Insulin binding characteristics in canine muscle tissue: effects of the estrous cycle phases / Características de ligação da insulina no tecido muscular canino: efeitos da fase do ciclo estral

ABSTRACT

Hormonal fluctuations during the different estrous cycle are a well-recognized cause of insulin resistance in bitches, and little is known about insulin receptor binding or post-binding defects associated with insulin resistance in dogs. To evaluate insulin binding characteristics in muscle tissue of bitches during the estrous cycle, 17 owned bitches were used in the study (six in anestrus, five in estrus, and six in diestrus). An intravenous glucose tolerance test (IVGTT) was performed in all patients by means of injection of 1mL/kg of a glucose 50% solution (500mg/kg), with blood sample collection for glucose determination at 0, 3, 5, 7, 15, 30, 45 and 60 minutes after glucose infusion. Muscle samples, taken after spaying surgery, were immediately frozen in liquid nitrogen and then stored at -80 ºC until the membranes were prepared by sequential centrifugation after being homogenized. For binding studies, membranes were incubated in the presence of 20,000cpm of human 125I-insulin and in increasing concentrations of unlabeled human regular insulin for cold saturation. The IVGTT showed no differences among bitches during the estrous cycle regarding baseline glycemia or glycemic response after glucose infusion. Two insulin binding sites - high-affinity and low-affinity ones - were detected by Scatchard analysis, and significant statistical differences were observed in the dissociation constant (Kd1) and maximum binding capacity (Bmax1) of the high-affinity binding sites. The Kd1 for the anestrus group (6.54±2.77nM/mg of protein) was smaller (P<0.001) than for the estrus (28.54±6.94nM/mg of protein) and diestrus (15.56±3.88nM/mg of protein) groups. Bmax1 in the estrus (0.83±0.42nM/mg of protein) and diestrus (1.24±0.24nM/mg of protein) groups were also higher (P<0.001) than the values observed in anestrus (0.35±0.06nM/mg of protein). These results indicate modulation of insulin binding characteristics during different phases of the estrous cycle in dogs, showing that muscle insulin binding affinity for its receptor is reduced during estrus and diestrus. However, this poor hormone-receptor affinity is compensated for by a greater total binding capacity, once there is no difference in patients' glycemic response after an intravenous glucose load.(AU)

RESUMO

As flutuações hormonais durante as diferentes fases do ciclo estral são uma causa importante de resistência insulínica em fêmeas caninas, e poucas informações são conhecidas sobre defeitos na ligação da insulina ao seu receptor, ou defeitos pós-receptor associados com resistência à insulina em cães. Para avaliar as características da ligação insulina-receptor no tecido muscular de cadelas durante o ciclo estral, dezessete pacientes foram utilizadas no estudo (seis em anestro, cinco em estro e seis em diestro). Um teste de tolerância à glicose intravenosa (IVGTT) foi realizado em todas as pacientes por meio da infusão de 1mL/kg de uma solução de glicose 50% (500mg/kg), com coletas de sangue para determinação de glicemia nos tempos 0, 3, 5, 7, 15, 30, 45 e 60 minutos da injeção de glicose. Amostras de tecido muscular foram coletadas durante ovariohisterectomia, imediatamente congeladas em nitrogênio líquido, e posteriormente armazenadas a -80°C até a preparação das membranas por meio de homogeneização e centrifugação sequencial. Para os experimentos de ligação hormônio-receptor, as membranas foram incubadas na presença de 20.000cpm de 125I-insulina humana, e concentrações crescentes de insulina regular humana não marcada para saturação fria. O IVGTT não mostrou diferenças entre as pacientes em diferentes fases do ciclo estral com relação a glicemia basal, ou na resposta glicêmica após infusão de glicose nos tempos estudados. Dois sítios de ligação da insulina, um de alta-afinidade, e outro de baixa afinidade, foram detectados pela análise de Scatchard, e diferenças significativas foram detectadas na constante de dissociação (Kd1) e capacidade de ligação máxima (Bmax1) dos sítios de ligação de alta-afinidade. O Kd1 para o grupo anestro (6,54±2,77nM/mg de proteína) foi menor (P<0,001) que os Kd1 dos grupos estro (28,54±6,94 nM/mg de proteína) e diestro (15,56±3,88nM/mg de proteína). Os Bmax1 dos grupos estro (0,83±0,42nM/mg de proteína) e diestro (1,24±0,24nM/mg de proteína) também foram maiores que os valores encontrados no grupo anestro (0,35±0,06nM/mg de proteína). Estes resultados demonstram uma modulação das características de ligação da insulina nas diferentes fases do ciclo estral em cães, evidenciando uma menor afinidade de ligação da insulina ao seu receptor no tecido muscular durante o estro e diestro. Contudo, esta menor afinidade de ligação hormônio-receptor é compensada por uma maior capacidade de ligação, o que fica também evidenciado pela ausência de diferenças na resposta glicêmica das pacientes após um desafio com glicose por via endovenosa.(AU)