PARTICIPAÇÃO E HOMEOSTASE DO FERRO NO DIABETES TIPO 1 EM MODELOS ANIMAIS

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO NÚCLEO DE PESQUISAS EM BIOLOGIA LABORATÓRIO DE BIOQUÍMICA METABÓLICA PARTICIPAÇÃO E HOMEOSTASE DO FERRO NO DIABETES TIPO 1 EM MODELOS ANIMAIS Autor: Mís Silv Orientdor: Mri Lúci Pedros Co-orientdor: Mrcelo Eustáquio Silv Ouro Preto, 2011

2 UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO NÚCLEO DE PESQUISAS EM BIOLOGIA LABORATÓRIO DE BIOQUÍMICA METABÓLICA PARTICIPACÃO E HOMEOSTASE DO FERRO NO DIABETES TIPO 1 EM MODELOS ANIMAIS Autor: Mís Silv Orientdor: Mri Lúci Pedros Co-orientdor: Mrcelo Eustáquio Silv Tese presentd o progrm de Pós-Grdução do Núcleo de Pesquiss em Biologi d Universidde Federl de Ouro Preto, como prte integrnte dos requisitos pr otenção do título de Doutor, em Ciêncis Biológics, áre de concentrção: Bioquímic Estruturl e Fisiológic. Ouro Preto, 2011

3 S586p Silv, Mís. Prticipção e homeostse do ferro no dietes tipo 1 em modelos nimis [mnuscrito] / Mís Silv xvii, 109f.: il., color; ts. Orientdor: Prof. Dr. Mri Lúci Pedros. Tese (Doutordo) - Universidde Federl de Ouro Preto. Instituto de Ciêncis Exts e Biológics. Núcleo de Pesquiss em Ciêncis Biológics. Áre de concentrção: Bioquímic Estruturl e Fisiológic. 1. Dietes - Teses. 2. Sorecrg de ferro - Teses. 3. Estresse oxidtivo - Teses. 4. Rto como niml de lortório - Teses. I. Universidde Federl de Ouro Preto. II. Título. Ctlogção: sisin@sisin.ufop.r CDU: :

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5 APOIO FINANCEIRO Este trlho foi relizdo no Lortório de Bioquímic Metólic e no Lortório de Nutrição Experimentl do Núcleo de Pesquis em Ciêncis Biológics d Universidde Federl de Ouro Preto, com o uxílio finnceiro d CAPES, CNPq, FAPEMIG e UFOP. IV

6 DEDICATÓRIA Aos Meus pis, Acrísio e Nini, meu porto seguro sempre. V

7 AGRADECIMENTO ESPECIAL Aos professores Mri Lúci Pedros e Mrcelo Eustáquio Silv, meus orientdores, pel pciênci, competênci e mizde. É imensurável dmirção que sinto por vocês. Origd por estes vários nos de grdável convivênci. VI

8 AGRADECIMENTOS A Deus, pois me reservou um fmíli, migos e oportuniddes mrvilhoss. Não há plvrs pr descrever su ondde e mor. Ao meu irmão, Bruno de Pulo Silv, pelo cuiddo, preocupção, tenção e mor. Ao Professor Wnderson Gerldo de Lim pel dedicção, crinho e disponiilidde que sempre me tendeu. As Professors Dniel Cldeir Cost e Riv de Pul Oliveir, por todo o conhecimento comprtilhdo, sugestões, rincdeirs e mizde. A todos os colegs do Lortório de Bioquímic Metólic e Lortório de Nutrição Experimentl, Aline Myrink, An Flávi Sntos, Bárr Quirino, Binc Figueiredo, Bruno Pádu, Cinti Brito, Dnielle Lim, Emerson Oliveir, Fino Hrguji, Fernnd Cmini, Glucy Rodrigues, Heerth de Pul, Jomyr Rossoni, Joyce Ferreir, Lriss Bonomo, Loren Silv, Melin Souz, Poline Mciel, Rogério Ferreir, Sndr Cmilo, Simone Cunh e Wlesk Dorns pel pciênci, uxílio, incentivo e mizde. Origd pel tenção prestd nos momentos de dificulddes e desfos. Ao Jir Pstor, pel mizde, descontrção e por tod jud no lortório. À Mri Aprecid Trópi, pel tenção e disponiilidde. À repúlic Bem-Te-Vi, mordors e ex-luns, pelos momentos de legri e lições de vid prendids. VII

