Glicação e Estresse Oxidativo no Envelhecimento: Como detê-los? Ms. Karina Ruiz Hair Brasil, Abril 2011 Expo Center Norte - SP

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1 Glicação e Estresse Oxidativo no Envelhecimento: Como detê-los? Ms. Karina Ruiz Hair Brasil, Abril 2011 Expo Center Norte - SP

2 Histórico Historicamente, a busca pela manutenção da aparência jovem e saudável é desde a antiguidade uma das maiores preocupações da humanidade Rocquet & Bonté, 2002

3 Para Platão (século V a. C) a beleza era uma das maiores preocupações da humanidade, seguida de boa saúde e riqueza

4 Aristóteles (século IV a. C), por sua vez, afirmava que a beleza é para o homem tão importante quanto algumas letras de seu nome.

5 A nobreza francesa do século XVIII usava farinha em pó como forma de corrigir pequenas imperfeições e aparentar-se mais jovem e imponente (Farage et al., 2008).

6 Envelhecimento O envelhecimento é um processo biológico complexo e contínuo, que se caracteriza por: Alterações celulares e moleculares; Diminuição progressiva da capacidade de manter a homeostasia; Senescência e/ou morte celular.

7 Envelhecimento É caracterizado por: Redução da integridade anatômica e função múltipla dos órgãos Redução da habilidade do organismo em responder ao estresse Tosato et al. 2007

8 Fatores genéticos + Fatores ambientais ENVELHECIMENTO SISTÊMICO Tosato et al. 2007

9 Envelhecimento Intrínseco Extrínseco

10 Envelhecimento intrínseco/verdadeiro/cronológico Esperado Progressivo Inevitável, porém modulável (Epigenética) Determinado geneticamente (?) As alterações estão na dependência direta do tempo de vida Montagner & Costa, 2009

11 Envelhecimento extrínseco/fotoenvelhecimento Decorrente da exposição a fatores ambientais Trata-se de processo cumulativo que depende do grau de exposição solar e da pigmentação cutânea A pele apresenta-se amarelada, com pigmentação irregular, enrugada, atrófica, com telangiectasias e lesões pré-malignas Montagner & Costa, 2009

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13 Apesar de historicamente o envelhecimento extrínseco e o envelhecimento cronológico serem considerados entidades distintas, evidências recentes indicam que ambas as formas de envelhecimento cutâneo decorrem dos mesmos mecanismos moleculares e bioquímicos, incluindo: Alterações nos sinais de transdução das vias que promovem a expressão das enzimas de degradação protéica; Redução na síntese de pró-colágeno; Dano ao tecido conjuntivo El-Domyati et al., 2002 Uitto, 2008

14 Mecanismos do Envelhecimento Prejuízo da função mitocondrial (déficit energético); Encurtamento dos telômeros; Ativação imunológica; Aumento do estresse oxidativo; Acúmulo de AGEs (produtos finais de glicação avançada). Tosato et al., 2007 Hirata et al., 2004

15 Principais Mecanismos: Estresse oxidativo Glicação

16 Estresse Oxidativo e Envelhecimento Cutâneo -Definição -Fontes -Mecanismos de geração -Principais tipos

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18 Estresse Oxidativo Em condições normais, existe uma situação de equilíbrio dentro do nosso organismo: A produção de radicais livres não ultrapassa a capacidade antioxidante do sistema enzimático endógeno e exógeno (homeostasia). RL O AO

19 Quando este fenômeno perde o seu equilíbrio estresse oxidativo. Sies, 1993

20 Radicais livres Ânions superóxido Peróxido de hidrogênio Radical hidroxila Óxido nítrico Peróxidos lipídicos

21 Radicais livres São moléculas orgânicas e inorgânicas e os átomos que contêm um ou mais elétrons não pareados, com existência independente São altamente instáveis Apresentam meia-vida muito curta São extremamente reativos (multiplicação em cascata) Halliwell, 1994 Pompella, 1997

22 A formação de radicais livres in vivo ocorre via ação catalítica de enzimas, durante os processos de transferência de elétrons que ocorrem no metabolismo celular e pela exposição à fatores exógenos (Quadro 1).

