bases moleculares da resistÊncia insulÍnica
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R3 Endocrinologia Leilane Vensão
Orientação: Dra Rosângela Rea
Introdução
Receptor de insulina
Vias da sinalização e substratos
- Via PI3K
- Via MAPK
Macrófagos e RI
Mitocôndria-RE-RI
Conclusão
Resistência insulínica (RI) é a incapacidade das
células alvo em responder à insulina devido a
defeitos em sua sinalização
Williams, 2010
Introdução
Receptor de insulina
Vias da sinalização e substratos
- Via PI3K
- Via MAPK
Macrófagos e RI
Mitocôndria-RE-RI
Conclusão
É um receptor com atividade tirosina quinase
Receptor + insulina = mudança conformacional permitindo que o sítio ativo ligue-se ao substrato
Olivares RJA. REB 27(1): 9-18, 2008
Tyr1162 Substrat
o Substrat
o
INSULINA
Adaptado de Williams, 2010
Tyr1162
SUBSTRATO FOSFORILADO MOLÉCULA DOMÍNIO SH2 RECONHECIDA
IRS 1, 2, 3, 4 PI3-K
SHC MAPK
CBL CAP-CBL
Introdução
Receptor de insulina
Vias da sinalização e substratos
- Via PI3K
- Via MAPK
Macrófagos e RI
Mitocôndria-RE-RI
Conclusão
MAPK
CAP-CBL
PI3K
Introdução
Receptor de insulina
Vias da sinalização e substratos
- Via PI3K
- Via MAPK
Macrófagos e RI
Mitocôndria-RE-RI
Conclusão
PI3K AKT
PKC λ-ζ
Olivares RJA. REB 27(1): 9-18, 2008
Olivares RJA. REB 27(1): 9-18, 2008
- SÍNTESE PROTÉICA
- SÍNTESE GLICOGÊNIO
- INIBIÇÃO LIPÓLISE
-INIBIÇÃO GLICONEOGÊNESE
HEPÁTICA
- CRESCIMENTO CÉLULA BETA
A atividade de PI3K está prejudicada em 40-50%
no músculo de diabéticos em comparação aos
magros ou obesos
A perda de peso aumenta a atividade PI3K
Kim Y.B, Kahn B. et al. Diabetes. 52: 1935-1942, 2003
Longo DL. NEJM. 317: 1131-1141, 2014
• Há aumento de PKCθ em pessoas obesas com RI
ou após infusão lipídica
• Ratos knockout de PKCθ ficaram protegidos de RI
muscular induzida por lipídios
Glitazonas aumentam a atividade PI3K e PKCλ-ζ no músculo
Metformina aumenta atividade PKC λ-ζ no músculo
Glitazona + metformina melhora sinalização IRS-1/PI3K / PKC no músculo de pacientes com DM2 e esse efeito é maior do que o uso isolado desses agentes
Temofonte et al. Diabetologia. 52(1): 60–64, 2009
PKC
FOXO no núcleo = gliconeogênese e lipólise
Olivares RJA. REB 27(1): 9-18, 2008
Longo DL. NEJM. 317: 1131-1141, 2014
Balanço energético positivo => hiperTG =>
depósito de gordura em músculo e fígado => RI
por ativação da PKCε no fígado e PKCθ no
músculo
Lipodistrofias (ausência de tecido adiposo SC) =>
causam hiperTG => depósito de gordura em
músculo e fígado => RI por ativação da PKCε no
fígado e PKCθ no músculo
Longo DL. NEJM. 317: 1131-1141, 2014
Há raras situações de acúmulo de gordura no
músculo e fígado e ausência de RI: Síndrome
Chanarin-Dorfman, hipobetalipoproteinemia
familiar e atletas de endurance
Cantley JL et al. Proc Natl Acad Sci. 110:1869-74, 2013
COMPARTIMENTALIZAÇÃO
INTRACELULAR DE DAGs EM
FORMA DE GOTÍCULAS ?
