Estudo dirigido de diabetes

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ESTUDO DIRIGIDO 
 
O diabetes afeta aproximadamente 100 milhões de pessoas no mundo, sendo que 90 % dos casos são de diabetes 
do tipo II, que é caracterizado por uma resistência dos tecidos à ação da insulina. A grande maioria destes casos 
está associada à obesidade. 
 
Este estudo dirigido se propõe a explorar como a obesidade leva à resistência à insulina, mostrando dados 
recentes da literatura científica a esse respeito. 
 
Uma série de achados vêm mostrando que o tecido adiposo é bem mais do que um tecido de reserva energética. 
A descoberta de vários hormônios secretados pelos adipócitos revelou um papel endócrino para o tecido adiposo. 
 
Os experimentos que vamos mostrar a seguir revelam um outro aspecto deste tecido multifuncional. Para 
entendê-lo, precisamos primeiramente descrever rapidamente um processo inflamatório. A inflamação é uma 
resposta do organismo, na qual participam várias células do sistema imunológico e vários mediadores 
moleculares, as citocinas e quimiocinas. Dentre as citocinas ditas “pró-inflamatórias”, ou seja, que são secretadas 
durante a resposta inflamatória ativando essa resposta, temos o TNF-α (Fator de Necrose Tumoral), a IL-6 
(Interleucina 6), a IL-1 (Interleucina 1) e o INFγ (Interferon γ). 
 
1) Para investigar o papel do tecido adiposo na inflamação, os pesquisadores usaram dois modelos diferentes: 
 
- medidas de expressão de RNAm para TNF-α em trecido adiposo de camundongos normais e camundongos 
obesos, que possuem uma mutação no gene que codifica o hormônio leptina, que é produzido no tecido adiposo 
e controla a fome e a saciedade (o mutante não tem controle de saciedade e come ininterruptamente, ficando 
obeso). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
- medidas de secreção de TNF-α em tecido adiposo extraído de humanos normais ou obesos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Que conclusões você poderia tirar destes primeiros experimentos? 
 
8h
0
50
150
250
350
450
550
p
g
 T
N
F
αα αα
/m
g
 D
N
A
m
a
g
ro
o
b
/o
b
8h
0
50
150
250
350
450
550
p
g
 T
N
F
αα αα
/m
g
 D
N
A
m
a
g
ro
o
b
/o
b
ob/ob
db/db
wt ob/ob
db/db
wt
2) A próxima questão que se coloca é se o aumento da secreção de TNF-α e seus efeitos nos tecidos estariam 
relacionados à resistência à insulina nos casos de obesidade. Para responder a essa pergunta, observe a variação 
da concentração de insulina no plasma e a resposta ao teste de tolerância à glicose (perfil de remoção deste 
açúcar do sangue após sua administração) em camundongos obesos ou obesos “knock out” para o gene do TNF-
α (gene não expresso nesses animais). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
O que você conclui destas observações? 
 
 
 
 
 
 
 
3) A cascata de sinalização desencadeada pelo TNF-α está resumida na figura abaixo: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
O TNF-α se liga a seu receptor localizado na membrana celular e desencadeia a ativação de uma série de 
proteínas cinases, incluindo as serina-cinases IKKβ (cinase que fosforila o inibidor de NFkB) e JNK (c-jun 
MKKK
TranscriçãodePTNs
MKK
Membrana
plasmática
TNF
I bKK
NF Bk JNK
SerinaKinase
SerinaKinase
NF Bk AP1
IkBa
Núcleo
p
p
IkBa
p
p
IL-6,TNFαααα, IL-1...
MKKK
TranscriçãodePTNs
MKK
Membrana
plasmática
TNF
I bKK
NF Bk JNK
SerinaKinase
SerinaKinase
NF Bk AP1
IkBa
Núcleo
p
p
IkBa
p
p
IL-6,TNFαααα, IL-1...
Teste de tolerância a glicose (TTG)Níveis de Insulina
obeso
TNF KO
obeso
glicose obeso
TNF KO
obeso
magros
obeso TNFαααα KO
obeso
cinase). Ambas participam da ativação da transcrição de diversos genes que incluem genes que codificam outros 
fatores pró-inflamatórios, inclusive o gene do próprio TNF-α, amplificando a resposta inflamatória. 
 
Quando a atividade destas cinases foi medida em alguns tecidos de camundongos normais e ob/ob, os seguintes 
resultados foram obtidos: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Interprete os resultados mostrados até o memento. 
 
