ANA LINA DE CARVALHO CUNHA SALES

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1 MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ PRÓ-REITORIA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO CENTRO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ALIMENTOS E NUTRIÇÃO ANA LINA DE CARVALHO CUNHA SALES EFEITO DE SUPLEMENTAÇÃO COM AVEIA, LINHAÇA, GERGELIM, SEMENTE DE GIRASSOL E JATOBÁ SOBRE PARÂMETROS RELACIONADOS AO DIABETES MELLITUS EM RATOS TERESINA-PI 2011

2 ANA LINA DE CARVALHO CUNHA SALES EFEITO DE SUPLEMENTAÇÃO COM AVEIA, LINHAÇA, GERGELIM, SEMENTE DE GIRASSOL E JATOBÁ SOBRE PARÂMETROS RELACIONADOS AO DIABETES MELLITUS EM RATOS Dissertação apresentada ao Programa de Pós- Graduação em Alimentos e Nutrição da Universidade Federal do Piauí, como requisito para obtenção do grau de Mestre em Alimentos e Nutrição. Área de concentração: Alimentos e Nutrição. Linha de Pesquisa: Nutrição e Saúde. ORIENTADORA: Profª Dra Maria do Carmo de Carvalho e Martins TERESINA-PI 2011

3 ANA LINA DE CARVALHO CUNHA SALES EFEITO DE SUPLEMENTAÇÃO COM AVEIA, LINHAÇA, GERGELIM, SEMENTE DE GIRASSOL E JATOBÁ SOBRE PARÂMETROS RELACIONADOS AO DIABETES MELLITUS EM RATOS Dissertação apresentada ao Programa de Pós- Graduação em Alimentos e Nutrição da Universidade Federal do Piauí, como requisito para obtenção do grau de Mestre em Alimentos e Nutrição. Área de concentração: Alimentos e Nutrição. Linha de Pesquisa: Nutrição e Saúde. Aprovada em 28 de Março de 2011 Prof a. Dr a. Maria do Carmo Carvalho e Martins UFPI (Presidente) Prof a. Dr a. Célia Colli - USP (1º Examinador) Prof a. Dr a. Salete Maria da Rocha Cipriano Brito - UFPI (2º Examinador) TERESINA-PI 2011

4 À Deus, tudo, razão de tudo!

5 AGRADECIMENTOS Agradeço como forma de gratidão e reconhecimento por todo o auxílio que me foi prestado nessa jornada. A Deus, por continuar me guardando na sombra de Suas asas. A todos os meus familiares, obrigada! Aos meus pais, Luís e Georgina, pela abdicação de uma vida toda em prol da educação e sonhos dos filhos. Ao Ricardo por todos os ensinamentos ao longo desses anos. Aos meus sogros, Raimundo e Lourdes Sales, por me adotarem como filha. Aos meus cunhados, Rita Sales e Cícero Lima, por toda ajuda nos cuidados com o Luís Ricardo em minhas ausências. Aos meus irmãos, Antônio Luiz, Georgiana e Rafael, pela certeza de sempre poder contar com a ajuda de cada um. UNIDOS SOMOS MAIS FORTES! Ao amor maior, Luís Ricardo, por na sua inocência entender minhas ausências e sempre com seus beijos e abraços me confortar após um dia difícil. Aos meus alunos, pelo estímulo constante aos estudos e orgulho demonstrado por mim. À Faculdade de Educação São Francisco, pela oportunidade de crescimento profissional além de toda a compreensão nos momentos de afastamento. Aos funcionários do departamento de Nutrição-UFPI, especialmente Dona Maísa e Sr Osvaldo, por sempre ficarem até mais tarde esperando que terminássemos os nossos trabalhos. Às professoras do Curso de Nutrição-UFPI, especialmente Maria Mercês, Martha Teresa, Socorro Alencar, Suely Santiago e Geânia, pelo apoio incondicional e confiança no meu potencial. Aos amigos do NPPM, Viviane, Celyane e Herton, por toda ajuda durante todo o experimento, sempre disponíveis! Ao Valmor, pelo exemplo de responsabilidade e disponibilidade além de ter tido a paciência de realizar tantas vezes as dosagens de hemoglobina glicada. Aos funcionários do Departamento de Biofísica e Fisiologia-UFPI, Paulinho, Lúcia, Socorro, Adriana e Abreu por terem me recebido com tanto carinho. Ao professor Paulo Humberto, por todos os ensinamentos transmitidos durante o trabalho mesmo sem ter nenhuma obrigação tê-lo feito. À Drª Lina, por todo o auxílio na análise das lâminas. À professora Regilda, amiga e mestre, por ter me dado a primeira oportunidade na pesquisa científica e ter despertado em mim, por meio de sua dedicação como professora, gestora e pesquisadora, o exemplo a ser seguido. Aproveito para agradecer ao seu esposo, professor Marcos, por sempre mostrar que sou capaz de muito mais. À professora Carminha, presente de Deus em minha vida e muito mais que orientadora. Por todos os finais de semana e feriados dedicados ao nosso trabalho, por sempre ter me tratado com humanidade, entendido minhas dificuldades, escutado meus problemas e sempre mostrar as soluções. Aos amigos da turma 2009/2011 PPGAN, companheiros de jornada: somos guerreiros e por que não corporativistas? Às mais que amigas: Adriana, Celsa, Marina, Rosana e Leydiane! À professora Salete (NPPM) pelo auxílio ao início dos experimentos, tendo até mesmo me cedido sua orientanda. Ao professor Manoel Aderson, pela cooperação na realização das dosagens no Laboratório CENDOMED.