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24 Ânions Superóxido Apresenta uma baixa capacidade de oxidação Zinco/cobre ativa SOD1 localizada no citoplasma Manganês ativa SOD2 localizada nas mitocôndrias

25 Peróxido de Hidrogênio Vida longa Capacidade de atravessar a membrana nuclear Na presença de metais de transição, ocorre geração do radical hidroxila: M n+ + H2O2 => M (n+1) + + HO + HO -

26 Radical Hidroxila É o radical mais deletério ao organismo, pois, devido a sua meia-vida ser extremamente curta, dificilmente pode ser sequestrado, in vivo Pode inativar várias proteínas (enzimas e membrana celular), ao oxidar seus grupos sulfidrilas a pontes dissulfeto

27 Sua principal característica é ser um radical livre que cujo o organismo não possui um sistema antioxidante endógeno Para este radical ser inibido, é necessário a suplementação de antioxidantes exógenos ou de combinações bioquímicas dentro do organismo

28 Se o radical Hidroxila for produzido próximo ao DNA e este estiver fixado a um metal, poderão ocorrer modificações nas bases purínicas e pirimídicas Inativação ou mutação do DNA

29 Oxigênio Singleto Forma excitada do oxigênio molecular No caso de exposição a substâncias, como os quimioterápicos, ou presença de processos infecciosos, radiação solar, radioterapia e a emissão de raio X, existe uma alteração na movimentação dos elétrons (spin), que cuja característica é que começam a girar no mesmo sentido.

30 Óxido nítrico Reação enzimática arginina, na presença da óxido nítrico sintetase (NOS), dá lugar à formação de óxido nítrico

31 O óxido nítrico favorece a saída do cálcio de dentro do sarcômero, libera a interação de actina e miosina e produz um fenômeno de dilatação da musculatura lisa

32 Peróxidos lipídicos São radicais livres provenientes da oxidação dos ácido graxos: 1º) membranas celulares 2º) Oxidação dos ácidos graxos livres 3º) Prostaglandinas

33 Glicação e AGEs

34 AGEs AGEs (produtos finais de glicação avançada) são um grupo de moléculas heterogêneas formadas a partir da glicação não-enzimática de proteínas, lipídios e ácidos nucléicos Há duas fontes principais de AGEs: Exógeno: ingestão de AGEs presentes nos alimentos (queimados, tostados, grelhados, etc) Endógeno: formação via reação de Maillard e via do estresse carbonílico Méndez et al., 2010 Cárdenas-Léon et al., 2009 Semba et al., 2009 Hartog et al., 2007

35 Ocorrem de forma acelerada nas seguintes condições: Estados hiperglicêmicos no diabetes mellitus tipos 1 e 2, obesidade, excesso de peso e síndrome metabólica (alteração do metabolismo da glicose); Envelhecimento sistêmico; Estados inflamatórios e oxidativos.

36 Açúcares redutores (glicose, frutose) reagem com grupamentos amino das proteínas, lipídios e ácidos nucléicos através de uma série de reações que formam Bases de Schiff e produtos de Amadori, e então, os AGEs. Cho et al., 2007

37 Histórico Louis Camille Maillard, 1912 Notou que aminoácidos aquecidos na presença de açúcares redutores produziam uma coloração característica amaleroacastanhada responsável pela caramelização dos alimentos Maillard, 1912

38 Somente em 1970 foi reconhecido que a reação de Maillard ocorria, de forma lenta in vivo, processo que ficou conhecido como glicação Trivelli et al., 1971 Ulrich & Cerami, 2001

39 Glicação Refere-se ao processo de formação de produtos de Amadori (hemoglobina glicada, hemoglobina A1C) e o estágio posterior de complexos crosslinks formados a partir de proteínas glicadas na reação de Maillard, que são conhecidos como AGEs Ulrich & Cerami, 2001