Weissmann L et al. Diabetes. 63: 3334-3345, 2014
RESISTÊNCIA
INSULÍNICA
AAS melhora metabolismo da glicose em tecidos
periféricos através do bloqueio IKK-β
Atividade IKK ε é mais elevada em tecido hepático
e adiposo de animais com obesidade
Animais knockouts para IKK ε são protegidos de
obesidade e resistência insulínica se submetidos
a dieta hipercalórica
Arkan MC et al. Nat Med. 11(2): 191-198, 2005
Chiang SH et al. Cell. 138(5): 961-975, 2009
Bloqueio de IKKε no hipotálamo de ratos obesos:
- Aumento do gasto energético
- Diminuição da ingestão alimentar
Weissmann L et al. Diabetes. 63: 3334-3345, 2014
Bloqueio de IKKε no hipotálamo de ratos obesos:
- Diminui a fosforilação em serina do IRS1
- Aumenta atividade IRS1-AKT
- Reduz a produção hepática de glicose
Weissmann L et al. Diabetes. 63: 3334-3345, 2014
Inibição de IKKε no hipotálamo
melhora metabolismo energético
e glicídico
Introdução
Receptor de insulina
Vias da sinalização e substratos
- Via PI3K
- Via MAPK
Macrófagos e RI
Mitocôndria-RE-RI
Conclusão
MAPK
Olivares RJA. REB 27(1): 9-18, 2008
STRESS
CELULAR
Metabolismo da glicose
- Músculo: transcrição do GLUT4
- Fígado: bloqueia gliconeogênese
AMPK
Metabolismo lipídico
- Músculo e fígado: inibe a síntese
e induz a oxidação de AG
Citrato
Acetil Co-A
ACL
Malonil
Co- A
ACC
Ácido
graxo
FAS
MCD AMPK
Sirtuínas: proteínas reguladas pelo estado de oxirredução da célula (relação NAD-NADH)
SIRT1 ativa AMPK e vice-versa => ciclo AMPK-SIRT1 => conecta estado energético e oxirredutivo celular
Ruderman NB et al. The Journal of Clinical Inv. 2013
Ativadores de AMPK e SIRT1 diminuem aterosclerose e previnem diabetes em animais
Expressão da SIRT2 aumenta RI no músculo
Inibição da SIRT2 melhora sensibilidade
insulínica no músculo
Novo papel da SIRT2 na regulação da RI
Arora et al. Bio and Biop Acta. 1842: 1372–1378, 2014
25% dos pacientes com IMC > 40 são sensíveis à
insulina
Os obesos com RI tem atividade AMPK
diminuída em 30-50% no tecido adiposo
AMPK
Xu JX. Curr Opin Lipidol. 24(1): 49–56, 2013
Há diminuição da atividade AMPK no tecido
adiposo de pacientes com Cushing expostos a
altas doses de CT
Pode explicar o depósito de gordura visceral e
observada em pacientes com Cushing iatrogênico
ou endógeno
Kola B et al. J Clin Endocrinol Metab. 93:4969–4973, 2008
Metformina ativa AMPK no fígado e no
músculo/tecido adiposo
Ruderman NB et al. The Journal of Clinical Inv. 123: 2764-2772, 2013
Pernicova I et al. Nat. Rev. Endocrinol. 10: 143–156, 2014
Em ratos o exercício aumenta atividade da AMPK
no tecido adiposo, endotélio, fígado e músculo
Cacicedo JM et al. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 301(4): 1255-1265, 2011
Em humanos a pioglitazona ativa AMPK no músculo
Demonstrou-se em humanos que a exenatida aumenta atividade da AMPK
Resveratrol ativa AMPK mas isso é dependente da SIRT1 (ratos knockout de SIRT não tiveram aumento de atividade AMPK com resveratrol)
Salicilato ativa a AMPK
Coletta DK, DeFronzo A. Diabetologia. 52:723–732, 2009
Svegliati-Baroni G. Liver Int. 31(9): 1285–1297, 2011
Ruderman NB et al. The Journal of Clinical Inv. 123: 2764-2772, 2013
Hawley AS et al. Science. 336:918-922, 2012
A atividade AMPK está muito diminuída em
ratos livres de germes ou tratados com
antibiótico
A modulação da microbiota intestinal foi capaz
de melhorar a sinalização de insulina em ratos
Carvalho BM et al. Diabetologia. 55:2823–2834, 2012
Introdução
Receptor de insulina
Vias da sinalização e substratos
- Via PI3K
- Via MAPK
Macrófagos e RI
Mitocôndria-RE-RI
Conclusão
