Neuroprotecção pela insulina: como se constrói o puzzle. Ana I. Duarte

Transcrição

1 Neuroprotecção pela insulina: como se constrói o puzzle Ana I. Duarte anaimduarte@gmail.com

2 Envelhecimento e metabolismo da glucose ET scan Normal Doença de Alzheimer (

3 Envelhecimento e metabolismo da glucose ET scan Doença de Alzheimer ( Consumo de glucose

4 Envelhecimento e metabolismo da glucose ET scan Doença de Alzheimer ( Consumo de glucose Stresse oxidativo

5 Envelhecimento e metabolismo da glucose ET scan Doença de Alzheimer ( Consumo de glucose Stresse oxidativo Alterações dos níveis e/ou função da insulina no cérebro?

6 Envelhecimento e metabolismo da glucose ET scan Doença de Alzheimer ( Consumo de glucose Stresse oxidativo Alterações dos níveis e/ou função da insulina no cérebro? Doença de Alzheimer a diabetes tipo 3 do cérebro? (Freude et al., 2005; de la Monte et al., 2006)

7 Tradicionalmente A insulina ( ) actua numa grande parte das células do organismo, ( ) apesar de não actuar ( ) nas células nervosas. (

8 Desde há trinta anos Síntese de insulina e expressão de receptor de insulina no cérebro - Ocorre em neurónios do córtex, hipocampo e bolbo olfactivo. (Havrankova et al., 1979; Schechter et al., 1996, 1998; Freude et al., 2005)

9 Insulina e o envelhecimento cerebral Envelhecimento

10 Insulina e o envelhecimento cerebral Envelhecimento Níveis de insulina cerebral Sinalização mediada pelo receptor de insulina

11 Insulina e o envelhecimento cerebral Envelhecimento Níveis de insulina cerebral Sinalização mediada pelo receptor de insulina Resistência à insulina Metabolismo cerebral da glucose

12 Insulina e o envelhecimento cerebral Envelhecimento Níveis de insulina cerebral Sinalização mediada pelo receptor de insulina Resistência à insulina Metabolismo cerebral da glucose AGEs Stresse oxidativo

13 Insulina e o envelhecimento cerebral Envelhecimento Níveis de insulina cerebral Sinalização mediada pelo receptor de insulina Resistência à insulina Metabolismo cerebral da glucose AGEs Stresse oxidativo Degenescência e morte neuronal (Hoyer, 2003; Andersen, 2004)

14 Objectivo Avaliar o papel neuroprotector da insulina no metabolismo neuronal, defesas antioxidantes e morte neuronal após stresse oxidativo. Embriões de ratos Wistar Culturas primárias de neurónios Ascorbato/Fe 2+

15 Os receptores de insulina e IGF-1 existem em neurónios corticais de rato Ext Insulina + Asc/Fe Int A. IR B. IGF-1R IR MA2 Hoechst Merge IGF-1R MA2 Hoechst Merge Controlo Asc/Fe 2+

16 A insulina estimula a actividade do IR e IGF-1R Insulina + Asc/Fe Ext Int A. IR B. IGF-1R Níveis de fosforilação da Tyr IR (% do controlo) Controlo Asc/Fe 2+ ** Insulina (µm) Níveis de fosforilação da Tyr IGF-1R (% do controlo) Controlo Asc/Fe 2+ * Insulina (µm)

17 A insulina promove a acumulação neuronal de glucose Insulina + Asc/Fe Ext Int GLUT-3

18 A insulina estimula a glicólise Insulina + Asc/Fe Ext Int GLUT-3 Glicólise

19 A insulina estimula a glicólise Insulina + Asc/Fe Ext Int iruvato/lactato (% do co ontrolo) Controlo * Asc/Fe 2+ * Insulina (µm) GLUT-3 Glicólise ir/lac

20 A insulina aumenta os níveis energéticos Insulina + Asc/Fe Ext Int GLUT-3 Glicólise ir/lac AT/AD ~Cr

21 A insulina aumenta a adenosina intracelular e o ácido úrico Ext Insulina + Asc/Fe Int GLUT-3 Glicólise ir/lac AT/AD ~Cr ADO Ácido úrico

22 A insulina protege contra a oxidação lipídica e proteica Insulina + Asc/Fe Ext Int Stresse oxidativo GLUT-3 Glicólise ir/lac AT/AD ~Cr ADO Ácido úrico