40 Vias de Formação dos AGEs

41 Estresse carbonílico: Cascata que forma compostos dicarbonílicos na qual a oxidação de lipídios ou de açúcares gera compostos dicarbonílicos intermediários; Estes são altamente reativos, uma vez que chegam a ser 20 mil vezes mais reativos do que a glicose e são os principais intermediários durante a formação de AGEs in vivo e nos alimentos. Bioorg Med Chem. 2003; 11(6):

42 AGEs Estresse oxidativo

43 AGEs Por aumentar o estresse oxidativo e também por outros mecanismos, podem acelerar o declínio dos múltiplos sistemas que ocorrem com o envelhecimento Dessa maneira, com a redução da ingestão de AGEs e, consequentemente dos níveis circulantes de AGEs, ocorre maior longevidade e menor processo de envelhecimento

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46 AGEs 1. Realizam cross-links (ligações cruzadas) com proteínas através de ligações covalentes (colágeno é alvo) Alterações morfofuncionais nas diversas estruturas biológicas

47 As proteínas que constituem a MEC e a membrana basal vascular são de vida mais longa, e portanto, mais susceptíveis à modificação pelos AGEs. Schmidt et al., 1994 Glenn et al., 2009 Tecidos ricos em MEC são musculatura esquelética, tendões, articulações, ossos, coração, artérias, pulmões, pele e cristalino

48 AGEs 2. Geram o Estresse Oxidativo

49 AGEs 3. Interagem com os receptores de AGEs, os RAGE, aumentando a expressão de mediadores inflamatórios, tais como TNF-alfa, IL-6 e IL-1beta Up-regulação do processo inflamatório

50 Legenda: AGE-RAGE e o ciclo vicioso de pertubação celular e insulto tecidual implicações no envelhecimento, inflamação, neurodegeneração e complicações do diabetes

51 AGEs e Envelhecimento Cutâneo 3 níveis: AGEs realizam Crosslinking de proteínas da MEC: colágeno é a principal AGEs ativam processo inflamatório e oxidativo (estresse oxidativo); AGEs ativam apoptose de fibroblastos (caspases)

52 Diversas funções cutâneas são modificadas pela glicação, entre elas, a síntese de macromoléculas (colágeno, elastina e glicosaminoglicanas), as metaloproteinases e a organização da matriz e citocinas.

53 Como deter o Estresse Oxidativo e a Glicação? Uso de antioxidantes orais e tópicos Uso de deglicantes orais e tópicos Dieta alimentar Ingestão de fibras Ingestão de ácidos graxos poli-insaturados (ômega- 3) Implementação de sono adequado (pelo menos 5 horas de sono reparador por noite)

54 Antioxidantes Qualquer substância que, presente em baixas concentrações quando comparada a do substrato oxidável, atrasa ou inibe a oxidação deste substrato de maneira eficaz Sies & Stahl, 1995 Bianchi & Antunes, 1999

55 Mecanismos de ação Impedem a formação de radicais livres, pois inibem as reações em cadeia com o ferro e o cobre Interceptam radicais livres, impedindo o ataque sobre os lipídios, proteínas, PUFAs e bases do DNA Reparam as lesões causadas pelos radicais livres (remoção dos danos da molécula de DNA e reconstituição de membranas celulares danificadas Bianchi & Antunes, 1999

56 Vitaminas antioxidantes Ingestão de alimentos ricos em vitaminas antioxidantes (sinergismo) Suplementos alimentares que forneçam tais antioxidantes Bianchi & Antunes, 1999

57 Flavonóides antioxidantes Compostos fenólicos encontrados nos vegetais (chá verde, chá preto, uva, romã, cacau, entre outros) Apresentam a capacidade de sequestrar os radicais Os compostos fenólicos mais estudados são: o ácido caféico, o ácido gálico e o ácido elágico Inibem o processo de peroxidação lipídica Decker, 1997; Halliwell et al., 1995 Hartman & Shankel, 1990