9 RESUMO RESUMO O ferro está envolvido n formção de espécies retivs de oxigênio e tem sido postuldo que o estresse oxidtivo decorrente de um sorecrg de ferro está relciondo às complicções oservds no dietes. O ppel do ferro nest ptogênese tem sido sugerido principlmente pelo umento d incidênci de dietes tipo 2 em diverss cuss hereditáris de sorecrg de ferro, como n hemocromtose. Há um relção idirecionl entre os metolismos de glicose e ferro, dess form hiperglicemi pode contriuir pr intensificr o estresse oxidtivo desencdedo pelo ferro. Em lguns trlhos, ms não em todos, prâmetros do sttus de ferro, como ferritin e sturção de trnsferrin, presentmse lterdos em pcientes com dietes tipo 2. Não está clro se est relção tmém ocorre em pcientes com dietes tipo 1 ou em indivíduos com um sorecrg de ferro dquirid, como por exemplo suplementção indiscrimind de ferro. Este estudo vliou lterções n homeostse de ferro, croidrtos e lipídios e relcionou mecnismos moleculres envolvidos n inter-relção entre dietes e ferro em modelos nimis distintos. Os resultdos mostrrm que o hmster foi um melhor modelo experimentl. Verificmos neste modelo um potencilizção dos níveis glicêmicos no dietes cusdo pel suplementção com ferro, lém do efeito do dietes n homeostse do ferro. Assim, este modelo foi mis sensível em demonstrr relção idirecionl entre o metolismo de glicose e ferro. Por outro ldo, verificmos que o umento d expressão do mrna do gene pr PPAR lf no fígdo provocdo pelo dietes, não foi grvdo pelo excesso de ferro, corroorndo com lguns prâmetros do estresse oxidtivo dosdos no fígdo destes nimis. Em rtos oservmos lterções no metolismo de ferro cusds pelo dietes. A expressão do mrna hepático do receptor de trnsferrin foi umentd pelo dietes, porém interção dos dois ftores ocsionou um umento do mrna d hepcidin, sugerindo que homeostse do ferro é lterd pelo dietes e níveis de ferro no orgnismo. Este trlho possiilitou um entendimento mior d relção entre dietes e excesso VII

10 RESUMO de ferro, revelndo cpcidde do ferro em potencilizr o dietes, possivelmente devido su cpcidde pro-oxidnte. VIII

11 ABSTRACT ABSTRACT: Iron is involved in the formtion of rective oxygen species nd hs een postulted tht oxidtive stress resulting from iron overlod is relted to the complictions seen in dietes. The role of iron in this pthogenesis hs een suggested minly y the incresed incidence of type 2 dietes in severl hereditry cuses of iron overlod s in hemochromtosis. There is idirectionl reltionship etween the metolisms of glucose nd iron, therey hyperglycemi my contriute to increse oxidtive stress triggered y iron. In some studies, ut not ll, prmeters of iron sttus such s ferritin nd trnsferrin sturtion, re found ltered in ptients with type 2 dietes. It is uncler whether this reltionship lso occurs in ptients with type 1 dietes or in individuls with n iron overlod cquired, such s indiscriminte iron supplementtion. This study evluted chnges in iron homeostsis, crohydrtes nd lipids nd relted moleculr mechnisms involved in the interreltionship etween dietes nd iron in distinct niml models. The results showed tht the hmster ws etter experimentl model. We verified in this model potentition of glucose levels in dietes cused y iron supplementtion, esides the effect of dietes on iron homeostsis. Thus, this model ws more sensitive in demonstrting the idirectionl reltionship etween glucose metolism nd iron. Moreover, we found tht incresed expression of mrna for PPAR lph gene in the liver cused y dietes, ws not ggrvted y iron excess, corroorting some prmeters of oxidtive stress mesured in the liver of these nimls. In rts we oserved chnges in iron metolism cused y dietes. The heptic mrna expression of trnsferrin receptor ws incresed y dietes, ut the interction of the two fctors led to n increse in hepcidin mrna, suggesting tht iron homeostsis is ltered y dietes nd iron levels in the ody. This work enled greter understnding of the reltionship etween dietes nd iron excess, reveling the ility of iron in potentites dietes, possily ecuse of its pro-oxidnt cpcity. IX

