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Luciana Chagas Caperuto / Processo FAPESP 04/01186-1 Laboratório de Biologia Molecular

BMP-9 e a Homeostase Glicêmica: Regulação da Expressão Hepática em Modelos de Resistência à Insulina. Luciana Chagas Caperuto / Processo FAPESP 04/01186-1 Laboratório de Biologia Molecular Profa. Dra. Silvana Bordin . Diabetes Atlas Second Edition Executive Summary

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Luciana Chagas Caperuto / Processo FAPESP 04/01186-1 Laboratório de Biologia Molecular

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  1. BMP-9 e a Homeostase Glicêmica: Regulação da Expressão Hepática em Modelos de Resistência à Insulina Luciana Chagas Caperuto / Processo FAPESP 04/01186-1 Laboratório de Biologia Molecular Profa. Dra. Silvana Bordin

  2. Diabetes Atlas Second Edition Executive Summary International Diabetes Federation 2003 Segunda edição do Diabetes Atlas – IDF

  3. Diabetes Atlas Second Edition Executive Summary International Diabetes Federation 2003 Segunda edição do Diabetes Atlas – IDF

  4. Diabetes All diabetes and IGT 2003 2025 Total world population (billions) 6.3 8.0 Adult population (billions) (20-79 years) 3.8 5.3 Number of people with diabetes (millions) (20-79 years) 194 333 World diabetes prevalence (%) (20-79 years) 5.1 6.3 Number of people with IGT (millions) (20-79 years) 314 472 IGT prevalence (%) (20-79 years) 8.2 9.0 Diabetes Atlas Second Edition Executive Summary International Diabetes Federation 2003

  5. Diabetes • 4ª ou 5ª causa de morte na maioria dos países desenvolvidos e nações recentemente industrializadas • complicações do diabetes (doenças coronarianas e vasculares periféricas, neuropatia diabética, amputações, falência renal, cegueira): resultam em aumento na incapacidade, redução na expectativa de vida e enormes gastos com saúde para toda a sociedade • Diabetes é certamente um dos mais desafiadores problemasde saúde do século 21 Diabetes Atlas Second Edition Executive Summary International Diabetes Federation 2003

  6. Prevalência do Diabetes Mellitus no Brasilna população de 30 a 69 anos em nove capitais brasileiras: 1995 - 4,9 milhões de adultos diabéticos 2025 - 11,6 milhões http://www.inca.gov.br/inquerito/docs/diabete.pdf Censo Nacional - Ministério da Saúde, CNPq e SBD – 1989 www.diabetes.org.br

  7. Intolerância à glicose • intolerância à glicose também constitui um problema de saúde pública: • associação com incidência de diabetes • associação com risco aumentado de desenvolver doenças cardiovasculares • estágio de transição entre o indivíduo normal e o diabético • indivíduos com intolerância tem alto risco de progredir para o diabetes (evitável / 70%) • prevalência da intolerância à glicose na população brasileira de 30 a 69 anos: 7,8% Malerbi DA, et al. Diabetes Care v.15, n.11, p. 1509-16, 1992. Diabetes Atlas Second Edition Executive Summary International Diabetes Federation 2003 Censo Nacional - Ministério da Saúde, CNPq e SBD – 1989 www.diabetes.org.br

  8. 1988 - Síndrome Metabólica • espectro de alterações metabólicas: • resistência à insulina com ou sem DM2, hipertensão arterial, obesidade (central ou visceral), dislipidemia, disfunção endotelial, doença cardiovascular, hipercoagubilidade, hiperuricemia, SOP • a anormalidade central associada à síndrome metabólica parece ser a resistência dos tecidos periféricos à insulina • definição: estado de resposta biológica subnormal aos níveis circulantes de insulina Síndrome Metabólica 2005 1ª ed. Amélio Godoy – Ed Atheneu Reaven GM Annu Rev Nutr. 2005;25:391-406.

  9. www.cellsignal.com

  10. Folli F, Saad MJ, Backer JM, Kahn CR. J Biol Chem. 1992 267(31):22171-7.

  11. Saad MJ, Folli F, Kahn JA, Kahn CR. J Clin Invest. 1993 92(4):2065-72. Carvalho CR, Brenelli SL, Silva AC, Nunes AL, Velloso LA, Saad MJ. Endocrinology. 1996 137(1):151-9.