23 A insulina estimula a actividade da I-3K/Akt Ext Insulina + Asc/Fe -I-3K -Akt Int Controlo Asc/Fe 2+ -Akt/Akt tota al (% do controlo) * Stresse oxidativo Insulina (µm) GLUT-3 Glicólise ir/lac AT/AD ~Cr ADO Ácido úrico

24 A insulina diminui a activação da GSK-3β Ext Insulina + Asc/Fe -I-3K -Akt -GSK3βTyr216 Int -GSK-3βTyr216/GSK-3 3β total (% do controlo) Controlo Asc/Fe 2+ * * Stresse oxidativo GLUT-3 Glicólise ir/lac Insulina (µm) AT/AD ~Cr ADO Ácido úrico

25 A insulina protege contra a apoptose dependente de caspases Ext Insulina + Asc/Fe -I-3K -Akt -GSK3βTyr216?? Int Núcleo Bcl-2 mrna Casp-3 mrna Bcl-2 Casp-3 Apoptose Stresse oxidativo GLUT-3 Glicólise ir/lac AT/AD ~Cr ADO Ácido úrico

26 A insulina estimula o ciclo redox do glutatião Ext Insulina + Asc/Fe -I-3K -Akt -GSK3βTyr216?? Int Núcleo Bcl-2 mrna Casp-3 mrna Bcl-2 Casp-3 Apoptose Gx-1 mrna Gx-1 GRed GSH/GSSG Stresse oxidativo GLUT-3 Glicólise ir/lac AT/AD ~Cr ADO Ácido úrico

27 A insulina aumenta a expressão de enzimas da glicólise Ext Insulina + Asc/Fe -I-3K -Akt -GSK3βTyr216?? Int Hxk-II/GADH (% do controlo) 150 Controlo Asc/Fe 2+ * Insulina (µm) Núcleo Bcl-2 mrna Casp-3 mrna Gx-1 mrna Hxk-II mrna Bcl-2 Casp-3 Gx-1 GRed GSH/GSSG Apoptose Stresse oxidativo GLUT-3 Hxk-II Glicólise ir/lac AT/AD ~Cr ADO Ácido úrico

28 A insulina decresce o AT e a adenosina extracelulares Ext Insulina + Asc/Fe AT AD? -I-3K -Akt -GSK3βTyr216? Núcleo Bcl-2 mrna Casp-3 mrna? Bcl-2 Casp-3 Apoptose Int AM ADO Nucleoside transporter Gx-1 mrna Hxk-II mrna Gx-1 GRed GSH/GSSG Stresse oxidativo GLUT-3 Hxk-II Glicólise ir/lac AT/AD ~Cr ADO Ácido úrico

29 Conclusões A neuroprotecção pela insulina resulta da activação dos receptores de insulina e IGF-1 activação da via da I-3K/Akt inibição da GSK-3β Hiperfosforilação da tau regulação da síntese proteica Agregação da β-amilóide

30 Conclusões A neuroprotecção pela insulina resulta da activação dos receptores de insulina e IGF-1 activação da via da I-3K/Akt inibição da GSK-3β Hiperfosforilação da tau regulação da síntese proteica Agregação da β-amilóide A insulina previne a apoptose e necrose associadas ao stresse oxidativo aumento das defesas antioxidantes decréscimo da oxidação lipídica e proteica

31 Conclusões A neuroprotecção pela insulina resulta da activação dos receptores de insulina e IGF-1 activação da via da I-3K/Akt inibição da GSK-3β Hiperfosforilação da tau Agregação da β-amilóide regulação da síntese proteica A insulina previne a apoptose e necrose associadas ao stresse oxidativo aumento das defesas antioxidantes decréscimo da oxidação lipídica e proteica A insulina estimula o transporte e metabolismo da glucose e diminui a adenosina extracelular

32 Através do seu papel neuroprotector, a insulina poderá ser útil na prevenção da desregulação metabólica e dos danos mediados pelo stresse oxidativo associado ao envelhecimento e doenças neurodegenerativas.

33 Agradecimentos Fundação para a Ciência e a Tecnologia Centro de Neurociências e Biologia Celular Instituto de Bioquímica F.M.U.C. Departamento de Zoologia F.C.T.U.C. rofessora Doutora Ana Cristina Rego Doutora Maria Sancha Santos rofessora Doutora Catarina Resende de Oliveira Dr. aulo Santos Mestre Teresa roença

34 Mitochondrial Dysfunction and Cell Death Group (