12 SUMÁRIO SUMÁRIO RESUMO... VII ABSTRACT:... IX 1- INTRODUÇÃO REVISÃO DA LITERATURA Dietes Estresse oxidtivo Ferro e Dietes Regulção d Homeostse do Ferro e situções que comprometem Ferro e Dietes Modelos de suplementção de ferro Modelos de dietes experimentl Distúrios crdiovsculres e dietes Defess ntioxidntes e produtos do estresse oxidtivo num qudro de dietes OBJETIVOS MATERIAIS E MÉTODOS Animis e divisão dos grupos Desenho experimentl do primeiro experimento: Delinemento experimentl do segundo experimento Diets Eutnási e colet de tecidos Dosgens ioquímics Análise esttístic RESULTADOS EXPERIMENTO 1 Efeito do dietes sore homeostse do ferro em rtos Perfil Glicêmico e Indicdores Bioquímicos d função pncreátic Homeostse do Ferro Enzims e metólitos séricos Defess Antioxidntes Produtos do estresse oxidtivo Peso corporl e dos órgãos Análise d expressão de mrna X

13 SUMÁRIO 6 DISCUSSÃO DO EXPERIMENTO EFEITO DO DIABETES SOBRE A HOMEOSTASE DO FERRO EM RATOS: RESULTADOS EXPERIMENTO 2 Efeito do dietes sore homeostse do ferro em hmster Curv de Mortlidde Perfil Glicêmico e Indicdores Bioquímicos d função pncreátic Teste de tolerânci glicose Enzims e metólitos séricos Defess Antioxidntes Produtos do estresse oxidtivo Perfil lipídico Peso corporl e dos órgãos Análise d expressão de RNAm Análise histológic DISCUSSÃO DO EXPERIMENTO EFEITO DO DIABETES SOBRE A HOMEOSTASE DO FERRO EM HAMSTER: CONCLUSÃO GERAL REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANEXOS - PUBLICAÇÕES XI

14 LISTA DE TABELAS Tel 1 - Diet AIN-93M modificd...29 Tel 2: Inicidores utilizdos pr o qpcr...46 Tel 3. Peso inicil, peso finl e peso dos fígdos e rins de rtos trtdos com diet pdrão (C), diet pdrão e ferro cronílico (CF), diet pdrão e injeção de STZ (D), e diet pdrão, injeção de STZ e ferro cronílico (DF)...61 Tel 4. Peso do ço, gordur dominl e corção de rtos trtdos com diet pdrão (C), diet pdrão e ferro cronílico (CF), diet pdrão e injeção de STZ (D), e diet pdrão, injeção de STZ e ferro cronílico (DF)...61 Tel 5. Peso inicil, finl e dos fígdos e rins de hmsteres trtdos com diet pdrão (C), diet pdrão e ferro cronílico (CF), diet pdrão e injeção de STZ (D) e diet pdrão, ferro cronílico e injeção de STZ (DF)...84 XII

15 LISTA DE FIGURAS Figur 1. Níveis séricos de glicose, frutosmin e tividde de milse e lipse de rtos trtdos com diet pdrão (C), diet pdrão e ferro cronílico (CF), diet pdrão e injeção de STZ (D), e diet pdrão, injeção de STZ e ferro cronílico (DF)...49 Figur 2. Níveis séricos de ferro, cpcidde ltente de ligção do ferro (CLLF), cpcidde totl de ligção o ferro (CTLF), índice de sturção d trnsferrin (IST), concentrção de ferro no fígdo e hemogloin totl de rtos trtdos com diet pdrão (C), diet pdrão e ferro cronílico (CF), diet pdrão e injeção de STZ (D), e diet pdrão, injeção de STZ e ferro cronílico (DF)...51 Figur 3. Níveis séricos de lumin, proteíns totis, cretinin e tividde ds trnsminses pirúvics (ALT) e oxlcétic (AST) de rtos trtdos com diet pdrão (C), diet pdrão e ferro cronílico (CF), diet pdrão e injeção de STZ (D), e diet pdrão, injeção de STZ e ferro cronílico (DF)...53 Figur 4. Níveis de gluttion no fígdo e tividde d ctlse no fígdo, tividde séric d superóxido desmutse (SOD), níveis de óxido nítrico (NO) e níveis de grupos sulfidrils totis no soro de rtos trtdos com diet pdrão (C), diet pdrão e ferro cronílico (CF), diet pdrão e injeção de STZ (D), e diet pdrão, injeção de STZ e ferro cronílico (DF)...55 Figur 5. Níveis de sustâncis que regem o ácido tioritúrico (TBARS) e níveis de proteíns cronilds no fígdo de rtos trtdos com diet pdrão (C), diet pdrão e ferro cronílico (CF), diet pdrão e injeção de STZ (D), e diet pdrão, injeção de STZ e ferro cronílico (DF)...57 Figur 6. Níveis séricos de colesterol totl, sus frções e tricilgliceróis e tividde de Proxonse de rtos trtdos com diet pdrão (C), diet pdrão e ferro cronílico (CF), diet pdrão e injeção de STZ (D), e diet pdrão, injeção de STZ e ferro cronílico (DF)...59 XIII

