with PD 1) birth weight and during the 75 days of age; 2) glycemia and insulinemia; 3) GLUT4 and IRS1 mRNA expression in skeletal muscle gastrocnemius (MG); 4) the degree of DNA methylation in the promoter region of the GLUT4 gene in MG; 5) phosphorylation of JNK, IKKα/ß, ERK 1/2, NF-κBp65 and NF-κBp50 proteins and their total contents in MG; 6) TNF-α content in MG. Female Wistar rats were distributed into a control group and an experimental periodontal disease group, in which the disease is induced by ligation with silk thread around the 1st molar. Seven days after ligature placement, animals from both groups mated and daily vaginal smears were taken to verify the presence of sperm. Pregnant rats were kept in individual cages. The body weights of the offspring were measured once weekly from birth until 75 days of age. When male offspring of these rats completed 75 days, the experiments were performed 1) glycemia and insulinemia; 2) GLUT4 and IRS1 mRNA expression in skeletal muscle gastrocnemius (MG); 3) the degree of DNA methylation in the promoter region of the GLUT4 gene in MG; 4) phosphorylation of JNK, IKKα/ß, ERK 1/2, NF-κBp65 and NF-κBp50 proteins and their total contents in MG; 5) TNF-α content in MG. The results demonstrated that maternal periodontal disease promotes in its adult offspring low birth weight (LBW), insulin resistance, increased TNF-α content in MG, increased IKKα/ß, ERK 1/2, NF-κBp65 (phosphorylation status and content) and NF-κBp50 phosphorylation status in the MG, decrease in gene expression of GLUT4 and increase in IRS1 gene expression; but does not promote in this progeny change in the degree of DNA methylation in the promoter region of the GLUT4 gene, and JNK phosphorylation status in MG. Therefore, this study is of fundamental importance for the understanding of some of the mechanisms involved in the relationship between maternal periodontal disease and insulin resistance in adult offspring. In addition, it shows that ideal maternal oral health can help prevent future illnesses in adult offspring(AU)