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DIABETES MELLITUS TIPO 1 E 2 / PROCESSOS INFLAMATÓRIOS DA OBESIDADE Lara Camila – Medicina – 3º Semestre DIABETES MELLITUS TIPO 1 E 2 O diabetes melito é um distúrbio crônico caraterizado por hiperglicemia + desenvolvimento tardio de complicações vasculares e neuropáticas. O diabetes clínico é dividido em quatro subclasses gerais: (1) DM tipo 1: causado principalmente pela destruição autoimune das células B pancreáticas, e caracterizado pela deficiência absoluta de insulina. (2) DM tipo 2: caracterizado pela resistência insulínica e pela deficiência relativa de insulina. (3) Outros tipos específicos de diabetes associados a síndromes ou condições clínicas identificáveis; (4) DM gestacional OBS: os pacientes com qualquer forma de diabetes podem necessitar de terapia insulínica; por este motivo, os termos previamente empregados diabetes insulinodependente (para o DM 1) e diabetes não insulinodependente (para o DM 2) foram eliminados. Efeitos da deficiência de insulina no metabolismo energético A falta de insulina leva à mobilização de substratos, para gliconeogênese e cetogênese, do músculo e tecido adiposo, produção acelerada de glicose e cetonas pelo fígado e remoção prejudicada de combustíveis endógenos e exógenos pelos tecidos responsivos à insulina. Os resultados são hiperglicemia grave e hipercetonemia que sobrepujam mecanismos de remoção renal. Patogênese ➢ Diabetes Mellitus tipo 1 O DM 1 produz uma insuficiência profunda das células beta com resistência insulínica secundária; resulta, provavelmente, de uma interação entre fatores genéticos, ambientais e autoimunes que, seletivamente, destroem as células beta produtoras de insulina. Muitos genes foram implicados na fisiopatologia do DM 1, o que ressalta a natureza poligênica da doença; Epidemias de caxumba, rubéola congênita e infecção pelo vírus coxsackie foram associadas a um aumento da frequência de DM 1. ➢ Exemplos específicos e convincentes de diabetes induzido por vírus foram relatados. Se um vírus contiver um epítopo semelhante à proteína da célula beta, a infecção viral poderia, teoricamente, anular a autotolerância e desencadear a autoimunidade. Além disso, a expressão da doença também pode ser influenciada por microrganismos presentes no TGI – maior área de superfície para interação com o ambiente. Cerca de 80% dos pacientes com diabetes do tipo 1 apresentam anticorpos para as células das ilhotas; os anticorpos dirigidos contra aos antígenos podem estar presentes em parentes assintomáticos de primeiro grau dos pacientes. Esses indivíduos com anticorpos positivos estão em risco de desenvolver diabetes do tipo 1, embora o início clínico possa ser adiado por muitos anos. ➢ A probabilidade de desenvolver diabetes do tipo 1 será maior que 50% se autoanticorpos para mais de um antígeno da célula beta estiverem presentes; se os anticorpos aparecerem em uma idade precoce, o risco de diabetes clínico será particularmente alto. Os anticorpos relacionados parecem ser mais marcadores do que causa da lesão das células beta – a destruição das células beta (por mecanismos apoptóticos e citotóxicos) é mediada por uma variedade de citoquinas ou pela atividade direta de linfócitos T. OBS: autópsias realizadas em pacientes que faleceram logo após o início da doença mostraram infiltrados celulares monocíticos restritos às ilhotas (denominados insulite) que são compostos por células TCD8+ e CD+, macrófagos e células beta. No momento do diagnóstico clínico, cerca de 10% a 20% da massa original de células beta tipicamente permanecem. Na maioria dos pacientes, há uma perda gradual dessas células beta remanescentes, sendo que alguns pacientes continuam a exibir uma produção residual de insulina