16 LISTA DE FIGURAS Figure 7 Níveis reltivos d expresso d hepcidin/gapdh no fígdo de rtos trtdos com diet pdrão (C), diet suplementd com ferro (CF), rtos dieéticos trtdos com diet pdrão (D) e rtos diéticos trtdos com diet suplementd com ferro (DF)...62 Figur 8 Níveis reltivos d expresso d ferritin/gapdh no fígdo de rtos trtdos com diet pdrão (C), diet suplementd com ferro (CF), rtos dieéticos trtdos com diet pdrão (D) e rtos diéticos trtdos com diet suplementd com ferro (DF)...63 Figure 9 Níveis reltivos d expresso de Trf-1/GAPDH no fígdo de rtos trtdos com diet pdrão (C), diet suplementd com ferro (CF), rtos dieéticos trtdos com diet pdrão (D) e rtos diéticos trtdos com diet suplementd com ferro (DF) Figur 10. Níveis séricos de glicose, frutosmin e hemogloin e tividde ds enzims milse e lipse de hmsteres trtdos com diet pdrão (C), diet pdrão e ferro cronílico (CF), diet pdrão e injeção de STZ (D) e diet pdrão, ferro cronílico e injeção de STZ (DF)...70 Figur 11. Teste de tolerânci orl glicose (TTGO) de hmsteres trtdos com diet pdrão (C), diet pdrão e ferro cronílico (CF), diet pdrão e injeção de STZ (D) e diet pdrão, ferro cronílico e injeção de STZ (DF)...72 XIV

17 LISTA DE FIGURAS Figur 12 - Níveis séricos de ferro, cpcidde ltente de ligção do ferro (CLLF), cpcidde totl de ligção o ferro (CTLF), índice de sturção de trnsferrin e concentrção de ferro no fígdo de hmsteres trtdos com diet pdrão (C), diet pdrão e ferro cronílico (CF), diet pdrão e injeção de STZ (D) e diet pdrão, ferro cronílico e injeção de STZ (DF) Figur 13 - Atividde ds trnsminses pirúvic e oxlcétics (ALT e AST) e níveis séricos de proteíns totis, lumin e cretinin de hmsteres trtdos com diet pdrão (C), diet pdrão e ferro cronílico (CF), diet pdrão e injeção de STZ (D) e diet pdrão, ferro cronílico e injeção de STZ (DF)...76 Figur 14. Níveis de gluttion no fígdo, tividde de superóxido dismutse séric, tividde d ctlse no fígdo e rins e níveis de sulfidrils totis no soro de hmsteres trtdos com diet pdrão (C), diet pdrão e ferro cronílico (CF), diet pdrão e injeção de STZ (D) e diet pdrão, ferro cronílico e injeção de STZ (DF)...78 Figur 15. Níveis de proteíns cronilds no fígdo e rim e concentrção de sustncis que regem o ácido tioritúrico (TBARS) no fígdo, rins e pâncres de hmsteres trtdos com diet pdrão (C), diet pdrão e ferro cronílico (CF), diet pdrão e injeção de STZ (D) e diet pdrão, ferro cronílico e injeção de STZ (DF)...80 Figur 16. Níveis séricos de tricilgliceróis e colesterol totl e sus frções e tividde de proxonse de hmsteres trtdos com diet pdrão (C), diet pdrão e ferro cronílico (CF), diet pdrão e injeção de STZ (D) e diet pdrão, ferro cronílico e injeção de STZ (DF)...82 Figur 17 - Níveis de expressão reltiv PPAR-α/β-ctin no fígdo de hmsteres que form limentdos com diet pdrão (C), diet suplementd com ferro cronilico (CF), dietes (D) e Dietes suplementdo com ferro cronílico (DF)...84 XV

18 LISTA DE FIGURAS Figur 18 - Fotomicrogrfis de cortes histológicos de fígdo Figur 19 - Fotomicrogrfis de cortes histológicos de pâncres XVI