6 Aos alunos PIBIC que me auxiliaram nos trabalhos: Daiane, Isabella, Luanne, Joseanne e José Carlos, pela disposição com a qual se dedicaram ao projeto. Daí e Bella: amigas para sempre! À Patrícia Bellini, companheira de oração que me ajudou a confiar mais em Deus nos momentos difíceis. Enfim, a todos que direta ou indiretamente contribuíram para que esse sonho fosse realizado!

7 RESUMO Componentes alimentares, especialmente compostos ricos em fibras, ácidos graxos poliinsaturados e constituintes como os flavonóides têm sido testados como recursos auxiliares no tratamento do diabetes mellitus (DM). Contudo, a maioria dos estudos que realizados para avaliar os efeitos de ácidos graxos poli-insaturados e fibras utilizaram suplementação isolada com óleos, alimentos ou constituintes bioativos em modelos experimentais dessa doença. Este trabalho avaliou o efeito de ração suplementada com aveia, linhaça, gergelim e semente de girassol, combinada ou não com a administração de concentrado de jatobá, sobre parâmetros relacionados ao diabetes mellitus em ratos Wistar machos. Os animais (251,2±1,9g) foram distribuídos em grupos de 7 a 14 ratos, conforme a seguir apresentado: controle normal (C); diabético controle (D); diabético com ração suplementada (DS); diabético com administração de insulina (DI); diabético com administração de jatobá (DJ) e diabético com ração suplementada combinada com jatobá (DSJ). O tratamento foi iniciado no quinto dia após indução do DM com estreptozocina 40 mg/kg i.v. Os animais do grupo C receberam igual volume de tampão citrato (0,2 ml/100g de peso corporal i.v.). Foram considerados diabéticos animais com glicemia de jejum 250 mg/dl. Após 50 dias de tratamento foram determinados os níveis séricos de glicose, colesterol total e frações, triglicerídeos e frutosamina. Também foi avaliado o percentual de glicação da hemoglobina. Peso corporal, diurese, consumo alimentar e ingestão hídrica foram avaliados durante tratamento. A atividade antioxidante no fígado foi avaliada por meio dos níveis de grupos sulfidrila não protéico e da catalase. Foram determinadas a composição química, atividade antioxidante in vitro e compostos fenólicos do jatobá e rações padrão e suplementada. O jatobá apresentou elevado teor de carboidratos possivelmente pelo teor de fibras presentes no fruto. A ração suplementada apresentou maior teor de lipídios decorrente dos alimentos utilizados na suplementação. Tanto o jatobá quanto as rações apresentaram atividade antioxidante, sendo encontradas maiores proporções de fenólicos no extrato etéreo das rações e no extrato alcoólico do jatobá. O DM experimental resultou em polifagia, poliúria e polidpisia, e aumento nos níveis de triglicerídeos, frutosamina e percentual de hemoglobina glicada no grupo D. A análise histopatológica não evidenciou sinais de lesão hepática ou renal nos grupos. A suplementação da ração resultou em níveis de triglicerídeos semelhantes aos de C e redução dos níveis de colesterol total, mas não melhorou o controle metabólico do diabetes. O concentrado de jatobá apresentou propriedades hipoglicemiante e hipolipemiante. Palavras chave: Antioxidantes. Diabetes mellitus. Fibras na Dieta. Glicemia. Suplementação alimentar.

8 ABSTRACT Food components, especially compounds that are rich in fiber, polyunsaturated fatty acids and constituents such as flavonoids have been tested as auxiliary tools in the treatment of diabetes mellitus (DM). However, most studies that have evaluated the effects of polyunsaturated fatty acids and fiber use isolated supplementation with oils, foods or bioactive constituents in experimental models of this disease. This study evaluated the effect of animal feed supplemented with oats, flax, sesame and sunflower seeds, combined or not with the administration of jatobá (Hymnaea courbaril) concentrate on parameters related to diabetes mellitus in male Wistar rats. The animals (251.2 ± 1.9g) were divided into groups of 7 to 14 rats, into the following groups: normal control (C), diabetic control (D), diabetic with supplemented feed (DS), diabetic with administration of insulin (DI), diabetic with administration of jatobá (DJ) and diabetic with feed combined with jatobá (DSJ). The treatment began on the fifth day after induction of diabetes with streptozocin 40 mg kg i.v. The animals in group C received an equal volume of citrate buffer (0.2 ml/100 g body weight i.v.). Animals were considered diabetic with fasting glucose 250 mg/dl. After 50 days of treatment, the serum glucose, total cholesterol and fractions, triglycerides and fructosamine were measured. The percentage of glycation of hemoglobin was also assessed. Body weight, urine output, food consumption and water intake were evaluated during the treatment. The antioxidant activity in the liver was assessed by levels of non-protein sulfhydryl groups and catalase. The study assessed the chemical composition, in vitro antioxidant activity and phenolic compounds of jatobá and of the standard and supplemented feed. The jatobá had high levels of carbohydrates possibly due to the content of fiber in the fruit. The supplemented feed had higher lipid content resulting from the foods used in the supplementation. Both the feed and the jatobá had antioxidant activity, and there were higher proportions of phenolics in the ethereal extract of the feeds and in the alcohol extract of the jatobá. The experimental DM resulted in polyphagia, polyuria and polidpisia, and increased levels of triglycerides, fructosamine and percentage glycated hemoglobin in group D. Histopathological analysis showed no signs of liver or kidney damage among the groups. The supplemented feed resulted in triglyceride levels similar to those of C and in a reduction of levels of total cholesterol, but did not improve the metabolic control of diabetes. The concentrate of jatobá had hypoglycemic and hypolipidemic properties. Key words: feeding. Antioxidants. Blood glucose. Diabetes mellitus. Dietary fiber. Supplementary