por muitos anos. Nesses pacientes, geralmente, é mais fácil o controle da doença com insulina e eles apresentam menos complicações. O diabetes mellitus tipo 1 (DM1) é uma doença imunomediada. Células B ativadas interagem com CD4 + e CD8 + Células T, bem como células dendríticas (DCs). A apresentação de antígenos por células B e DCs conduzem a ativação de células T específicas de células β. Além disso, a exposição de células B a autoantígenos de células β leva para a produção de autoanticorpos direcionados a ilhotas, que servem os biomarcadores de doença assintomática. Setas tracejadas indicam as potenciais interações entre as células B e CD8 + Células T e entre células B e DCs. BCR, receptor de células B; TCR, receptor de células T ➢ Diabetes Mellitus tipo 2 A hiperglicemia no DM tipo 2 resulta de interações genéticas complexas, cuja expressão é modificada por fatores ambientais, como peso corporal e exercício. Elevações da glicose circulante iniciam um círculo vicioso no qual a hiperglicemia desencadeia hiperglicemia mais grave, pois irá sobrecarregar o pâncreas (estimulando a liberação de insulina) e, assim, entrará em falência e a secreção de insulina reduz. É difícil desenvolver diabetes se a função das células beta permanecer adequada para a demanda periférica por ação da insulina. Depois que o DM tipo 2 se manifesta, os níveis de insulina em jejum geralmente parecem normais ou elevados, mesmo sendo relativamente baixos em razão do grau de hiperglicemia coexistente. À medida que a doença progride e a hiperglicemia se torna mais grave, com o tempo, os níveis basais de insulina não conseguem se manter, podendo até diminuir. A massa de células beta se reduz em cerca de 50% nesses pacientes. Estudos sugerem que a perda de secreção de insulina estimulada por glicose esteja associada à diminuição da expressão de GLUT-2, a proteína primária de transporte de glicose da célula beta pancreática. Estudos patológicos das ilhotas pancreáticas de pacientes com DM tipo 2 de longa data demonstram depósitos do tipo amiloide compostos de polipeptídeo amiloide da ilhota (amilina), um peptídeo sintetizado na célula B cossecretado com insulina. ➢ Hipersecreção crônica de amilina pode levar a precipitação intrailhota do peptídeo, que ao longo do tempo também pode contribuir com função prejudicada das células beta. Embora os receptores insulínicos possam ser normais em alguns pacientes do tipo 2, os defeitos em vias “pós- receptor” mais distais desempenham um importante papel na resistência à insulina. Um aspecto importante da resistência à insulina é a reduzida capacidade de translocação de GLUT-4 para a superfície das células musculares. A obesidade está diretamente relacionada à resistência à insulina → os depósitos intra-abdominais de gordura visceral têm índice lipolítico maior que a gordura periférica e são mais resistentes à insulina. Além disso, o resultante aumento no nível de AGL circulantes promove depósitos de gordura dentro do fígado e do músculo, piorando a resistência à insulina. Os metabólitos do AGL intracelular parecem promover a resistência à insulina por meio de mecanismos que envolvem a fosforilação em serina (e não da tirosina) das moléculas sinalizadoras de insulina. Em adipócitos, resistência à insulina (também causada pelo aumento do receptor de insulina fosforilação de serina do substrato (IRS)) e inflamação levam à produção e liberação de ácidos graxos livres (FFAs) e citocinas pró- inflamatórias que provocam resistência à insulina, como interleucina-6 (IL-6), fator de necrose tumoral (TNF) e resistina. As adipocinas sensibilizadoras de insulina, como a adiponectina, por outro lado, melhoram a resistência à insulina. Além disso, a ligação ao retinol a proteína 4 (RBP4) aumenta e pode