19 ABREVIATURAS AGE produtos de glicção vnçd ALT - Alnin minotrnsferse AST - Asprtto minotrnsferse C - Grupo controle CAT - ctlse CF - Grupo controle trtdo com ferro dextrn CLLF - Cpcidde Ltente de Ligção do Ferro CTTF - Cpcidde Totl de Ligção do Ferro DCV - Doenç crdiovsculr EROs - Espécies retivs de oxigênio GSH - gluttion reduzid GSSH - gluttion oxidd H - Grupo hipercolesterolêmico H - Hemogloin HDL - Lipoproteín de lt densidde HF - Grupo hipercolesterolêmico trtdo com ferro dextrn IST% - Indice de sturção de trnsferrin LDL - Lipoproteín de ix densidde MDA - Mlondildeído mrna - Ácido rionucléico mensgeiro PON - Proxonse PPAR - Receptores tivdores d proliferção de peroxisomos RAGE - receptores dos produtos de glicção vnçd SOD - superóxido dismutse STZ - estreptozotocin TBARS - Espécies retivs o ácido tioritúrico Trf1- receptor de trnsferrin 1 VLDL - Lipoproteín de densidde muito ix 4-HNE - 4-hidroxinonenl XVII

20 INTRODUÇÃO 1- INTRODUÇÃO O ferro, por si, e por su cpcidde de gerr espécies retivs conhecids como rdicis livres podem interferir em processos fisiológicos fetndo homeostse do orgnismo. Ddos epidemiológicos sugerem que sorecrg de ferro contriui pr o desenvolvimento de doençs não trnsmissíveis, como doençs crdiovsculres, câncer, estetose hepátic, Prkinson, Alzheimer e dietes. A prevlênci dests doençs crônics no mundo em 2001 foi de 46% e é esperdo um umento pr 57% em No Brsil, de cordo com o Vigitel 2007 (Sistem de Monitormento de Ftores de Risco e Proteção pr Doençs Crônics Não Trnsmissíveis), ocorrênci médi de dietes n populção dult (cim de 18 nos) é de 5,2%, o que represent de pessos que confirmrm ser portdors d doenç. Píses que dotrm fortificção com ferro nos limentos mis de 20 nos trás têm índices miores de sorecrg de ferro do que de nemi. Nos Estdos Unidos, depois d fortificção de ferro nos limentos, um estudo em 2001 encontrou estoques umentdos de ferro em 13% dos idosos sudáveis, e pens 2,7% com deficiênci de ferro e 1,2% com nemi (Fleming et l. 2002). Um estudo clínico mostrou que prevlênci do dietes ns hemocromtoses, que são distúrios genéticos que cusm um sorecrg de ferro, está n médi de 7 40% (Moirnd et l. 1997). O ppel do ferro n ptogênese do dietes é sugerido pelo umento d incidênci de dietes tipo 2 em diverss cuss de sorecrg de ferro, pel reversão ou melhor n dietes com redução d crg de ferro conseguid com doção de sngue ou terpi com quelntes o ferro (Jing et l. 2004). Além d mior prevlênci de dietes ns hemocromtoses, há tmém lterções no metolismo de ferro em individuos com dietes tipo 2, revelndo que relção entre o metolismo de glicose e ferro é idirecionl. 1

21 INTRODUÇÃO A ferritin e outros prâmetros do sttus de ferro podem ser lterdos em pcientes com dietes tipo 2. Lee et l. (2006) reltrm que os níveis de ferro livre, que precem n circulção somente qundo trnsferrin está sturd, estão umentdos em indivíduos portdores de dietes tipo 2. Níveis de ferro corporl podem estr lterdos em dultos com dietes tipo 2, incluindo pessos com oesidde (Ford & Cogswell 1999), síndrome metólic (Moirnd et l. 1997), dietes gestcionl (Lo & Tm 1997) e em estdos pré diéticos incluindo glicose em jejum e tolerânci glicose desregulds (Fernndez- Rel et l. 2007). Porque o ferro é cpz de umentr s espécies retivs do oxigênio, e ests lterm sensiilidde d insulin o seu receptor, gerndo um resistênci mesm. Não está clro se est relção tmém ocorre em pcientes com dietes tipo 1 ou em indivíduos com um sorecrg de ferro dquirid em situções não hereditáris, como por exemplo suplementção indiscrimind de ferro. A relevânci deste estudo se dá, então pel grnde preocupção em desvendr os mecnismos envolvidos n inter-relção entre dietes e ferro, pr posterior determinção de medids preventivs em relção à doenç e às complicções desencdeds por el. Assim, vlimos em rtos e hmsteres diétios e sumetidos um sorecrg de ferro, se est interção ocorre e lterções n expressão de genes que regulm o metolismo de ferro e glicose. Neste trlho, verificmos est interção entre excesso de ferro e dietes em dois modelos experimentis, rtos e hmsteres. Os resultdos e discussão de cd experimento serão presentdos seprdmente. 2