  12. Claude Bernard (1813–1878) Claude Bernard, no século 19, sugeria que o fígado teria um papel central no controle do metabolismo glicêmico Groop L Nat Biotechnol. 2003 21(3):240-1

  13. “liver might contribute to increasing glucose deposition in other parts of the body, namely, the skeletal muscle, by a putative liver-derived factor called hepatic insulin sensitizing substance (HISS) HISS appears to be released from the liver as a result of an activation of parasympathetic nerve fibers reaching the liver via the anterior plexus.” Lautt WW Can J Physiol Pharmacol. 1999 77(8):553-62. Puschel GP Anat Rec A Discov Mol Cell Evol Biol. 2004 280(1):854-67.

  14. “Postprandial elevation in insulin levels activates a hepatic parasympathetic reflex release of a putative hepatic insulin-sensitizing substance (HISS), which activates glucose uptake at skeletal muscle. The reflex is mediated by acetylcholine and involves release of nitric oxide in the liver.” Lautt WW Can J Physiol Pharmacol. 1999 77(8):553-62.

  15. - PEPCK / PHG AKT / GSK-3 + FAS / ME proliferação + secreção ins proliferação Estudo de Farmacogenômica: (>1000) Chen et al., Nat Biotechnol, 21:294-301 (2003)

  16. BMP-9 • BMP9 primeiro fator hepático identificado que regula o metabolismo de glicose em distintos passos-chave Chen et al., Nat Biotechnol, 21:294-301 (2003)

  17. BMPs (Bone Morphogenetic Proteins) • superfamília dos fatores de crescimento e transformação (TGF-b) • papel central na diferenciação e crescimento celulares • originalmente, formação de osso ectópica • altamente conservadas e amplamente distribuídas, (Drosophila melanogaster até humanos)

  18. Derynck e Zhang., Nature, 425:577-584 (2003)

  19. BMPs • expressos em numerosos tipos celulares e durante diferentes estágios do desenvolvimento • funções específicas e pluripotentes • especificidade: expressão exclusiva espacial e temporal ou a expressão ou não dos receptores • 7 tipos I e 5 tipos II • BMPs ligam-se aos receptores I e II com a mesma afinidade • dois tipos de receptores são necessários para iniciar os eventos de sinalização

  20. OBJETIVO Avaliar a expressão do gene da BMP-9 em diferentes modelos de resistência à insulina e em fígados de ratos perfundidos in situ

  21. MATERIAL E MÉTODOS • Ratos machos de 8-10 semanas tratados com dexametasona, • Ratos de 50 semanas (envelhecidos), • Ratos pinealectomizados, • Ratos submetidos a jejum de 72 horas e posterior gavage • RT-PCR • Western Blotting • Ratas Wistar de 8-10 semanas • Perfusão de fígado in situ • (Borba-Murad et al., Cell Biochem Funct. 2005 23:405-13, 2005)

  22. 2.5 2.0 1.5 1.25 * * 1.00 1.0 0.75 0.5 0.50 0.0 C Dexa 0.25 1.25 a 0.00 Alim Jej 1.00 b 0.75 0.50 0.25 0.00 C noite Pinx Noite A expressão do gene da BMP-9 está diminuída em alguns modelos de resistência à insulina BMP-9 BMP-9 a 2 a b BMP9/RPL37a ratio BMP9/RPL37a ratio b 1 0 C 50 sem BMP9 BMP-9 a b BMP9/RPL37a ratio BMP9/RPL37a ratio

  23. 4000 9000 3000 8000 7000 6000 2000 5000 4000 1000 3000 2000 1000 0 0 C Dx V C Dx V 10000 8000 7000 7500 6000 5000 5000 4000 3000 2500 2000 1000 0 0 Al Jej Alim Jej 72 A expressão protéica da BMP-9 está alterada nos modelos de resistência à insulina BMP-9 np BMP-9 p a b a a UA UA a a BMP9 p BMP-9 np a a a a UA UA