contribuir para a resistência à insulina. O inibidor 1 do ativador de plasminogênio (PAI1) não afeta a resistência à insulina, mas tem sido implicada em complicações da obesidade, incluindo aterosclerose acelerada e Diabetes tipo 2. Esses fatores contribuem para o acúmulo demetabólitos lipídicos tóxicos (diacilglicerol (DAG), ceramidas e acil-CoAs) em miócitos e hepatócitos, que prejudicam a sinalização da insulina (IRS- fosfatidilinositol 3-quinase (PI3K) via) e ativam as vias inflamatórias (JUN amino-terminal quinase (JNK), IκB quinase (IKK) e ativada por mitogênio proteína quinase (MAPK)), que prejudica ainda mais a via de transdução do sinal da insulina. Disfunção mitocondrial predispondo ao acúmulo de DAG e ativação da proteína quinase C nuclear (PKC), bem como geração de espécies reativas de oxigênio (EROS) e aumento do estresse do retículo endoplasmático (ER) exacerba ainda mais a resistência à insulina. FA, ácido graxo; mTOR, alvo mamífero da rapamicina; SOCS, supressores de sinalização de citocinas; TLR4, receptor 4 semelhante a Toll; TNFR, Receptor de TNF; UPR, resposta de proteína não dobrada; XBP1, proteína 1 de ligação à caixa X. Citocinas e hormônios derivados de adipócitos Os adipócitos produzem vários hormônios ativos no metabolismo capazes de afetar a sensibilidade à insulina. Leptina → age no hipotálamo para promover a saciedade e gasto energético, podendo acelerar o metabolismo da glicose. Adiponectina → circula em níveis que se correlacionam inversamente com a adiposidade e o grau de resistência à insulina. Manifestações Clínicas Pacientes com DM 1 apresentam pouca ou nenhuma capacidade secretória de insulina e dependem da insulina exógena para prevenir a descompensação metabólica e o óbito. Os sintomas surgem abruptamente em crianças ou adultos jovens previamente saudáveis, não obesos, que podem ter parentes próximos com a doença – mas normalmente não os têm. Na avaliação inicial, a maioria dos pacientes encontram-se enfermos e sintomáticos: poliúria, polidipsia, polifagia, visão embaçada, fadiga e perda de peso; Podem apresentar cetoacidose; O DM 1 possui uma fase prolongada assintomática pré-clínica, durante a qual as células beta pancreáticas são gradualmente destruídas por um ataque autoimune influenciado pelo HLA ou por outros fatores genéticos, assim como pelo ambiente. Em alguns pacientes, uma enfermidade aguda e o desenvolvimento de resistência insulínica secundária podem acelerar a transição da fase pré-clínica para a doença clínica. A maioria dos pacientes necessita de tratamento com altas doses de insulina a fim de restaurar um metabolismo desordenado. No entanto, um período conhecido como lua de mel pode se seguir, durante o qual doses menores de insulina são necessárias devido à parcial recuperação da função das células beta e da reversão da resistência insulínica provocada pela doença aguda. Em alguns pacientes, este processo comumente leva vários anos e às vezes é chamado de diabetes autoimune latente da idade adulta. Pacientes com DM tipo 2 apresentam sintomas clássicos de poliúria, polidipsia, polifagia e perda de peso inexplicada. Nesses pacientes, uma medida aleatória/’casual” de glicose plasmática de 200mg/dL ou mais é suficiente para confirmar o diagnóstico. Complicações metabólicas agudas 1- Cetoacidose diabética (CAD): ocorre mais frequentemente em pacientes com diabetes estabelecido como o resultado de uma doença intercorrente (p.ex, infecção), redução inadequada da dosagem de insulina, ou injeções de insulina esquecidas. As três características bioquímicas fundamentais da CAD são: hiperglicemia, cetose e cetoacidose. Esses fatores resultam dos efeitos combinados de atividade insulínica circulante deficiente e secreção excessiva de hormônios