22 REVISÃO DA LITERATURA 2- REVISÃO DA LITERATURA 2-1- Dietes O dietes melitus (DM), um desordem crônic metólic, é um dos mis importntes prolems de súde mundil, especilmente nos píses em desenvolvimento. É crcterizd pel deficiênci de insulin ou em su ção ou mos, com lterções no metolismo de croidrtos, proteíns e lipídios e result em hiperglicemi crônic (Bynes 1991). Há mis de 250 milhões de pessos em todo mundo com dietes e estim-se que cd 5 segundos surj um novo cso (Interntionl Dietes Federtion, 2009). Ess hiperglicemi promove glicotoxicidde e tem um impcto negtivo em vários tecidos como pâncres, fígdo, rins, músculo, etc. A glicotoxicidde eventulmente crret em progressiv disfunção ns céluls et, desregulção n trnscrição do gene d insulin e permnente perd de céluls et devido poptose (Brownlee 2001). O DM do tipo 1 result primrimente d destruição ds céluls et pncreátics e tem tendênci à cetocidose. Inclui csos decorrentes de doenç uto-imune e queles nos quis cus d destruição ds céluls et não é conhecid. Estes csos correspondem 5% 10% do totl. A form rpidmente progressiv é comumente oservd em crinçs e dolescentes, porém pode ocorrer tmém em dultos (Interntionl dietes Federtion). Os sintoms de hiperglicemi incluem poliúri, polidipsi, perd de peso, lgums vezes com polifgi e visão turv. As conseqüêncis guds de um dietes não controldo são hiperglicemi com cetocidose ou síndrome hiperosmolr. Complicções em longo przo do dietes incluem retinopti com perd potencil d visão, nefropti, neuropti periféric e neuropti utonômic cusndo distúrios gstrointestinis, genitourinári, crdiovsculr e disfunção sexul. Hipertensão e normliddes no metolismo de lipoproteíns são freqüentemente encontrds em pessos cometids de dietes (Poldi & Buer 2004). 3

23 REVISÃO DA LITERATURA O tipo 2 inclui miori ds forms do dietes, os quis resultm em normliddes n sensiilidde à insulin. A miori dos pcientes tem excesso de peso e cetocidose ocorre pens em situções especiis, como durnte infecções grves. O dignóstico, n miori dos csos, é feito prtir dos 40 nos de idde, emor poss ocorrer mis cedo, ms rrmente em dolescentes. Arnge 85% 90% do totl de csos (Sociedde Brsileir de Dietes 2003) Estresse oxidtivo De cordo com definição de Helmut Sies 1985, estresse oxidtivo é um distúrio do lnço entre prooxidntes e ntioxidntes fvor do primeiro, ms o cúmulo de ddos d litertur tul nos indic que est definição não é dequd e este conceito é limitdo. O conceito do lnço implic que sistems iológicos respondem d mesm form pr um diminuição de prooxidntes e um umento de ntioxidntes. Se o mecnismo do estresse oxidtivo fosse limitdo os dnos de rdicis livres mcromoléculs este conceito poderi ser dequdo. Porém, o estresse oxidtivo tmém está envolvido em efeitos de sinlizção redox. Múltiplos sistems estão envolvidos, e não há rzão pr ssumir que estes sistems responderim d mesm form oxidntes e ntioxidntes. Modelos experimentis têm reveldo este prolem. Numerosos estudos mostrm que ntioxidntes tornmse prooxidntes em lgums condições. Dess form, um desregulção d sinlizção e controle redox, propost por Jones (2006) é um definição lterntiv pr estresse oxidtivo. Evidêncis consideráveis cumulds durnte os últimos 20 nos mostrrm que s espécies retivs do oxigênio (EROs) e espécies retivs de nitrogênio exercem função n sinlizção redox. Porém um conceito que rnj completmente o que é estresse oxidtivo ind não é conhecido, e tlvez nem poss existir tmnh complexidde envolvid nos processos gerdos por ests espécies Ppel do estresse no dietes tipo I e II 4