58 Mecanismos de ação Antioxidantes na inativação dos radicais livres, em ambos os compartimentos celulares lipofílico e hidrofílico Apresentam a capacidade de doar átomos de hidrogênio e portanto, inibir as reações em cadeia provocadas pelos radicais livres Os flavonóides mais investigados são: a quercetina, a miricetina, a rutina e a naringenina Hartman & Shankel, 1990 Arora et al., 1998

59 Ácido elágico Polifenol natural que contém 4 grupos hidroxilas presentes no morango, uva, chá verde, eucalipto, nozes e romã Produzido por hidrólise e purificação do elagitano Antioxidante potente Aprovado no Japão Manchas e sardas por ação ultravioleta

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64 Minerais antioxidantes Participam principalmente como co-fatores enzimáticos das enzimas antioxidantes São principalmente dependentes de selênio e zinco Há na literatura evidências de que a deficiência de selênio é um fator importante de predisposição no desenvolvimento de tumores Grigolo et al., 1998 Fiala et al., 1998

65 Radical livre Enzima antioxidante endógena Co-fator enzimático Singleto - - Superóxido Peróxido de hidrogênio Superóxido dismutase (SOD) Catalase Glutationa peroxidase Manganês (mitocôndria) Zinco e cobre (citosol) Ferro livre Selênio, cisteína, riboflavina Radical hidroxila - - Peróxidos lipídicos Glutationa peroxidase Selênio, cisteína, riboflavina

66 Coenzima Q10

67 Antiglicantes e Desglicantes Substâncias capazes de prevenir a glicação ou desglicar (reverter o processo) Principais substâncias: Antioxidantes gerais Carnosina Silimarina Carcinina

68 Carnosina Dipeptídeo (β-alanil-histidina) Agente quelante capaz de neutralizar os danos causados por metais pesados como cobre, ferro e cobalto Atividade antioxidante da carnosina, especialmente contra a peroxidação lipídica das membranas biológicas Boldyrev, 1998 Aruoma et al., 1989

69 Apresenta consideráveis propriedades antiglicantes, o que previne os efeitos deletérios de aldo- e ceto-açúcares sobre biomacromoléculas, durante o estresse oxidativo Kanta et al., 1996 Boldyrev et al., 1998 Hipkiss, 1998

70 Desvantagem Alta metabolização por dipeptidases endógenas apresentando, portanto, baixa biodisponibilidade e meia-vida Pegova A, Abe H, Boldyrev A. Hydrolysis of carnosine and related compounds by mammalian carnosinases. Comp Biochem Physiol B Biochem Mol Biol Dec;127(4):443-6.

71 Carcinina Dipeptídeo (β-alanil-histamina) Resistente à degradação enzimática pelas dipeptidases Maior meia-vida plasmática e tempo de atividade Menor potencial alergênico quando comparado à carnosina Age Ageing 2000; 29: Mol Biol Dec;127(4): Br J Pharmacol Nov;143(5):

72 Previne a glicação e apresenta atividade transglicante ou desglicante É anti-glicoxidante Varre os radicais livres, ânions superóxido e hidroxila Suprime o oxigênio singleto Quela metais Atua como agente tamponante no citosol Age Ageing 2000; 29: Mol Biol Dec;127(4): Br J Pharmacol Nov;143(5):

73 Silimarina Estudos in vitro demonstraram que a silimarina exerce marcante inibição durante os estágios tardios da glicação e subsequente cross-linking O mecanismo de ação é duplo: atividade antioxidante e atividade sobre as carbonilas reativas Decresce significativamente a produção de IL- 18 e os níveis de COX-2 In vivo, reduz o acúmulo tecidual de AGEs, o cross-linking do colágeno e as concentrações plasmáticas de albumina glicada em ratos diabéticos Antioxid Redox Signal Feb 1;14(3): Epub 2010 Sep 29.

74 Polifenóis Uva-ursi (bearberry) Oliva verde (green olive) Retardam a progressão de doenças inflamatórias mediadas pelo AGE e RAGE Mol Nutr Food Res Jul;54 Suppl 2:S

75 Obrigada!