contrarregulatórios. Esses desequilíbrios hormonais mobilizam a liberação de substratos do músculo (aminoácidos, lactato, piruvato) e de tecido adiposo (AGL, glicerol) para o fígado, onde são convertidos à glicose ou corpos cetônicos. Ambos são liberados na corrente sanguínea Achados físicos na CAD são secundários à desidratação e cetoacidose → pele e membranas mucosas secas, pressão venosa jugular reduzida, taquicardia, hipotensão ortostática, função mental deprimida e respirações de Kussmaul (profundas e rápidas). A cetose pode ser identificada através de um cheiro adocicado e enjoativo no hálito do paciente. OBS: um grau de alcalose respiratória sobreposta (p. ex., provocada por vômitos ou uso de diuréticos) pode obscurecer a verdadeira gravidade da cetoacidose – que é estabelecida a partir do pH arterial. • Através da oxidação, os AGL são convertidos em acetil-CoA. Quando a produção de acetil- CoA ultrapassa a capacidade de utilização hepática, a substância passa a ser convertida em corpos cetônicos (acetoacetato, beta- hidroxibutirato e acetona). • A hiperglicemia presente na CAD é causada por diminuição da utilização periférica de insulina, aumento da secreção hepática de glicose e diminuição da sua excreção. • A secreção hepática exacerbada de glicose ocorre devido à gliconeogênese e glicogenólise. • A consequência é o aumento da osmolaridade plasmática, o que leva a um deslocamento de fluidos do espaço intra para o extracelular, com desenvolvimento de desidratação celular. • Ultrapassando o limite renal, surgem a glicosúria e a diurese osmótica, induzindo perda de volume extracelular. 2- Estados hiperglicêmicos – Síndrome hiperosmolar hiperglicêmica (SHH) Como as pessoas com DM tipo 2 produzem um pouco de insulina, elas geralmente não apresentam cetoacidose mesmo quando o diabetes tipo 2 fica sem tratamento por bastante tempo. No entanto, no EHH, o valor da glicemia pode ficar extremamente alto. Esses níveis muito elevados de glicose no sangue levam a pessoa a expelir um alto volume de urina, o que acaba causando uma desidratação grave, fazendo com que o sangue da pessoa fique excepcionalmente concentrado (hiperosmolar). Os sintomas do EHH incluem desidratação extrema e confusão; é diagnosticado por meio de exames de sangue que mostram níveis muito elevados de glicose e sangue muito concentrado; o tratamento é com líquidos intravenosos e insulina; as complicações incluem coma, convulsões e morte. Complicações crônicas do diabetes: retinopatia diabética, nefropatia diabética, neuropatia diabética, pé diabético A lesão celular induzida pela glicose é mais pronunciada nos tipos celulares que são incapazes de regular a sua concentração intracelular de glicose (p.ex., células endoteliais e neurônios), e isso acarreta uma produção aumentada de espécies reativas do oxigênio, assim como dos produtos de glicação avançada (AGEs), vias de pólio e hexosamina aceleradas com consequente ativação da proteína quinase C. Além disso, uma variedade de proteínas são, não enzimaticamente, glicosiladas in vivo (hemoglobina, colágeno, partículas de lipoproteínas de baixa densidade e proteínas dos nervos periféricos) em proporção direta com os níveis predominantes de glicose. Os AGEs se acumulam em uma diversidade de tecidos (incluindo rins e vasos sanguíneos), onde se ligam a um receptor para AGE (RAGE). Essa ligação contribui para a lesão celular através de diversos mecanismos, como a estimulação das reações oxidativas e das citoquinas inflamatórias, complemento e fatores de crescimento. Na via dos polióis, há a formação de diacilglicerol que, por sua vez, pode ativar isoformas específicas da proteína quinase C, que estimulam a liberação de TGF beta (fator de crescimento transformante beta) e desempenham