24 REVISÃO DA LITERATURA A prticipção do estresse oxidtivo no desenvolvimento e complicções do dietes é mplmente ceito (Bynes 1991; Bynes & Thorpe 1999; Ceriello 2000). O dietes é usulmente compnhdo de umentd produção de rdicis livres (Bynes 1991; Bynes & Thorpe 1999; Young et l. 1995) ou defess ntioxidntes lterds (Hlliwell & Gutteridge 1990; Sxen et l. 1993). Isto crret em dnos oxidtivos em componentes celulres como proteíns, lipídios e ácidos nucléicos. Em mos, dietes tipo 1 e dietes tipo 2, há um umento no estresse oxidtivo (Nziroglu & Butterworth 2005). Tem-se oservdo n ptogênese do dietes gerção de rdicis livres de oxigênio devido à uto oxidção d glicose, formção de produtos finis de glicção vnçd (Advnced Glyction End products- AGEs), vi dos polióis e tmém mudnçs no conteúdo e tividde no sistem de defess ntioxidntes no tecido (Ookwr et l. 1992; Tsi et l. 1994). Em dição, umentd oxidção de lipídios e proteíns está ssocid com o desenvolvimento ds complicções do dietes. A oxidção d glicose lev gerção de forms reduzids de NADH e FADH 2, s quis promovem produção de ATP trvés d cdei trnsportdor de elétrons. Este trnsporte crret redução do oxigênio e tmém produção intrcelulr de rdicis superóxidos (Nishikw et l. 2000). O efeito tóxico dos AGES é resultdo de mudnçs estruturis e funcionis em proteíns e interção com seus receptores de superfície celulr (RAGEs), est interção modul funções celulres por tivr certs vis de sinlizção que lterm expressão de genes, como e NFκB e ERK 1/ 2 quinse, o que crret formção de rdicis livres do oxigênio e processo inflmtório, respectivmente (Heidlnd et l. 2001). A produção umentd de soritol, n vi dos polióis, n presenç de concentrções elevds de glicose tmém result em depleção intrcelulr de NADPH, porque este é requerido pr tividde d ldose redutse. Consequentemente, depleção de NADPH lev regenerção diminuíd d gluttion reduzid e diminuição do óxido nítrico porque o NADPH é co-ftor d óxido nítrico sintse. Estudos em cultur de céluls têm sugerido que s espécies retivs de oxigênio (EROs) são responsáveis pel formção de peróxidos lipídicos citotóxicos e dnos às céluls β pncreátics por um vriedde de mecnismos (Roertson et l. 5

25 REVISÃO DA LITERATURA 2003). Em céluls HIT-T15 e em rtos diéticos Zucker (ZDF) foi delinedo um estudo pr verificr se o estresse oxidtivo poderi ser em prte, o responsável pelos efeitos tóxicos n função ds céluls et pel exposição prolongd lts concentrções de glicose. E os resultdos confirmrm que toxicidde d glicose lev defeitos n expressão do gene d insulin, diminuição d tividde do promotor do gene d insulin e diminuição do conteúdo e secreção de insulin. Foi demonstrdo tmém que o uso de ntioxidntes preveniu, pelo menos em prte, estes efeitos. Isto indic que o estresse oxidtivo pode ser o responsável pel toxicidde d glicose ns céluls pncreátics (Tnk et l. 1999). EROs cusm, in vitro, dnos à vi de sinlizção d insulin (Nji & Snchez- Mrglet 2001), diminuição d trnslocção dos trnsportdores de glicose (GLUT-4) nos dipócitos (Rudich et l. 1998) e redução d internlizção d insulin ns céluls endoteliis (Bertelsen et l. 2001). Estudos com ntioxidntes demonstrrm umento n sensiilidde à insulin (Mddux et l. 2001; Rudich et l. 1999; Jco et l. 1996). Foi demonstrdo, usndo concentrções micromolres de peróxido de hidrogênio em dus linhgens diferentes de céluls de firolstos e em céluls de dipócitos, que o estresse oxidtivo umentdo iniiu fosforilção d tirosin loclizd no receptor de insulin, que é induzid por insulin em 8%, iniiu fosforilção do receptor de insulin 1, tivção d fosfotidilinositol 3 quinse em 57%, o trnsportdor de glicose em 36% e tivção d MAP quinse em 7,2% (Hnsen et l. 1999). 2.3 Ferro e Dietes Regulção d Homeostse do Ferro e situções que comprometem O ferro exerce função essencil no metolismo de mmíferos possuindo cpcidde de gnhr e perder elétrons. Est propriedde fz com que o ferro sej componente essencil d hemogloin, miogloin, citocromos e váris enzims. Apesr disso o ferro pode ser tóxico. A mesm propriedde que permite que o ferro gnhe e perc elétrons pode resultr em doção de elétrons o oxigênio, gerndo 6