Citocinas anti-inflamatórias Citocinas inflamatórias
HIF 1α
HIF 2 α
A atividade HIF2α adequada em macrófagos de
tecido adiposo é crucial para prevenir a
desregulação do tecido adiposo na obesidade
Choe SS et al. Diabetes. 63:3359–3371, 2014
Aumento da atividade AMPK em macrófagos
aumenta SIRT => inibe a sinalização a NFκβ
nessas células
Ratos sem atividade AMPK em seus macrófagos
tiveram aumento da resistência insulínica
hepática e sistêmica
Yang Z, Kahn BB et al. J Biol Chem. 285:19051–19059, 2010
Galic S et al. J Clin Invest. 121:4903–4915, 2011
Introdução
Receptor de insulina
Vias da sinalização e substratos
- Via PI3K
- Via MAPK
Macrófagos e RI
Mitocôndria-RE-RI
Conclusão
Disfunção no complexo
mitocôndria-RE = RI
hepática
de Grp2/MFN2 =
IRS2 = SENSIBILIDADE
HEPÁTICA À INSULINA
Grp2/ MFN2 =
SENSIBILIDADE
HEPÁTICA À INSULINA
Tubbs E et al. Diabetes. 63:3279–3294, 2014
CypD10
Introdução
Receptor de insulina
Vias da sinalização e substratos
- Via PI3K
- Via MAPK
Macrófagos e RI
Mitocôndria-RE-RI
Conclusão
Disfunção PI3K determina resistência insulínica
principalmente em função de lipotoxicidade,
tanto no contexto da obesidade quanto na RI
genética
Inflamação crônica contribui com RI via PI3K e
AMPK
RI hipotalâmica gerando RI periférica é um
possível mecanismo, embora ainda pouco
conhecido
Intervenção em macrófago de tecido adiposo
é uma abordagem atrativa no tratamento da RI
O melhor conhecimento das vias de
regulação do metabolismo da glicose pode
nos trazer alvos terapêuticos novos através
da elucidação dos defeitos intracelulares da
cascata de sinalização de insulina
OBRIGADA
INSULINA
IRS1 - 2
PI3-K
PDK1-2
PKC
AKT
GSK-3
Adaptado de Williams, 2010
INSULINA
IRS1 - 2
PI3-K
PDK1-2
PKC
AKT
GSK-3
Ser
Ser IKK ε
IKK γ
Inflamação Subclínica - AGL
IKKα IKKβ NFκβ
Fang D. et al. Molecular Medicine Reports. 5:233-238, 2012
FOX01 faz proliferação e antiapoptose de célula B
GLP-1 endógeno aumenta a FOX01 através da
ativação da via PI3K-AKT
Muitos estudos mostram que liraglutide aumenta
massa célula B.
Objetivo foi avaliar a via AKT-FOX01-p27 na ação
proliferativa de liraglutide na célula B
A via Akt-FoxO1-p27 promove a ação
proliferativa do liraglutide na célula B.
Liraglutide inativa p27 via Akt-FoxO1-p27
STRESS
CELULAR
Baixo peso ao nascer se associa a RI
Jencen CB et al. PLoS One. 11:3738, 2008
McMillen IC et al. Physiol. Rev 85: 571–633, 2005
No músculo: PKC é ativada pela via IRS-1/PI3K
a qual esta prejudicada no DM2 = PKC
- Nos hepatócitos: PKC é ativada pela via IRS-
2/PKC a qual está normal = PKC pela
hiperinsulinemia = LIPOGÊNESE + INFLAMAÇÃO
Hiperinsulinemia aumenta a atividade PKC
hepática e atividades de lipogênicas e pró-
inflamatória
PKC hepática é um alvo terapêutico singular.
Inibição seletiva de PKC hepática de roedores
com obesidade e DM2 trouxe melhora rápida e
destas anormalidades
Farese RV et al. Curr Opin Lipidol.23(3): 175–181, 2012
Matsumoto M. Cell Research. 22:1530-1532, 2012
InsP3R /calcineurina estão aumentadas em tecido hepático de ratos obesos e diabéticos
Depleção de InsP3R /calcineurina melhora controle do DM2
InsP3R/calcineurina parecem estar criticamente envolvidos com gliconeogênese no contexto da RI
Alvo terapêutico?
Pernicova I et al. Nat. Rev. Endocrinol. 10: 143–156, 2014
Stöckli J. Cell Met. 9: 213-214, 2009
M. Zhang et al. Bioch and Biophysical Research Com. 435: 345–349, 2013
A atividade PKC ζ/λ está diminuída no músculo
de obesos e diabéticos
Perda de peso normalizou a ativação do PKC ζ/λ
Kim Y.B, Kahn B. et al. Diabetes. 52: 1935-1942, 2003