  24. Insulina Controle 30 60 90 120 min 10 30 60 PEPCK 1.25 1.00 pAKT ser 0.75 PEPCK/RPL37a ratio 0.50 0.25 0.00 C INS FASn 1.25 1.25 1.00 1.00 0.75 0.75 FASn/RPL37a ratio 0.50 0.50 0.25 0.25 0.00 0.00 C I C I C I C INS 30' 60' 120' Avaliação da eficiência da perfusão de fígado in situ através de Western Blotting e RT PCR a b HIF1a b HIF1a/RPL37a ratio a * p<0,05 vs. C

  25. 1.25 1.00 0.75 0.50 0.25 0.00 2.8 5.6 11.2 Efeito da glicose in situ sobre a expressão gênica da BMP-9 BMP-9 a a a BMP9/RPL37a ratio

  26. 800000 700000 600000 500000 400000 300000 200000 100000 0 2,8 5,6 11,2 10000 7500 5000 2500 0 2,8 5,6 11,2 Efeito da glicose in situ sobre a expressão protéica da BMP-9 BMP-9 np b a a UA BMP-9 p b b a

  27. 1.25 1.00 0.75 0.50 0.25 0.00 Ins (0G) C 5.6 0G 3500 4500 3000 4000 2500 3500 3000 2000 2500 1500 2000 1000 1500 1000 500 500 0 0 0G I+0G 0G 0G ins Efeito da insulina in situ sobre a expressão gênica e protéica da BMP-9 BMP-9 a a a BMP9/RPL37a ratio BMP-9 p BMP-9 np a a b a UA UA

  28. # p<0,05 vs. C60 * p<0,05 vs. C120 & p<0,05 vs. C30 Insulina regula positivamente a expressão de BMP-9 BMP-9 1.1 abd ab 1.0 ab a 0.9 a 0.8 0.7 BMP9/RPL37a ratio 0.6 ac 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 C I C I C I 60' 120' 30'

  29. 2 1 0 5,6 11,2 5,6 11,2 G G+I Insulina regula positivamente a expressão de BMP-9 (Real Time) b a a a BMP9/RPL37a ratio

  30. 800000 700000 600000 500000 400000 300000 10000 200000 100000 7500 0 5000 2500 0 2,8 2,8 5,6 5,6 11,2 11,2 11,2 11,2 G+I G+I G G Insulina regula a expressão protéica de BMP-9 BMP-9 np BMP-9 p b b b b a a a UA UA a

  31. “Feeding resulted in maximal HISS action, which decreased progressively with the duration of fasting.” Lautt WW, Macedo MP, Sadri P, Takayama S, Duarte Ramos F, Legare J. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2001 281(1):G29-36.

  32. 3 b ab a 2 ac ac 1 0 Alim J 12 J 12 G J 72 J 72 G Regulação da expressão gênica de BMP-9 pelo estado alimentar (Real Time) BMP9/RPL37a ratio

  33. 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 Alim J 12 J 12 G J 72 J 72 G 15000 10000 5000 0 Alim J12 J12G J72 J72G Regulação da expressão protéica de BMP-9 pelo estado alimentar BMP-9 np UA BMP-9 p UA

  34. CONCLUSÕES • A expressão gênica de BMP-9 está diminuída em alguns modelos de resistência à insulina • A insulina regula positivamente a expressão gênica de BMP-9

  35. PCR BMP2 C Dx V medias PCR BMP2 Alim Jejum 03-04-06 1.00 1.25 1.00 0.75 0.75 0.50 0.50 0.25 0.25 0.00 0.00 C D V Alim Jej Regulação da expressão gênica da BMP-2

  36. Estudo de Farmacogenômica: AKT / GSK-3 - PEPCK / PHG proliferação + secreção ins Chen et al., Nat Biotechnol, 21:294-301 (2003) + FAS / ME proliferação

  37. BMP-9 1.25 BMP9/RPL37a ratio 1.00 0.75 0.50 0.25 0.00 J12 J12-G J72 J72-G Efeito da glicose in vivo sobre a expressão gênica da BMP-9 * * p<0,05 vs. C

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