26 REVISÃO DA LITERATURA EROs. Conseqüentemente, todos os mmíferos necessitm de um regulção d concentrção de ferro em seus fluidos iológicos. Por não hver um mecnismo de excreção de ferro do orgnismo, o controle destes níveis ocorre no momento d quisição desse metl. Perd de ferro norml ocorre trvés d esfolição d mucos intestinl e céluls d pele, menstrução e prto, todvi, esses processos ocorrem independentes do sttus de ferro corporl. Assim, homeostse do ferro é mntid pel quisição, qul pode ser umentd dependendo d necessidde. A sorção de ferro d diet é reguld e envolve trnsportdores n memrn picl de céluls sortivs no intestino e trvés d memrn solterl no plsm. O ferro é sorvido no duodeno e porção superior do jejuno. O ferro d diet é soluilizdo no meio ácido do lúmen gástrico e duodenl. N superfície picl ds céluls do duodeno, um enzim conhecid por ferroredutse (DCYTB), converte o ferro III em ferro II. O trnsportdor de metl divlente (DMT1) trnsport o ferro e outros metis divlentes pr o interior do enterócito. No citosol d célul pode ser estocdo n ferritin ou exportdo pr o plsm por meio d ferroportin. A ferroportin é conhecid por trnsportr o ferro em tods s céluls que cptm o metl, céluls d mucos duodenl, mcrófgos e plcent. Deleção do gene d ferroportin em tecidos específicos cus cúmulo de ferro em mcrófgos e heptócitos. Nos mcrófgos, ferroportin é requerid pr um eficiente reciclgem do ferro de eritrócitos fgocitdos. O ferro que é trnsportdo pel ferroportin está no estdo ferroso e existe um relção dest proteín com um fmíli de enzims que convertem o ferro pr o estdo férrico. Esss enzims são oxidses que incluem ceruloplsmin e hefestin (Fleming & Bcon 2005). O ferro que é exportdo pr o plsm se lig à trnsferrin, que no ph neutro do sngue pode se ligr dois átomos de ferro (III) que se dissocim constntemente. A ligção do ferro à trnsferrin limit hilidde do ferro em gerr rdicis tóxicos. Em condições fisiológics normis, em humnos, proximdmente 20 30% d trnsferrin se encontr ligd o ferro, indicndo que existe grnde concentrção de potrnsferrin disponível pr ligção do ferro que entr no plsm. 7

27 REVISÃO DA LITERATURA O complexo trnsferrin - ferro é trnsportdo pr s céluls trvés de um dos dois receptores de trnsferrin. O receptor de trnsferrin 1 é expresso em tods s céluls e o receptor de trnsferrin 2 é expresso no fígdo e possui menor finidde que o receptor 1 (Aisen 2004). A quisição e estoque de ferro são reguldos por mecnismos trnscricionl e pós-trnscricionl. O mecnismo de controle pós-trnscricionl d ferritin e do receptor de trnsferrin 1 envolve proteíns reguldors do ferro (IRPs). Dependendo d concentrção de ferro no orgnismo, esss proteíns se ligm os elementos reguldores do ferro (IREs), os quis são encontrdos em mrna que codificm proteíns envolvids no metolismo do ferro. O ferro regul síntese de ferritin e do receptor de trnsferrin trvés d interção IRP/mRNA (Theil 1990). Qundo os níveis intrcelulres de ferro estão ixos, s IRPs ligm-se os elementos responsivos o ferro, presentes n região flnquedor 5 do mrna d ferritin e n região flnquedor 3 do mrna do receptor de trnsferrin, loquendo trdução do mrna d ferritin e estilizndo o mrna do receptor de trnsferrin, prevenindo su clivgem por um endonuclese, fvorecendo su trdução (Kur & Andersen 2004). A presenç de elementos responsivos o ferro em regiões que codificm os mrna d DMT-1 e ferroportin tmém sugere que expressão desss proteíns podem ser susceptíveis regulção pós-trnscricionl pelos elementos responsivos o ferro (Gunshin et l. 2001). Este sistem de regulção do metolismo de ferro converge com vi de regulção feit pel hepcidin pr sorção do ferro (Gly et l. 2008). A sorção de ferro intestinl é reguld pel expressão de hepcidin pelo fígdo, sorção do ferro vri inversmente com expressão desse hormônio. Hepcidin diminui tividde funcionl d ferroportin ligndo-se diretmente el o que provoc su internlizção n célul e degrdção. E est ção, no enterócito, diminui trnsferênci de ferro pr célul, diminuindo ssim sorção de ferro d diet (Fleming & Bcon 2005). Em indivíduos sem prolems n regulção d hepcidin, est se encontr umentd durnte infecção, inflmção e sorecrg de ferro (Nicols et l. 2002). E su expressão está diminuíd em situções de hipóxi, nemi, deficiênci de ferro e estímulo eritropoiético fim de resturr os níveis 8