Publicação

Glucose Sensing and Modulation of Human Chondrocyte Functions by Hyperglycemia: Relevance as Pharmacological Targets for Diabetes – Associated OA

Detalhes bibliográficos
Resumo:	A Osteoartrite (OA) e a Diabetes Mellitus (DM), especialmente tipo 2, são doenças relacionadas com o envelhecimento e, por isso, cada vez mais prevalentes. Estudos epidemiológicos e experimentais suportam a forte relação entre a DM e o desenvolvimento e progressão da OA, conduzindo ao aparecimento do conceito de OA associada à diabetes. A compreensão dos mecanismos subjacentes é essencial para o desenvolvimento de estratégias preventivas e terapêuticas específicas que são urgentemente necessárias para travar a crescente incidência da OA e os seus enormes custos socioeconómicos. A hiperglicémia, como característica fundamental da DM, é por hipótese um importante promotor da degradação da articulação, neste conceito de OA associada à diabetes. Neste contexto, o principal objectivo deste trabalho foi contribuir para o esclarecimento dos mecanismos pelos quais os níveis extracelulares de glucose são detectados pelos condrócitos, em particular a clarificação do papel dos canais de potássio dependentes de ATP [K(ATP)] neste processo e compreender os mecanismos através dos quais a hiperglicemia induz dano nos condrócitos. Compreender estes processos é essencial para evidenciar possíveis mecanismos patológicos e potenciais alvos farmacológicos para a OA associada à DM. Adicionalmente procurou-se identificar compostos com propriedades anti-inflamatórias e anti-catabólicas que justifiquem a sua exploração para o desenvolvimento de novos fármacos anti-osteoartríticos. Como fontes dos compostos a estudar, utilizaram-se extractos de plantas, a maioria constituintes da flora endémica da Península Ibérica, de modo a contribuir também para a valorização do nosso património biológico. Em geral, os resultados obtidos mostram que: • Condrócitos humanos de todos os graus de OA apresentam canais de potássio ATP dependentes [K(ATP)] heterogéneos, com múltiplas combinações de subunidades possíveis, mas parecendo a Kir6.2 e a SUR2B as subunidades mais expressas. • A actividade dos canais K(ATP) influencia a abundância dos principais transportadores de glucose, GLUT-1 e -3, nos condrócitos normais, mas não afecta o transporte de glucose. Isto sugere que estes canais participam num mecanismo sensor de glucose que regula os níveis dos GLUT, mas a modulação da sua actividade isoladamente não é suficiente para ajustar a capacidade de transporte de glucose em condrócitos. • Os condrócitos de graus de OA mais elevados, isto é, em que a degradação da cartilagem é progressivamente mais extensa, respondem menos eficazmente ou não respondem a alterações na actividade dos canais K(ATP). • A exposição dos condrócitos a concentrações elevadas de glucose induz a expressão de mediadores pro-inflamatórios, nomeadamente a IL-1β, o TNF-α e a iNOS, acompanhada pelo aumento da produção de NO, através de um mecanismo, pelo menos parcialmente, mediado pelo NF-κB. • A insulina não só não previne os efeitos pro-inflamatórios da hiperglicemia nos condrócitos humanos mas ainda, em concentrações supra-fisiológicas, induz por si só a activação do NF-κB. • Os óleos essenciais de Lavandula luisieri e Eryngium duriaei subsp. juresianum apresentam importantes actividades anti-inflamatórias, nomeadamente a inibição significativa da expressão da iNOS, da produção de NO e da activação do NF-κB induzidos pela IL-1β. Assim, estes óleos podem ser de grande valor no desenvolvimento de novas terapias ou como fonte de compostos activos para o tratamento da OA • O (+)-α-pinene apresenta o maior potencial condroprotector e anti-inflamatório de entre os seus isómeros, enantiomeros e outros compostos naturais de núcleo pinano por inibir significativamente a activação de vias de sinalização inflamatórias e catabólicas induzidas pela IL-1β, nomeadamente a activação do NF-κB e da JNK e a expressão de genes inflamatórios (iNOS) e catabólicos (MMP-1 e -13). • O mirceno e o limoneno, compostos naturais encontrados nos óleos essenciais de Eryngium duriaei subsp. juresianum e Lavandula luisieri, mostraram interessantes propriedades anti-inflamatórias e anti-catabólicas, nomeadamente a inibição da expressão de mediadores pro-inflamatórios e catabólicos como o NO, iNOS, MMP-1 e -13 e da activação de vias de sinalização como a do NF-κB e a da p38MAPK. • Adicionalmente, o mirceno ainda inibe a fosforilação das MAPK, JNK e ERK1/2, o que possivelmente contribui para a inibição da expressão de genes pro-inflamatórios, pro-catabólicos e de desdiferenciação do condrócito, nomeadamente o colagénio I, e atenua a inibição da expressão dos genes anti-catabólicos TIMP-1 e -3 causadas pela IL-1β. Em resumo, uma visão geral dos resultados sugere por um lado, que a alteração dos mecanismos de sensibilidade à glucose e a exposição a concentrações de glucose elevada conduzem a um aumento da expressão de mediadores e vias de sinalização inflamatórias nos condrócitos, estabelecendo uma nova ligação entre a OA e a DM e suportando a existência de um fenótipo específico de OA induzida pela DM. Por outro lado, estes mediadores e vias de sinalização inflamatórios e catabólicos são alvos importantes para o desenvolvimento de novos fármacos com capacidade de modificar o curso da doença. O mirceno aparece como um composto lead interessante a ser explorado para o desenvolvimento de novas terapêuticas para a OA.
Autores principais:	Rufino, Ana Teresa Oliveira
Assunto:	Osteoartrite Hiperglicémia
Ano:	2015
País:	Portugal
Tipo de documento:	tese de doutoramento
Tipo de acesso:	acesso aberto
Instituição associada:	Universidade de Coimbra
Idioma:	inglês
Origem:	Estudo Geral - Universidade de Coimbra