9 LISTA DE ILUSTRAÇÕES Figura 1. Via dos polióis Figura 2. Produção de produtos finais de glicação avançada (AGE s) e suas conseqüências patológicas Figura 3. Mecanismo unificado de dano celular induzido pela hiperglicemia Quadro 1. Distribuição dos grupos experimentais Figura 4. Fluxograma para obtenção dos extratos para atividade antioxidante Figura 5. Consumo alimentar médio diário de Rattus norvegicus durante período de 50 dias de tratamento com ração suplementada com aveia, linhaça, gergelim e girassol e/ou concentrado de jatobá e insulina Figura 6. Ingestão média diária de água de Rattus norvegicus durante o período de 50 dias de tratamento com ração suplementada com aveia, linhaça, gergelim e girassol e/ou concentrado de jatobá e insulina Figura 7. Diurese média diária de Rattus norvegicus durante o período de 50 dias de tratamento com ração suplementada com aveia, linhaça, gergelim e girassol e/ou concentrado de jatobá e insulina Figura 8. Micrografias de fígado de Rattus norvegicus ao final do período de 50 dias de tratamento com ração suplementada com aveia, linhaça, gergelim e semente de girassol e/ou concentrado de jatobá e insulina Figura 9. Micrografias de rins de Rattus norvegicus ao final do período de 50 dias de tratamento com ração suplementada com aveia, linhaça, gergelim e semente de girassol e/ou concentrado de jatobá e insulina

10 LISTA DE TABELAS Tabela 1. Composição centesimal de aveia, linhaça e gergelim por 100 g de parte comestível Tabela 2. Composição centesimal em ácidos graxos poli-insaturados de aveia, linhaça e gergelim por 100 g de parte comestível Tabela 3. Composição química (g/100g) em macronutrientes e cinzas e valor energético das rações padrão e suplementada com aveia, linhaça, gergelim e semente de girassol Tabela 4. Composição química (g/100g) em macronutrientes e cinzas e valor energético do jatobá Tabela 5. Teores de compostos fenólicos (em equivalente de ácido gálico) de extratos das rações padrão e suplementada, em mg/100g de amostra úmida Tabela 6. Teores de compostos fenólicos (em equivalente de ácido gálico) de extratos da polpa de jatobá, em mg/100g de amostra úmida Tabela 7. Atividade antioxidante in vitro de extratos das rações padrão e suplementada Tabela 8. Atividade antioxidante in vitro de extratos da polpa de jatobá Tabela 9. Glicemia capilar de jejum de Rattus norvegicus antes e após indução de diabetes experimental, e glicemia sérica de jejum ao final do período de 50 dias de tratamento com ração padrão suplementada com aveia, linhaça, gergelim e girassol e/ou concentrado de jatobá e insulina Tabela 10. Percentual de hemoglobina glicada e níveis séricos de frutosamina de Rattus norvegicus ao final do período de 50 dias de tratamento com ração padrão suplementada com aveia, linhaça, gergelim e girassol e/ou concentrado de jatobá e insulina Tabela 11. Níveis séricos de colesterol total, HDL, LDL e triglicerídeos de Rattus norvegicus ao final do período de 50 dias de tratamento com ração padrão suplementada com aveia, linhaça, gergelim e girassol e/ou concentrado de jatobá e insulina Tabela 12. Evolução ponderal de Rattus norvegicus durante tratamento com ração padrão suplementada com aveia, linhaça, gergelim e girassol e/ou concentrado de jatobá e insulina. 50 Tabela 13. Níveis de catalase e grupos sulfidrila não protéico (GSHNP) de Rattus norvegicus ao final do período de 50 dias de tratamento com ração padrão suplementada com aveia, linhaça, gergelim e girassol e/ou concentrado de jatobá e insulina Tabela 14. Níveis séricos de AST, ALT, Albumina e Proteínas Totais de Rattus norvegicus ao final do período de 50 dias de tratamento com ração suplementada com aveia, linhaça, gergelim e girassol e/ou concentrado de jatobá e insulina Tabela 15. Níveis séricos de Uréia e Creatinina de Rattus norvegicus ao final do período de 50 dias de tratamento com ração suplementada com aveia, linhaça, gergelim e girassol e/ou concentrado de jatobá e insulina

11 LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ADA American Diabetes Association AGE Produto final de glicação avançada AGE s Produtos finais de glicação avançada ALT Alanina aminotransferase ANOVA Análise de variância AST Aspartato aminotransferase CCA Centro de Ciências Agrárias CONCEA Conselho Nacional de Controle de Experimentação Animal DAC Doença arterial coronariana DACNT Doenças e agravos crônicos não-transmissíveis DAG Diacilglicerol DM Diabetes mellitus DMG Diabetes mellitus gestacional DMT1 Diabetes mellitus tipo 1 DMT2 Diabetes mellitus tipo 2 DNA Ácido desoxirribonucléico DPPH - 2,2-difenil-1-picril-hidrazil DTNB Ácido 5,5-ditiobis(2-nitrobenzóico) EDTA Ácido etilenodiamino tetra-acético EPM Erro padrão da média GAPDH - gliceraldeído-3-fosfato-desidrogenase GLUT Transportador de membrana específico GLUT2 Transportador de Glicose tipo 2 GSH Glutationa reduzida HbA Hemoglobina HbA1c Hemoglobina glicada HDL Lipoproteína de alta densidade IAM Infarto agudo do miocárdio IDR Ingestão diária recomendada IMC Índice de massa corpórea InCor Instituto do coração LADA Latent Autoimmune Diabetes in Adults