papel importante na proliferação celular e na permeabilidade vascular. PROCESSOS INFLAMATÓRIOS DA OBESIDADE A obesidade é uma doença inflamatória → maior expressão do gene codificador da adipocina pró- inflamatória, fator de necrose tumoral-alfa (TNF-a) no tecido adiposo, além de uma redução da sensibilidade à insulina após exposição a uma dieta de ganho de peso. Em indivíduos obesos, o tecido adiposo aumenta a síntese de adipocinas (citocinas), com efeito pró - inflamatório, como o angiotensinogênio, o TNF-a, a interleucina 6 (IL-6), leptina etc. Ao contrário do observadoem indivíduos magros, em que estas moléculas não são tão expressas. A resposta inflamatória da obesidade eleva a expressão de adipocinas pró-inflamatórias e à redução de adipocinas com propriedades anti-inflamatórias, como a adiponectina. No entanto, quando o excesso de peso corporal é eliminado, há uma maior expressão nas adipocinas anti-inflamatórias, uma redução das pró- inflamatórias e uma melhora na resposta à resistência à insulina. Tecido adiposo O tecido adiposo é formado pelos tecidos visceral (TAV) e subcutâneo (TAS), os quais, devido à sua localização, possuem características metabólicas diferentes. ➢ O TAV, localizado principalmente na região abdominal, é mais ativo metabolicamente, promove mais lipólise e liberação de ácidos graxos, possui mais resistência à insulina e secreta uma maior quantidade de adipocinas pró-inflamatórias (resistina, angiotensina I, resistina, PAI-1, PCR e IL-6). ➢ O TAS, localizado na região glúteo-femural e abdominal, produz uma maior quantidade de adipocinas pró-inflamatórias, como a leptina e a ASP (proteína estimuladora de acilação). Adipocinas inflamatórias: são proteínas de baixo peso molecular, com diversas funções metabólicas e endócrinas, que participam da inflamação e resposta do sistema imune. São consideradas como fatores de risco independentes para doenças da artéria coronária e cerebrovascular. As principais fontes de adipocinas são os TAS e TAV. 1- IL-6 e TNF-alfa: são adipocinas com função imunológica, e são produzidas pelos adipócitos em resposta a estímulos infecciosos ou inflamatórios; são adipocinas que participam ativamente dos mecanismos de lesão cerebral (em isquemias, por exemplo). Dentre todas as adipocinas, a IL-6, TNF-alfa, leptina (pró-inflamatória) e a adiponectina (anti-inflamatória) vêm recebendo atenção especial. O aumento das adipocinas pró-inflamatórias se correlaciona com doenças cardiovasculares. ➢ A resposta inflamatória promove aumento da síntese de adipocinas pró-inflamatórias e redução da concentração plasmática de adiponectina, que possui ação anti-inflamatória. IL-6: estimula a síntese hepática de triacilglicerol → hipertrigliceridemia → obesidade visceral; inibe a atividade da lipoproteína lipase e estimula a lipólise → contribui para doença aterosclerótica; altera a sinalização insulínica em hepatócitos ao inibir o receptor de insulina dependente de autofosforilação → promove resistência à ação do hormônio no tecido. TNF-alfa: inibe a fosforilação da tirosina do receptor de insulina (IRS-1) → resistência à insulina. 2- Adpisina: conhecida como fator D, é por meio de sua interação com complementos C3 e B que se origina a proteína estimuladora da acilação (ASP); o fator D estimula a síntese de TG no tecido adiposo branco por aumentar a translocação de GLUT-4, a produção de glicerol-3-fosfato. Além disso, ASP inibe a lipólise pela inibição da lipase hormônio-sensível. É produzida pelos adipócitos em resposta a estímulos infecciosos ou inflamatórios, sendo um mediador pró- inflamatório. Estudos sugerem que a obesidade seria uma resposta compensatória ao aumento dos níveis de ASP. 3- Angiotensinogênio (AGT): proteína circulante produzida, principalmente, pelo fígado, que faz parte do SRAA; Angiotensinogênio ---- renina ---- → Angiotensina I ---- ECA ---- → Angiotensina II, a qual é responsável pelo aumento da PA, principalmente através da vasoconstrição arteriolar e por estimular a secreção de aldosterona. Estudos mostraram que a angiotensina II estimula a lipogênese e secreção de adipocinas pró-inflamatórias em adipócitos. 