Descrição
Resumo:	A Osteoartrite (OA) e a Diabetes Mellitus (DM), especialmente tipo 2, são doenças relacionadas com o envelhecimento e, por isso, cada vez mais prevalentes. Estudos epidemiológicos e experimentais suportam a forte relação entre a DM e o desenvolvimento e progressão da OA, conduzindo ao aparecimento do conceito de OA associada à diabetes. A compreensão dos mecanismos subjacentes é essencial para o desenvolvimento de estratégias preventivas e terapêuticas específicas que são urgentemente necessárias para travar a crescente incidência da OA e os seus enormes custos socioeconómicos. A hiperglicémia, como característica fundamental da DM, é por hipótese um importante promotor da degradação da articulação, neste conceito de OA associada à diabetes. Neste contexto, o principal objectivo deste trabalho foi contribuir para o esclarecimento dos mecanismos pelos quais os níveis extracelulares de glucose são detectados pelos condrócitos, em particular a clarificação do papel dos canais de potássio dependentes de ATP [K(ATP)] neste processo e compreender os mecanismos através dos quais a hiperglicemia induz dano nos condrócitos. Compreender estes processos é essencial para evidenciar possíveis mecanismos patológicos e potenciais alvos farmacológicos para a OA associada à DM. Adicionalmente procurou-se identificar compostos com propriedades anti-inflamatórias e anti-catabólicas que justifiquem a sua exploração para o desenvolvimento de novos fármacos anti-osteoartríticos. Como fontes dos compostos a estudar, utilizaram-se extractos de plantas, a maioria constituintes da flora endémica da Península Ibérica, de modo a contribuir também para a valorização do nosso património biológico. Em geral, os resultados obtidos mostram que: • Condrócitos humanos de todos os graus de OA apresentam canais de potássio ATP dependentes [K(ATP)] heterogéneos, com múltiplas combinações de subunidades possíveis, mas parecendo a Kir6.2 e a SUR2B as subunidades mais expressas. • A actividade dos canais K(ATP) influencia a abundância dos principais transportadores de glucose, GLUT-1 e -3, nos condrócitos normais, mas não afecta o transporte de glucose. Isto sugere que estes canais participam num mecanismo sensor de glucose que regula os níveis dos GLUT, mas a modulação da sua actividade isoladamente não é suficiente para ajustar a capacidade de transporte de glucose em condrócitos. • Os condrócitos de graus de OA mais elevados, isto é, em que a degradação da cartilagem é progressivamente mais extensa, respondem menos eficazmente ou não respondem a alterações na actividade dos canais K(ATP). • A exposição dos condrócitos a concentrações elevadas de glucose induz a expressão de mediadores pro-inflamatórios, nomeadamente a IL-1β, o TNF-α e a iNOS, acompanhada pelo aumento da produção de NO, através de um mecanismo, pelo menos parcialmente, mediado pelo NF-κB. • A insulina não só não previne os efeitos pro-inflamatórios da hiperglicemia nos condrócitos humanos mas ainda, em concentrações supra-fisiológicas, induz por si só a activação do NF-κB. • Os óleos essenciais de Lavandula luisieri e Eryngium duriaei subsp. juresianum apresentam importantes actividades anti-inflamatórias, nomeadamente a inibição significativa da expressão da iNOS, da produção de NO e da activação do NF-κB induzidos pela IL-1β. Assim, estes óleos podem ser de grande valor no desenvolvimento de novas terapias ou como fonte de compostos activos para o tratamento da OA • O (+)-α-pinene apresenta o maior potencial condroprotector e anti-inflamatório de entre os seus isómeros, enantiomeros e outros compostos naturais de núcleo pinano por inibir significativamente a activação de vias de sinalização inflamatórias e catabólicas induzidas pela IL-1β, nomeadamente a activação do NF-κB e da JNK e a expressão de genes inflamatórios (iNOS) e catabólicos (MMP-1 e -13). • O mirceno e o limoneno, compostos naturais encontrados nos óleos essenciais de Eryngium duriaei subsp. juresianum e Lavandula luisieri, mostraram interessantes propriedades anti-inflamatórias e anti-catabólicas, nomeadamente a inibição da expressão de mediadores pro-inflamatórios e catabólicos como o NO, iNOS, MMP-1 e -13 e da activação de vias de sinalização como a do NF-κB e a da p38MAPK. • Adicionalmente, o mirceno ainda inibe a fosforilação das MAPK, JNK e ERK1/2, o que possivelmente contribui para a inibição da expressão de genes pro-inflamatórios, pro-catabólicos e de desdiferenciação do condrócito, nomeadamente o colagénio I, e atenua a inibição da expressão dos genes anti-catabólicos TIMP-1 e -3 causadas pela IL-1β. Em resumo, uma visão geral dos resultados sugere por um lado, que a alteração dos mecanismos de sensibilidade à glucose e a exposição a concentrações de glucose elevada conduzem a um aumento da expressão de mediadores e vias de sinalização inflamatórias nos condrócitos, estabelecendo uma nova ligação entre a OA e a DM e suportando a existência de um fenótipo específico de OA induzida pela DM. Por outro lado, estes mediadores e vias de sinalização inflamatórios e catabólicos são alvos importantes para o desenvolvimento de novos fármacos com capacidade de modificar o curso da doença. O mirceno aparece como um composto lead interessante a ser explorado para o desenvolvimento de novas terapêuticas para a OA.