Avaliação de derivados da curcumina com efeitos hipoglicemiantes

Abstract

As propriedades anti-inflamatórias e antioxidantes da curcumina podem ser determinantes no tratamento de doenças metabólicas, como a diabetes. Apesar da sua forte atividade intrínseca, a sua baixa biodisponibilidade limitou o seu uso clínico, devido à combinação de um eficiente metabolismo de primeira passagem, má absorção gastrointestinal, rápida eliminação e baixa solubilidade aquosa. Para superar estas limitações, foram sintetizados dois derivados da curcumina.Desta forma, o objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos dos dois derivados da curcumina na homeostase da glicose e na função endotelial num modelo animal de diabetes tipo 2 não obeso, o rato Goto-Kakizaki (GK). Para esse efeito, foram utilizados ratos GK com 14 semanas de idade, das nossas colónias de reprodução (Faculdade de Medicina da Universidade de Coimbra), durante 2 semanas. Os animais GK foram divididos em cinco grupos: controlos (GK); GK submetidos a administração de veículo por via subcutânea (Veículo, DMSO, 100 µL/dia); GK submetidos a tratamento com a mesma quantidade equimolar (35 µmol/dia) de curcumina (Curcumina, 40mg/kg/dia), de Derivado 20 (Derivado 20, 40 mg/kg/dia); ou de Derivado 27 (Derivado 27, 52,4 mg/kg/dia). Um grupo de 5 ratos Wistar (W) foi utilizado como controlo. Foram avaliados durante o tratamento parâmetros bioquímicos, glicemia em jejum, tolerância à insulina, peso corporal, ingestão calórica e consumo de água.Após o tratamento, os ratos foram anestesiados (via injeção intraperitoneal com uma solução 2:1 (v/v) de 50 mg/kg de cetamina (100 mg/mL) e 2,5% de cloropromazina (5 mg/mL)), foram colhidas amostras de sangue e, de seguida, os ratos foram sacrificados para colheita de tecido adiposo epididimal, rim, fígado e aorta. Foram preparados anéis da aorta para a realização de curvas cumulativas concentração-resposta de relaxamento isométrico à acetilcolina (ACh, 0,01 a 90 µM), após pré-contração com 10 µM de noradrenalina (NA) na ausência e na presença de 100 µM de ácido ascórbico.No que diz respeito aos efeitos metabólicos, o Derivado 27 teve um efeito muito acentuado na redução da glicemia. Nos níveis plasmáticos de ácidos gordos livres (free fatty acids, FFA) verificou-se igualmente uma redução com o Derivado 27, o que foi também observado com o Derivado 20, embora com um menor efeito. Nos animais tratados com curcumina e Derivado 27, observou-se um aumento significativo dos níveis do transportador de glicose 4 (GLUT4) no tecido adiposo. Na aorta, o tratamento com curcumina e com o Derivado 27 aumentou o relaxamento NO-dependente induzido pela ACh. Após incubação com ácido ascórbico, a resposta da curcumina foi semelhante ao grupo Veículo, no entanto o tratamento com o Derivado 20 e 27 aumentou significativamente o relaxamento na presença de ácido ascórbico, sendo mais acentuado com o Derivado 27, restaurando a resposta observada no grupo Wistar, o que sugere que o mecanismo responsável pelos efeitos observados pode estar relacionado com o estado oxidativo. Uma vez que não se verificaram alterações significativas nas vias de sinalização envolvidas no vasorrelaxamento, nomeadamente nas formas total e fosforilada na eNOS, e nas vias de detoxificação das aortas isoladas dos diferentes grupo experimentais, foi avaliado o stress nitrosativo. Considerando que foi apenas analisada uma amostra de cada grupo, os resultados preliminares parecem sugerir uma diminuição da imunomarcação para a nitrotirosina nos animais tratados com Derivado 27. Em concordância, no tecido adiposo epididimal, intimamente relacionado com a função vascular, foi observada uma normalização dos níveis de GLO1 e um aumento os níveis de SOD1, sendo que ambas as enzimas contribuem para diminuição do stress oxidativo. Em conclusão, o tratamento com o Derivado 27 melhorou o perfil glicémico e lipídico e a capacidade antioxidante, com consequente diminuição do stress oxidativo, o que se traduziu na melhoria da função endotelial.

The anti-inflammatory and antioxidant properties of curcumin may be determinant in the treatment of metabolic diseases such as diabetes. Despite its strong intrinsic activity, its low bioavailability, due to a combination of efficient first pass metabolism, gastrointestinal malabsorption, rapid elimination and low aqueous solubility have limited its clinical use. In order to overcome such limitations, two curcumin derivatives have been synthesized.So, the aim of this study was to evaluate the effects of the two derivatives of curcumin on glucose homeostasis and endothelial function in a non-obese animal model of type 2 diabetes, Goto-Kakizaki (GK) rat. For that purpose, 14 weeks GK rats, from our breeding colonies (Faculty of Medicine, University of Coimbra), were used for 2 weeks. GK animals were divided into five groups: controls (GK); GK submitted to subcutaneous administration of vehicle (Veículo, DMSO, 100 μL/day); GK submitted to treatment with the same equimolar quantity (35 µmol/day) of curcumin (Curcumina, 40 mg/kg/day), Derivative 20 (Derivado 20, 40 mg/kg/day), or Derivative 27 (Derivado 27, 52 mg/kg/day). A group of 5 Wistar rats (W) was use as control. During treatment biochemical parameters, fasting glycemia, insulin tolerance, body weight, caloric intake and water consumption were evaluated.After treatment, rats were anaesthetized (via intraperitoneal injection of a 2:1 (v/v) 50mg/kg ketamine (100 mg/mL) and 2.5% chlorpromazine (5 mg/mL)), blood samples were collected, and then rats were sacrificed to collect epididimal adipose tissue, kidney, liver and aorta. Aorta rings were prepared for cumulative concentration-response (CR) isometric relaxation curves to acetylcholine (ACh, 0.01 to 90 µM) after precontraction with 10 µM of noradrenaline (NA) in the absence and presence of 100 µM ascorbic acid.Regarding metabolic effects, Derivative 27 had a markedly effect in glycemia lowering. In the levels of plasma free fatty acids (FFA), were also verified a reduction with Derivative 27, also observed with Derivative 20, although with a smaller effect. In animals treated with curcumin and Derivative 27, a significant increase in glucose transporter 4 (GLUT4) levels were observed in adipose tissue. In aorta, the treatment with curcumin and Derivative 27 increased the NO-dependent relaxation induced by the ACh. After incubation with ascorbic acid, the curcumin response was similar to Veículo group, however the treatment with Derivatives 20 and 27 significantly increased the relaxation in the presence of ascorbic acid, being more pronounced in the Derivative 27 group, restoring the response observed in Wistar group, which suggest that the mechanism under the observed effects can be related to the oxidative state. Since there were no significant differences in the vasorelaxation signalling pathways, namely in total and phosphorylated eNOS forms, and in the detoxification pathways of the isolated aortas from the different experimental groups, the nitrosative stress was evaluated. Considering that was only analysed one sample of each group, the preliminary results seems to suggest a decrease in the nitrotyrosine imunostaining in animals treated with Derivative 27. In concordance, in epididimal adipose tissue, that is extensively related with vascular function, a normalization of glyoxalase 1 (GLO1) levels and an increase of superoxide dismutase (SOD1) levels were observed, both enzymes contributing to the reduction of oxidative stress.Taken together, treatment with Derivative 27 improved glycaemic and lipolytic profiles, with consequent reduction of oxidative stress, improving endothelial function.