12 LDL Lipoproteína de baixa densidade LLP Lipase lipoprotéica NAD Nicotinamida Adenina Dinucleotídeo NADPH Nicotinamida Adenina Dinucleotídeo Fosfato Reduzida ND Nefropatia diabética NO Óxido nítrico NOVAFAPI Faculdade de Saúde, Ciências Humanas e Tecnológicas do Piauí NPH Protamina Neutra de Hagedorn OMS Organização Mundial de Saúde PARP - poli ADP-ribose polimerase PGI2 Prostaglandina I2 PKC Proteína quinase C ROS Espécies reativas de oxigênio SBD - Sociedade Brasileira de Diabetes SOD Superóxido dismutase STZ Estreptozotocina TG Triglicerídeos UFPI Universidade Federal do Piauí USA Estados Unidos da América VLDL Lipoproteína de muito baixa densidade

13 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO REVISÃO DE LITERATURA Diabetes mellitus: definição, classificação e fisiopatologia Estresse oxidativo e diabetes mellitus Complicações do diabetes mellitus Componentes dietéticos e diabetes mellitus OBJETIVOS Objetivo geral Objetivos específicos METODOLOGIA Aspectos éticos Animais Grupos de estudo Preparo da ração suplementada, quantificação de consumo diário de água e alimentos e administração do concentrado de jatobá Análise da Composição química do jatobá e das rações padrão e suplementada Determinação do teor de umidade do jatobá e das rações padrão e suplementada Determinação de resíduo mineral fixo do jatobá e das rações padrão e suplementada Determinação de lipídios do jatobá e das rações padrão e suplementada Determinação de proteínas do jatobá e das rações padrão e suplementada Determinação de carboidratos e valor energético total (VET) do jatobá e das rações padrão e suplementada Obtenção e preparo dos extratos do jatobá e das rações padrão e suplementada Determinação de compostos fenólicos totais Determinação da atividade antioxidante in vitro do jatobá e das rações padrão e suplementada Indução de diabetes Administração de insulina Avaliação do perfil lipídico Avaliação do controle glicêmico Avaliação de marcadores bioquímicos da função hepática Avaliação de marcadores bioquímicos da função renal Avaliação da atividade antioxidante no fígado Eutanásia e coleta de material para análises Processamento histológico do material Análise estatística RESULTADOS Composição centesimal do jatobá e das rações padrão e suplementada Determinação quantitativa de compostos fenólicos e atividade antioxidante in vitro do jatobá e das rações padrão e suplementada Efeitos do consumo de aveia, linhaça, semente de girassol e gergelim e do concentrado de jatobá no controle glicêmico de ratos diabéticos Efeitos do consumo de aveia, linhaça, semente de girassol e gergelim e do concentrado de jatobá sobre o perfil lipídico de ratos diabéticos Efeitos do consumo de aveia, linhaça, semente de girassol e gergelim e do concentrado de jatobá sobre a evolução ponderal de ratos diabéticos... 50

14 5.6 Efeitos do consumo de aveia, linhaça, semente de girassol e gergelim e do concentrado de jatobá sobre a atividade antioxidante hepática de ratos diabéticos Efeitos do consumo de aveia, linhaça, semente de girassol e gergelim e do concentrado de jatobá sobre a função hepática e renal de ratos diabéticos Efeitos de tratamento com ração padrão suplementada com aveia, linhaça, semente de girassol e gergelim e/ou concentrado de jatobá sobre o consumo alimentar, ingestão hídrica e diurese de ratos diabéticos Efeitos do consumo de aveia, linhaça, semente de girassol e gergelim e do concentrado de jatobá sobre a estrutura celular de fígado e rins de ratos diabéticos DISCUSSÃO CONCLUSÃO REFERÊNCIAS... 75

