Efeito da suplementação com castanha-do-brasil ( Bertholletia excelsa H.B.K. ) na expressão gênica de citocinas inflamatórias e sua relação com o estresse oxidativo em pacientes com diabetes mellitus tipo 1 / Effect of supplementation with Brazil nuts ( Bertholletia excelsa H.B.K. ) on gene expression of inflammatory cytokines and its relationship to oxidative stress in patients with type 1 diabetes mellitus

RESUMO

Diversas hipóteses têm sido sugeridas para atividade anti-inflamatória do mineral selênio, tais como, efeito inibitório da enzima óxido nítrico sintase induzível e inibição da via de ativação do NFκB. Associado a esse aspecto, o selênio faz parte do sistema de defesa antioxidante como parte da enzima glutationa peroxidase (GPx), reduzindo as concentrações de espécies reativas, e consequentemente, atenuando o estresse oxidativo. Assim, este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito da suplementação com castanha-do-brasil (Bertholletia excelsa H.B.K.), fonte dietética de selênio, na expressão gênica de citocinas inflamatórias e sua relação com o estresse oxidativo em pacientes com diabetes mellitus tipo 1. Inicialmente foi realizada a caracterização da composição de macronutrientes, teor de selênio e de fenólicos totais presentes nas castanhas-do-brasil utilizadas neste estudo. A atividade antioxidante in vitro foi realizada nas frações ricas em ácidos fenólicos (ácidos fenólicos livres-AFL, ácidos fenólicos solúveis-AFS e ácidos fenólicos insolúveis-AFI) extraídas das castanhas desengorduradas pelos métodos de DPPH, capacidade redutora, ß-caroteno/ácido linoléico e inibição da peroxidação espontânea. O estudo com pacientes diabéticos foi de natureza longitudinal. Foram avaliados 70 pacientes com diabetes mellitus tipo 1, com idade média de 15 anos, atendidos no Setor de Endocrinologia Pediátrica da Universidade Federal de São Paulo. Foram constituídos dois grupos experimentais, um (35 pacientes - grupo suplementado - SDM) que recebeu a suplementação de 2,5 g de castanha-do-brasil por dia, durante sessenta dias, e o outro (35 pacientes - grupo controle - CDM) que não recebeu a suplementação. Foi realizada avaliação da composição corporal e do consumo alimentar. Além disso, foram avaliados os parâmetros bioquímicos relativos ao status de selênio, perfil lipídico, controle glicêmico (glicose e HbA1C), atividade da GPx e SOD, MDA, LDL(-), 8-isoprostanos e os níveis circulantes de IL-6, TNF-α, PCR, fibrinogênio, VCAM, ICAM, PAI-1 e MCP-1. A expressão gênica da GPx1, ICAM, COX-2, MCP-1, IL-7 e TNF- α foi determinada por PCR em tempo real. Verificou-se alta concentração de selênio na castanha in natura (115,53 µg/g) e alto conteúdo de lipídios. Entre as frações, a AFL apresentou a maior quantidade de compostos fenólicos, seguida da AFS e AFI. Esses compostos estão relacionados com a capacidade antioxidante observada nessas amostras por mecanismos distintos. Os pacientes com diabetes mellitus tipo 1 apresentaram baixo consumo de selênio, e após a intervenção com a castanha-do-brasil, o consumo aumentou significativamente. Em relação ao status de selênio, houve aumento estatisticamente significativo (p<0,05) na concentração de selênio no plasma, eritrócitos e urina após a intervenção com a castanha-do-brasil. A suplementação não foi capaz de modificar positivamente os marcadores de estresse oxidativo, com exceção da atividade da GPx no sangue total, a qual teve sua atividade aumentada em ambos os grupos após o período de intervenção. Após o consumo da castanha-do-brasil, houve redução nas concentrações de ICAM e PAI-1, no entanto, os demais marcadores inflamatórios, tanto os bioquímicos quanto os de expressão gênica, não foram alterados com a suplementação. A castanha-do-brasil, além de ser uma boa fonte de selênio, apresenta quantidades elevadas de compostos fenólicos e expressiva atividade antioxidante in vitro. A suplementação com a castanha-do-brasil mostrou-se efetiva em melhorar o estado nutricional relativo ao selênio dos pacientes com diabetes mellitus tipo 1, sem no entanto, reduzir as concentrações dos marcadores de estresse oxidativo e de inflamação (com exceção da ICAM e PAI-1) nas condições estudadas

ABSTRACT

Several mechanisms have been suggested for the anti-inflammatory activity of selenium, including inhibition of inducible nitric oxide synthase and inhibition of NFkB activation. In this regard, selenium, as an integral constituent of glutathione peroxidase (GPx), a key enzyme in antioxidant defense systems, plays an important role in reducing the concentrations of reactive species, and, consequently, in attenuating oxidative stress. This work aimed to evaluate the effect of supplementation with Brazil nuts (Bertholletia excels HBK), dietary sources of selenium, over gene expression of inflammatory cytokines and its relationship to oxidative stress in patients with type 1 diabetes mellitus. Initially, the composition of macronutrients and the contents of selenium and phenolic compounds in the Brazil nuts used in this study were characterized. In vitro antioxidant activity of three phenolic acid-rich fractions from the defatted nuts (free phenolic acids - FPA, soluble phenolic acids - SPA and insoluble phenolic acids - IPA) was assessed by the following methods: DPPH, reducing power, ß-carotene/linoleic acid and inhibition of spontaneous peroxidation. Seventy type 1 diabetic individuals, at an average age of 15 years old, either patients attending the Division of Pediatric Endocrinology of the Federal University of Sao Paulo or patients being assisted by local non-governmental organizations (NGOs) for diabetes, were followed longitudinally for two months. They were divided into two experimental groups group 1 (n=35, supplemented with 2.5 g Brazil nuts a day for sixty days, SDM) and control group (n=35, non-supplemented, CDM). Body composition and dietary intake were monitored. The biochemical parameters related to selenium status, lipid profile, glycemic control (glucose and HbA1C), activities of GPx and SOD, MDA, LDL(-), 8-isoprostanes and circulating levels of IL-6, TNF-α, CRP, fibrinogen, VCAM-1, ICAM-1, PAI-1 and MCP-1 were also evaluated. Gene expression of GPx1, ICAM, COX-2, MCP-1, IL-6 and TNF-α was determined by real time PCR. Non-processed Brazil nuts were found to be rich in selenium (115.5 µg.g-1) and to have high lipid content. Of the phenolic fractions studied, the FPA fraction showed the highest levels of phenolic compounds, followed by SPA and IPA. The phenolic content of the fractions was related to the antioxidant capacity, regardless of the method used for determination. The previously low intake of selenium by the type 1 diabetic patients studied increased significantly following supplementation with Brazil nuts. Selenium concentration in plasma, erythrocytes and urine showed a statistically significant increase (p<0.05) after intervention. Apart from a greater GPx activity in whole blood, observed in both groups, no other positive changes in oxidative stress markers were noted after the 2 month-supplementation. The consumption of Brazil nuts led to reductions in ICAM-1 and PAI-1 levels. However, other inflammatory markers were not affected by supplementation. As well as being rich sources of selenium, Brazil nuts also have great quantities of phenolic compounds and display significant in vitro antioxidant activity. Supplementation with Brazil nuts was shown to be effective in improving the nutritional status of selenium in patients with type 1 diabetes; however, it did not succeed in reducing any oxidative stress and inflammation marker levels, other than ICAM and PAI-1 levels, under the conditions studied