4- Leptina: está relacionada com a regulação da ingestão alimentar e gasto energético por meio do SNC; atua na proliferação de células envolvidas na resposta imune, gerando produção de linfocinas pró- inflamatórias, sendo mediadora do estado nutricional e sobre a função imunológica. Está envolvida no aumento da oxidação lipídica pelo músculo esquelética e na redução da síntese de TG pelo fígado. É um importante preditor de resistência à insulina e outros riscos metabólicos, independentemente do nível de obesidade. O excesso de peso na obesidade eleva a síntese hormonal dos adipócitos e, consequentemente, os níveis plasmáticos de leptina. Contudo, a demasiada estimulação da leptina em seus receptores centrais origina uma resistência à sua ação no organismo. Assim, este excesso acarreta um desequilíbrio entre a ingestão de alimentos e o gasto energético, além de efeitos pró-inflamatórios. A perda de peso é capaz de reestabelecer este equilíbrio, melhorando a qualidade de vida dos indivíduos. 5- Resistina: secretada por monócitos e adipócitos e é expressa em indivíduos magros, porém indivíduos obesos comumente possuem níveis elevados de resistina. Promove resistência insulínica, diminuindo a gliconeogênese hepática e tem ação regulatória da adipogênese devido à sua alta expressão nos pré-adipócitos. Pode induzir a expressão de TNF-alfa, IL-6 e IL-12; 6- Visfatina: expressa pelos macrófagos do tecido adiposo branco em problemas de saúde como doença pulmonar aguda, AR, doença inflamatória intestinal e renal, e IAM. Induz a produção de IL-6, TNF-a e IL-1 beta, influencia a regulação da homeostase glicêmica por sua ligação ao receptor da insulina – mas não cometem com o hormônio, possuem sítios diferenciados. Estudos sugerem que a visfatina pode desempenhar um papel na inflamação vascular e na aterosclerose. ADIPOCINAS ANTI-INFLAMATÓRIAS 1- Interleucina 10 (IL-10): capaz de inibir a síntese de adipocinas pró-inflamatórias por linfócitos T e macrófagos. Evidências disponíveis sugerem um potencial papel protetor de IL-10 no desenvolvimento da aterosclerose. 2- Adiponectina (Adipoq): expressa em adipócitos diferenciados, é uma das adipocinas mais abundantes no plasma. Considerada protetora para DCV, atenuando a progressão da aterosclerose, ela ainda melhora a sensibilidade à insulina, possui ação anti-inflamatória reduzindo os níveis de citocinas pró-inflamatórias (IL-6 e TNF-alfa), contribui na homeostase pós-prandial da glicose e de lipídios e provoca o aumento da oxidação de gorduras. 3- SFRP5: altamente expressa na retina, moderadamente no fígado e pouco expressa em obesos e DM2. A circulação sanguínea de SFRP5 está correlacionada com marcadores de adiposidade, como o IMC, relação C/Q, percentual de gordura corporal, perfil lipídico, adiponectina e na resistência à insulina. FATOR DE CRESCIMENTO ➢ Fator de crescimento vascular endotelial (VEGF) estimula a proliferação vascular no tecido adiposo branco; ➢ Fator de crescimento transformador B (TGF-beta), além da proliferação dos pré-adipócitos, regula a diferenciação, desenvolvimento e apoptose dos adipócitos. ➢ Fator de crescimento do tipo insulina 1 (IGF-1) estimula a proliferação e diferenciação dos adipócitos. ➢ Fator de crescimento e hepatócito (HGF) estimula a diferenciação e o desenvolvimento de adipócitos.
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