15 14 1 INTRODUÇÃO O diabetes mellitus (DM) é uma doença crônica que resulta de defeitos na secreção e/ou ação da insulina envolvendo processos patogênicos específicos, como destruição das células beta do pâncreas, resistência à ação da insulina, distúrbios da secreção da insulina, entre outros (FRANCO, 2004; AMERICAN DIABETES ASSOCIATION, 2006; SOCIEDADE BRASILEIRA DE DIABETES, 2006). Trata-se de doença caracterizada por um estado hiperglicêmico crônico, que como conseqüência, leva à ocorrência de retinopatia, nefropatia, hipertensão arterial, alterações no sistema nervoso periférico, disfunções sexuais e artropatias, dentre outras, complicações que podem evoluir para cegueira, falência renal, doenças coronarianas e vasculares cerebrais de forma sucessiva (FRANCO, 2004; AMERICAN DIABETES ASSOCIATION, 2006; SOCIEDADE BRASILEIRA DE DIABETES, 2006). O DM é uma das doenças de mais rápido crescimento em todo o mundo, sendo considerada a primeira causa de morbidade e mortalidade cardiovascular em populações ocidentais (REIMANN et al, 2009). Segundo a Organização Mundial de Saúde (OMS), o DM é um problema de saúde pública mundial e em 2000 os seis países com o maior número de pacientes diabéticos eram Índia (32,7 milhões), China (22,6 milhões), Estados Unidos (15,3 milhões), Brasil (12 milhões), Paquistão (8,8 milhões) e Japão (7,1 milhões) (ORGANIZAÇÃO MUNDIAL DE SAÚDE, 2009). Ao longo dos anos o DM vem se tornando a epidemia do século XXI e já afeta cerca de 246 milhões de pessoas em todo o mundo e, até 2025, a previsão é de que esse número chegue a 380 milhões (BRASIL, 2009). No Brasil, aproximadamente 50% das pessoas com DM desconhecem sua condição mórbida, sendo que 10% delas são portadoras de diabetes mellitus tipo 1 (DMT1). E, em alguns países esse percentual de pessoas que desconhecem ter a doença sobe para 80% (ORGANIZAÇÃO MUNDIAL DE SAÚDE, 2009). Entre os fatores de risco para doenças e agravos crônicos não transmissíveis (DACNT) está o consumo excessivo de gorduras saturadas e gorduras trans, os quais interferem nos níveis de colesterol plasmático e favorecem o surgimento da obesidade. Dentre as diversas medidas para redução dos fatores de risco para DACNT tem sido recomendada uma alimentação rica em fibras, pois estudos demonstram que dietas ricas nesse componente alimentar podem ter benefícios particulares para indivíduos diabéticos e, principalmente, obesos (ANDERSON, 1985; KATIE et al, 2007). Neste sentido, a American Diabetes

16 15 Association (ADA) recomenda consumo diário de fibras entre 25 a 30 g por dia, de ambos os tipos, solúvel e insolúvel para se obter efeitos benéficos quanto à hipercolesterolemia o recomendado é que haja uma ingestão de 5 gramas por dia de fibras solúveis (AMERICAN DIABETES ASSOCIATION, 2007; POLI et al, 2008). Vários são os fatores que têm contribuído para o interesse no desenvolvimento de alimentos funcionais, sendo um deles o aumento da consciência dos consumidores, que desejando melhorar a qualidade de suas vidas, optam por hábitos saudáveis. Os alimentos funcionais devem apresentar propriedades benéficas além das propriedades nutricionais básicas, sendo apresentados na forma de alimentos comuns (SOUZA; SOUZA NETO; MAIA, 2003). Dentre os alimentos com alegações de funcionalidade, estão a aveia, a linhaça, o gergelim, a semente girassol e o jatobá devido a presença de compostos bioativos contidos nas fibras alimentares, além de ácidos graxos essenciais da família ω-3 e ω-6 e outros compostos. A aveia (Avena sativa L.), grão de cereal usado como alimento para humanos e animais, é membro do gênero Avena, da família Gramineae e possui alto teor de β- glucanas, componentes aos quais têm sido atribuídos benefícios como: atividade anti-aterogênica (DELANEY et al, 2003; ERKKILA et al, 2005), melhora das respostas imunes a infecções (RAMAKERS et al, 2005; TSIKITIS et al, 2004), diminuição do pico de insulina e glicemia pos-prandial (BEHALL et al, 2006; BRAATEN et al, 1994) e redução dos níveis plasmáticos de colesterol total e lipoproteínas de baixa densidade (LDL) (NAUMANN et al, 2006; LASZTITY 1998). A aveia é muito utilizada na formulação de produtos integrais, e estudos prospectivos em populações sugerem que, quando consumidos em produtos integrais, os componentes antioxidantes presentes nesse alimento estão associados com importante proteção cardiovascular (PETERSON, 2001). O gergelim (Sesamum indicum L) pertence à família Pedaliaceae, e consiste em grãos comestíveis que contêm vitaminas A, B e C, além de elevados teores de cálcio, fósforo e ferro (NISHANT; NARASIMHACHARYA, 2007). Vários estudos destacam a capacidade dos componentes das sementes de gergelim em reduzir os níveis plasmáticos de colesterol e o estresse oxidativo devido à presença de componentes como fibras, esteróis, polifenóis e flavonóides. Nesse sentido, Nishant; Narasimhacharya (2007) demonstraram que a utilização do pó das sementes de gergelim na ração de ratos machos albinos provoca redução considerável dos níveis plasmáticos de lipídios totais e de colesterol, além de melhoria na atividade antioxidante e consequente redução da peroxidação lipídica.

