Um novo mecanismo para a desregulação da resposta celular à hipoxia: implicações para a disfunção celular na diabetes tipo 2

Abstract

Introdução e objectivos: Uma grande percentagem dos doentes diabéticos tem ou virá a desenvolver complicações diabéticas, macro e microvasculares. A hiperglicemia crónica associa-se a maior formação de metabolitos, como o metilglioxal, originando AGEs. Este trabalho teve como objectivo principal avaliar o papel do metilglioxal nas complicações diabéticas, olhando para a nefropatia diabética, um modelo bem caracterizado de complicações microvasculares, e para o tecido adiposo, cuja fisiologia e fisiopatologia são, ainda, pouco conhecidas. Os efeitos da administração de metilglioxal num modelo animal normal foram comparados com as alterações observadas num modelo animal não-obeso de diabetes tipo 2, nos estádios inicial e tardio da doença. Métodos: Neste estudo foram utilizados animais Wistar normais e Goto-Kakizaki, um modelo animal não-obeso de diabetes tipo 2, aos 6 e aos 14 meses de idade. Foi também estudado um grupo de ratos Wistar com administração oral de metilglioxal durante 14 semanas até aos 6 meses de idade. Além dos níveis plasmáticos de metilglioxal, foi avaliado o perfil glicémico e lipídico, bem como as adipocitocinas leptina e adiponectina e marcadores sistémicos de stress oxidativo e lesão hepática. Nos tecidos renal e adiposo foram avaliados a deposição de AGEs e marcadores bioquímicos de angiogénese e apoptose. Foi também avaliada a acumulação de uma sonda sensível a hipoxia e, no caso do tecido adiposo, a irrigação sanguínea e o recrutamento de macrófagos para o tecido. Resultados: A nível sistémico, a administração de metilglioxal não alterou o perfil glicémico, mas causou um aumento dos níveis plasmáticos de ácidos gordos livres, de forma semelhante ao encontrado no modelo diabético. Verificaram-se também alterações dos marcadores de stress oxidativo, dos níveis plasmáticos de metilglioxal e dos níveis séricos de adiponectina, igualmente, de forma semelhante ao observado Resumo XVI no modelo diabético. No rim, a administração crónica de metilglioxal causou deposição de AGEs e alterações estruturais e dos marcadores apoptóticos e angiogénicos. Estas alterações bioquímicas e estruturais foram coincidentes com maior acumulação de sonda de hipoxia, sem, no entanto, serem ainda visíveis alterações funcionais marcantes. No tecido adiposo, foram também observadas alterações estruturais e bioquímicas dos mesmos marcadores, acompanhadas por alterações da irrigação sanguínea, com processos hipóxicos regionais e recrutamento de macrófagos para o tecido. Conclusões: O metilglioxal induz alterações renais e no tecido adiposo que mimetizam as associadas à hiperglicemia crónica da diabetes, incluindo uma acentuada acumulação de uma sonda sensível a hipoxia, sugerindo que o metilglioxal intervém na desregulação dos mecanismos angiogénicos comummente encontrada nas complicações diabéticas

Introduction and objectives: A large percentage of diabetic patients has or will develop macro and microvascular diabetic complications. Chronic hyperglycemia is associated with increased formation of metabolites, such as methylglyoxal, originating AGEs. The main objective of this work was to evaluate the role of methylglyoxal on diabetic complications, looking to the diabetic nephropathy, a well characterized model of microvascular dysfunction, and adipose tissue, whose physiology and pathophysiology is not completely known. The effects of methylglyoxal administration to a normal animal model were compared with a non-obese model of type 2 diabetes in initial and late stages of the disease. Methods: In this work were used normal Wistar and Goto-Kakizaki rats, a model of non-obese type 2 diabetes, at 6 and 14 months old. A group of Wistar rats with oral administration of methylglyoxal during 14 weeks was also studied at 6 months old. Besides plasma methylglyoxal levels, glycemic and lipid profiles were evaluated, as well as, leptin, adiponectin and systemic markers of oxidative stress and hepatic lesion. In renal and adipose tissues, AGEs accumulation and biochemical markers of angiogenesis and apoptosis were determined. It was also evaluated the accumulation of a hypoxia probe and, in the case of adipose tissue, blood irrigation and macrophage recruitment to the tissue. Results: Systemically, methylglyoxal did not alter glycemic profile, but increased plasma free fatty acid levels, as observed in the diabetic model. Alterations of oxidative stress markers, plasma methylglyoxal and serum adiponectin levels were also observed and were similar to the diabetic model. In kidney, methylglyoxal administration caused AGEs deposition, structural lesions and alterations of apoptotic and vascular markers. This biochemical and structural alterations were coincident with increased accumulation of the hypoxia probe, despite no major functional Abstract XVIII impairments. In adipose tissue, structural lesions and alterations of the same biochemical markers were followed by decreased blood supply, with formation of hypoxic regions and macrophage recruitment to the tissue. Conclusions: Methylglyoxal induced kidney and adipose tissue alterations that mimic those related with chronic hyperglycemia in diabetes, including increased accumulation of a hypoxia probe, suggesting that methylglyoxal interplays in the impairment of the angiogenic mechanisms, usually observed in diabetic complications.