 
 
 
 
 
 
 
4) Para desvendar os mecanismos pelos quais o TNF-α, e a consequente ativação das serina-cinases IKKβ e 
JNK, influenciaria nos efeitos da insulina, os pesquisadores mediram a fosforilação do receptor da insulina e do 
IRS-1 em resíduos de tirosina (usando um anticorpo específico para tirosina fosforilada) em culturas de 
adipócitos incubados com concentrações crescentes de insulina, tratados ou não com TNF-α. Com base nos seus 
conhecimentos sobre o mecanismo de ação da insulina, interprete os resultados mostrados abaixo. 
 
 
 
 
 
Receptor da insulina 
 
 
 
 
IRS-1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
insulina Insulina + TNFα
Adipócitos Adipócitos
p
Extracelular Membrana
plasmática
Citosol
insulina
IR
IRS
IRS
PDK
P 3KI
p
Tyr Tyr
Tyr
p
p
AKT/PKB
GLUT4
p
Extracelular Membrana
plasmática
Citosol
insulina
IR
IRS
IRS
PDK
P 3KI
p
Tyr Tyr
Tyr
p
p
AKT/PKB
GLUT4
1
insulina Insulina + TNFα
Adipócitos Adipócitos
p
Extracelular Membrana
plasmática
Citosol
insulina
IR
IRS
IRS
PDK
P 3KI
p
Tyr Tyr
Tyr
p
p
AKT/PKB
GLUT4
p
Extracelular Membrana
plasmática
Citosol
insulina
IR
IRS
IRS
PDK
P 3KI
p
Tyr Tyr
Tyr
p
p
AKT/PKB
GLUT4
1
insulina Insulina + TNFα
Adipócitos Adipócitos
p
Extracelular Membrana
plasmática
Citosol
insulina
IR
IRS
IRS
PDK
P 3KI
p
Tyr Tyr
Tyr
p
p
AKT/PKB
GLUT4
p
Extracelular Membrana
plasmática
Citosol
insulina
IR
IRS
IRS
PDK
P 3KI
p
Tyr Tyr
Tyr
p
p
AKT/PKB
GLUT4
1
p
Extracelular Membrana
plasmática
Citosol
insulina
IR
IRS
IRS
PDK
P 3KI
p
Tyr Tyr
Tyr
p
p
AKT/PKB
GLUT4
p
Extracelular Membrana
plasmática
Citosol
insulina
IR
IRS
IRS
PDK
P 3KI
p
Tyr Tyr
Tyr
p
p
AKT/PKB
GLUT4
1
5) Para analisar que aminoácidos do IRS-1 eram fosforilados em resposta ao TNF-α, adipócitos em cultura 
foram incubados ou não com TNF-α na presença de fosfato radioativo no meio de cultura. O IRS-1 foi isolado e 
hidrolisado, e os aminoácidos resultantes foram analisados por cromatografia, seguida de auto-radiografia. O 
mapa obtido (abaixo) mostra a localização provável de serina (S), treonina (T) e tirosina (Y) no cromatograma. 
A observação de uma mancha na radiografia indica fosforilação do resíduo. 
 
a) Que conclusão você pode tirar deste experimento. 
b) Proponha um papel da fosforilação do IRS-1 promovida pelo TNF-α nos efeitos desta citocina sobre a ação da 
insulina. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6) Uma série de trabalhos têm mostrado que a aspirina, além de seu papel como inibidor da enzima ciclo-
oxigenase (motivo pelo qual este medicamento vem sendo usado como anti-térmico e anti-inflamatório), também 
apresenta efeito inibitório sobre a serina-cinase IKKβ. Com base nos resultados mostrados anteriormente e em 
mais uma série de experimentos realizados nos últimos anos, os pesquisadores resolveram testar o uso da 
aspirina no tratamento de camundongos e humanos obesos com resistência à insulina. Os resultados estão 
mostrados a seguir.IRS1
serina
IRS1
serina
Teste de tolerância a glicose Teste de tolerância a insulina
Aspirina- inibidor IKKββββ
Teste de tolerância a glicose Teste de tolerância a insulina
Aspirina- inibidor IKKββββ
Obeso+ 
AspirinaObeso
 
 
 Administração de 7g/d por 2 semanas (5 doses) em humanos: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Comente os resultados destes tratamentos experimentais. 
 
 
 
 
 
 
 
 
7) Agora faça um texto com base no que você discutiu durante o estudo dirigido, nos seus conhecimentos sobre a 
ação da insulina e sobre diabetes, relacionando a obesidade com a resistência à insulina. 
-48%
-17%
-31%