17 16 A linhaça (Linum usitatissimum L), pertencente à família das Lináceas, possui elevada concentração de ácido linoléico e α-linolênico e sua inclusão na dieta de cavalos tem sido associada a alterações do metabolismo do ácido araquidônico e à redução da produção de interleucinas (DELOBEL et al, 2008). Além disso, devido à associação inversa entre a ingestão do ácido linolênico com o risco de infarto agudo do miocárdio (IAM), o uso do óleo de linhaça tem sido relacionado à baixa incidência de eventos cardiovasculares (ASCHERIO; RIMM; GIOVANNUCCI, 1996). O girassol (Helianthus annus L.) é uma espécie dicotiledônea anual da família Compositae (ou Asteraceae) originária do continente norte-americano, e seus grãos são constituídos pelo pericarpo (casca) e pela semente propriamente dita (amêndoa) (SOUSA, 2008). Alguns estudos destacam que 30 a 45% do grão de girassol correspondem ao óleo caracterizado pela alta relação de ácidos graxos poliinsaturados/saturados (65,3%/ 11,6%), e o restante constitui o farelo, que contém alto teor de fibra, proteína bruta e aminoácidos, porém com baixos níveis de lisina (PINHEIRO et al, 2002; FURLAN et al, 2001; STRINGHINI et al, 2000). As fibras vegetais contidas nos grãos de girassol consistem em ligninas, insolúveis em água, e apontadas como capazes de adsorver o colesterol (MOREIRA-LEITE; MONTEIRO; RACHID, 2005). O óleo de girassol possui excelentes características nutricionais, sendo constituído, em sua quase totalidade, pelo ácido linoléico (65%), o qual é classificado como essencial, participando de funções fisiológicas diversas (BETT et al, 2004). Além disso, um estudo dos níveis de lipoproteínas em homens e mulheres saudáveis apontou que aqueles submetidos a uma dieta enriquecida em óleo de girassol apresentaram redução dos níveis séricos de colesterol total, LDL, lipoproteínas de densidade muito baixa (VLDL) e triglicerídeos (VALSTA et al, 1992). O jatobá (Hymenaea stigonocarpa Mart.) é uma planta com 4 a 6 m de altura, característica do cerrado brasileiro, que produz frutos farináceos comestíveis com comprimento entre 6 e 18 cm e diâmetro de 3 a 6 cm (CHANG et al, 1998). Seus frutos são ricos em fibras e flavonóides e são muito apreciados pela população regional, sendo consumidos e utilizados na elaboração de bolos, pães e mingaus, cookies e snacks com alto teor de fibras (SILVA et al, 2001). Os compostos fenólicos, substâncias amplamente distribuídas no reino vegetal, sobretudo em frutas e outros vegetais, englobam desde moléculas simples até outras com alto grau de polimerização (BRAVO, 1998). Tais compostos podem ser encontrados na sua forma livre ou ligados a açúcares ou proteínas, e apresentam a característica comum de possuírem

18 17 em suas estruturas vários grupos benzênicos (CROFT, 1998; HERNÁNDEZ; PRIETO GONZÁLES, 1999). A classificação proposta por Ribéreau-Gayon (1968) divide os compostos fenólicos em: pouco distribuídos na natureza; polímeros; e largamente distribuídos na natureza. Os pouco distribuídos na natureza compreendem um número reduzido de compostos, encontrados com certa freqüência e que incluem os fenóis simples, pirocatecol, hidroquinona e resorcinol, além de aldeídos derivados dos ácidos nezóicos. Os polímeros são aqueles que não se apresentam em sua forma livre nos tecidos vegetais e têm como representantes os taninos e ligninas. E os largamente distribuídos na natureza correspondem ao grupo no qual estão os fenólicos, sendo subdividido em flavonóides e derivados, ácidos fenólicos, e cumarinas. Dentre os compostos fenólicos com propriedade antioxidante, destacam-se os flavonóides, os quais englobam as antocianinas e os flavonóis. As antocianinas são pigmentos solúveis em água, amplamente difundidos no reino vegetal e que conferem as várias nuanças de cores entre laranja, vermelha e azul encontradas em frutas, vegetais, flores, folhas e raízes (SILVA et al, 2010). Grande interesse por compostos fenólicos vem sendo demonstrado pelas observações promissoras de seu potencial efeito benéfico à saúde decorrente de sua ação antioxidante, assim como na prevenção de diversas enfermidades, tais como enfermidades cardiovasculares, câncer e doenças neurológicas (VENDRAMINI; TRUGO, 2004; HARBORNE; WILLIAMS, 2000; SÁNCHEZ-MORENO, 2002). Esses benefícios são atribuídos, sobretudo a sua atividade antioxidante por meio da depuração de espécies reativas de oxigênio e efeito quelante sobre metais catalisadores da peroxidação de lipídios (HUBER; RODRIGUES-AMAYA, 2008). Diante dos benefícios à saúde atribuídos a alimentos como a aveia, linhaça, gergelim, semente de girassol e jatobá, nesse estudo foram avaliados os efeitos desses alimentos sobre parâmetros relacionados ao DM como uma alternativa que possa contribuir para a melhoria das alterações endócrino-metabólicas causadas pela doença, principalmente por considerar que intervenções com mudanças no estilo de vida e incorporação de hábitos alimentares mais saudáveis, incluindo aumento do consumo de fibras e substâncias antioxidantes constituem-se em uma alternativa viável para o tratamento do DM.

19 18 2 REVISÃO DE LITERATURA 2.1 Diabetes mellitus: definição, classificação e fisiopatologia O processo de transição demográfica e epidemiológica, marcado pela tendência ao envelhecimento populacional e o aumento da prevalência de DACNT, traz consigo implicações para o perfil nutricional e alimentar da população brasileira. Ao mesmo tempo, como resultado da adoção do estilo de vida sedentário e do consumo de dietas desbalanceadas houve redução da prevalência de desnutrição e aumento da prevalência de sobrepeso e obesidade (BATISTA FILHO; RISSIN, 2003). E, em conseqüência das alterações metabólicas decorrentes dos hábitos de vida inadequados, as DACNT são atualmente problema de saúde pública que atingiram proporções epidêmicas (AMERICAN DIABETES ASSOCIATION, 2004). Dentre as DACNT, merece destaque o DM, definido como uma desordem metabólica de múltiplas etiologias e que se caracteriza por um estado de hiperglicemia crônica, decorrente da anormalidade na secreção e/ou ação da insulina, com conseqüentes distúrbios no metabolismo de carboidratos, lipídios e proteínas (WILD et al, 2004). A prevalência mundial de DM para todas as faixas etárias foi estimada em 2,8% no ano 2000, com projeções de atingir 4,4% em 2030, e o número total de pessoas portadoras de DM que era de 171 milhões em 2000 pode alcançar 366 milhões em 2030 (KING; AUBERT; HERNAN, 1998). Outros autores avançam na estimativa do incremento no número de indivíduos diabéticos para o ano de 2030, projetando que 90% dos indivíduos serão acometidos pelo diabetes tipo 2 (WILD et al, 2004). O fator demográfico mais importante que influencia a prevalência do DM no mundo parece ser o aumento na proporção de pessoas com mais de 65 anos de idade, sobretudo nos países desenvolvidos, cuja população urbana é projetada para dobrar entre 2000 e Nos países em desenvolvimento o crescimento populacional é observado em todas as faixas etárias com predominância para grupos etários mais jovens (KING; AUBERT; HERNAN, 1998). A Sociedade Brasileira de Diabetes (SBD), seguindo orientações da OMS e ADA, propõe a classificação do DM baseada na sua etiologia e não pela forma de tratamento. Dessa forma, o DM é classificado em DMT1, diabetes mellitus tipo 2 (DMT2), tipos específicos de DM e diabetes mellitus gestacional (DMG); existindo ainda a glicemia de jejum alterada e a

20 19 tolerância à glicose diminuída, as quais são consideradas fatores de risco para o desenvolvimento de DM e doenças cardiovasculares (ALBERTI; ZIMMET, 1999). Os tipos de DM mais comuns são o DMT1 e o DMT2, sendo ambos doenças crônicas graves decorrentes de alterações no funcionamento de células beta do pâncreas com subsequentes alterações do metabolismo de carboidratos e lipídios (ORGANIZAÇÃO MUNDIAL DE SAÚDE, 2009). O DMT1, com pouca influência hereditária, decorre primariamente da destruição das células betas resultando, quase sempre, em cetoacidose com grandes flutuações da glicemia, acomete geralmente indivíduos magros e apresenta expressiva deterioração clínica quando o tratamento com insulina não é iniciado precocemente (AMERICAN DIABETES ASSOCIATION, 2006). Esse tipo de DM ocorre em cerca de 5% a 10% dos diabéticos e inclui casos decorrentes de doença auto-imune e aqueles nos quais a causa da destruição das células beta não é conhecida (SOCIEDADE BRASILEIRA DE DIABETES, 2006). A forma rapidamente progressiva é comumente observada em crianças e adolescentes entre 10 a 14 anos, e a forma lentamente progressiva geralmente aparece em adultos (Latent Autoimmune Diabetes in Adults LADA), sendo esta última erroneamente classificada como DMT2 pelo seu aparecimento tardio (AMERICAN DIABETES ASSOCIATION, 2006; BRASIL, 2006; SOCIEDADE BRASILEIRA DE DIABETES, 2006). O DMT2 resulta, em geral, de graus variáveis de resistência à insulina e de deficiência relativa de secreção de insulina, em que a resposta da célula ao estímulo da glicose é subótimo, não ocorrendo a primeira etapa de secreção da insulina após estimulação pela glicose (BAYNES; DOMINICZAK, 2000). O tratamento do DMT2 visa manter o controle glicêmico adequado, seja com dieta hipocalórica, prática de exercícios físicos ou uso de medicações como sensibilizadores da ação de insulina, anti-hiperglicemiantes, secretagogos, drogas anti-obesidade e/ou insulina, as quais podem ser utilizadas isoladamente ou em associações (ARAUJO; BRITTO; PORTO DA CRUZ, 2000). A hiperglicemia é a principal característica do DM (TFAYLI; ARSLANIAN, 2009). Em condições fisiológicas a regulação da glicemia é mantida através de um delicado balanço entre a secreção de insulina e a sensibilidade à insulina. Assim, um sinal inicial de intolerância à glicose e/ou uma diminuição na sensibilidade da insulina nos tecidos periféricos resulta no aumento compensatório da secreção da insulina para a manutenção da normoglicemia (TFAYLI; ARSLANIAN, 2009). Por outro lado, em alguns indivíduos, a relação hiperbólica que governa esse balanço está prejudicada e tem reflexos diretos nas células beta pancreáticas, as quais não respondem às elevadas concentrações de insulina com

21 20 uma diminuição da secreção desse hormônio, aumentando assim a resistência insulínica (TFAYLI; ARSLANIAN, 2009). 2.2 Estresse oxidativo e diabetes mellitus A oxidação é um processo metabólico que leva à produção de energia necessária para as atividades essenciais das células, e nos sistemas biológicos ocorre devido à ação dos radicais livres no organismo (SOARES, 2002). Os radicais livres são moléculas ou íons que têm um elétron desemparelhado para se ligar a qualquer outro elétron e, por isso, são extremamente reativas. Os radicais livres podem ser gerados por fontes endógenas ou exógenas, e causam alterações nas células agindo diretamente sobre componentes celulares como membranas celulares, que terão sua fluidez e permeabilidade alteradas, e também em proteínas celulares, o que resulta em sua fragmentação, agregação e, em certos casos, ativação ou inativação de certas enzimas e mesmo aberrações cromossômicas (SOARES, 2002). O estresse oxidativo é definido como um estado de desequilíbrio entre a produção de espécies reativas de oxigênio (ROS) e a capacidade antioxidante endógena, sendo tal desequilíbrio associado ao processo de envelhecimento e também com o desenvolvimento de muitas outras doenças crônicas e degenerativas, incluindo o câncer, doenças cardíacas e doenças de Alzheimer (McCORD, 1994). O papel do estresse oxidativo como determinante principal no início e progressão das complicações do DM tem despertado grande interesse em razão de que o desequilíbrio entre a produção de ROS e a capacidade antioxidante endógena ocasionar o aumento da atividade da aldose redutase, formar produtos avançados da glicosilação não-enzimática e aumentar a via das hexosaminas (TANIYAMA; GRIENDLING, 2003; REIS et al, 2008). Muitas das alterações metabólicas causadas pela hiperglicemia produzem estresse oxidativo devido ao aumento de ROS, gerados principalmente durante a auto-oxidação da glicose e em diferentes reações oxidativas que acompanham a glicação de proteínas, lipídios e ácidos nucléicos (DÍAZ-FLORES et al, 2004). Além disso, ocorre também diminuição da ação dos sistemas de defesa antioxidante em conseqüência da diminuição da disponibilidade da nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato reduzida (NADPH) e da glutationa reduzida, assim como pelo dano oxidativo das enzimas envolvidas (DÍAZ-FLORES et al, 2004).

22 21 A diminuição da ação dos sistemas antioxidantes endógenos tem sido associada com anormalidades estruturais e funcionais no sistema cardiovascular devido à exposição prolongada dos tecidos vasculares à hiperglicemia com indícios de que a capacidade antioxidante endógena esteja prejudicada nos indivíduos diabéticos, dificultando a remoção dos radicais livres (SANTINI et al, 1997). Vários estudos demonstram que a hiperglicemia tem como conseqüência uma elevada produção de ânion superóxido por meio de inúmeros mecanismos, contudo alterações na cadeia de transporte de elétrons parecem ser o primeiro evento chave na ativação de outras vias envolvidas nas complicações do DM por ocasionar o aumento da atividade da aldose redutase, da ativação da proteína quinase C (PKC), da formação de produtos avançados da glicosilação não-enzimática e da atividade da via das hexosaminas, o que tem como conseqüência unificada o mecanismo de lesão celular (REIS et al, 2008). Na via dos polióis, o aumento de ROS em decorrência da hiperglicemia, reduz os níveis de óxido nítrico (NO) ativando a aldose redutase. O aumento do fluxo pela via dos polióis induzido pelo aumento de ROS determina maior conversão de glicose a sorbitol, reduzindo NADPH e glutationa. O sorbitol é convertido a frutose, aumentando a relação NADH:NAD, o que aumentaria a síntese de diacilglicerol (DAG), principal ativador fisiológico da PKC (Figura 1). Figura 1. Via dos polióis. Fonte: Reis, J. S. et al. Estresse oxidativo: Revisão da sinalização metabólica no Diabetes tipo 1. Arquivos Brasileiros de Endocrinologia e Metabologia. v. 52, n. 7, p. 1098, 2008.

23 22 Um dos principais mecanismos patogênicos responsáveis pelos danos celulares e teciduais relacionados ao estresse oxidativo no diabetes envolve a formação de produtos finais de glicação avançada (AGEs), os quais são lipídios ou proteínas que se tornam glicados após a exposição a açúcares oxidados e que atuam modificando proteínas intracelulares relacionadas com a regulação gênica, interferindo na sinalização celular e ainda estimulando a produção de citocinas inflamatórias (BARBOSA; OLIVEIRA; SEARA, 2009). Na Figura 2 são apresentadas algumas das conseqüências patológicas decorrentes da formação dos AGEs. Figura 2. Produção de produtos finais de glicação avançada (AGE s) e suas conseqüências patológicas. Fonte: Brownlee, M. Biochemistry and molecular cell biology of diabetic complications. Nature. v. 414, p. 816, A produção aumentada de ROS em decorrência da hiperglicemia parece ser o mecanismo comum em todas as células lesadas, sendo essa hipótese capaz de unificar todas as vias. Assim, a hiperglicemia ocasiona o aumento da poli ADP-ribose polimerase (PARP), enzima envolvida no reparo de danos ao DNA, e conseqüentemente, a diminuição do gliceraldeído-3-fosfato-desidrogenase (GAPDH), responsável pela metabolização final da glicose, ativando todas as vias (Figura 3) (BROWNLEE, 2005).

24 23 Figura 3. Mecanismo unificado de dano celular induzido pela hiperglicemia. Fonte: Reis, J. S. et al. Estresse oxidativo: Revisão da sinalização metabólica no Diabetes tipo 1. Arquivos Brasileiros de Endocrinologia e Metabologia. v. 52, n. 7, p. 1101, Considerando o envolvimento do estresse oxidativo na patogênese do DM e de outras DACNT, a busca por agentes antioxidantes naturais tem fundamental importância. Nesse sentido, estudos com flavonóides vêm despertando grande interesse devido a evidências epidemiológicas que mostram que uma dieta rica nestes compostos está associada ao baixo risco de doenças cardiovasculares e algumas formas de câncer (HUBER; RODRIGUEZ-AMAYA, 2008). E, acredita-se que as propriedades relacionadas à saúde humana exercidas pelos compostos fenólicos, tais como os flavonóides, são baseadas principalmente na sua atividade antioxidante relacionada com o seqüestro de radicais livres e quelação de metais capazes de catalisar a peroxidação de lipídios (HUBER; RODRIGUEZ- AMAYA, 2008). 2.3 Complicações do diabetes mellitus A história natural do diabetes é marcada pelo aparecimento de complicações que podem ser agudas ou crônicas, sendo mais frequentes as últimas devido ao aumento da longevidade dos pacientes (DÍAZ-FLORES et al, 2004). A maioria das evidências