Estudo sobre a participação dos eritrocitos na regulação da glicemia : armazenamento e mobilização de glicogenio em eritrocitos de ratos normais e diabeticos e suas relações com o metabolismo de carboidratos no figado

Orientador: Antonio Ari GonçalvesTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de BiologiaResumo: O objetivo deste trabalho foi avaliar in vivo e in vitro o conteúdo de glicogênio em eritrócitos de ratos, relacionando este conteúdo com as variações na concentração de glicose e/ou hormônios, tendo em vista a sua possível participação na homeostasia glicêmica. Por isso, estendemos este estudo aos eritrócitos de ratos diabéticos e aos efeitos de substâncias como a metformina e fenobarbital utilizadas no tratamento de diabéticos. Eritrócitos de ratos normais (in vivo e in vitro) aumentaram o conteúdo de glicogênio linearmente à elevação da glicemia e depletaram suas reservas durante a hipoglicemia. O conteúdo eritrocitário de glicogênio é maior na veia supra-hepática e nas artérias de que no ramo venoso. Em ratos submetidos a jejum durante 24h, as reservas eritrocitárias de glicogênio foram depletadas, mas recuperam-se parcialmente durante o jejum de 48 h, mostrando um comportamento idêntico ao dos hepatócitos. Em resposta a uma condição indutora de estresse (natação forçada durante 50 min), também houve depleção das reservas hepáticas e eritrocitárias de glicogênio. "In Vitro" a insulina não modificou o conteúdo de glicogênio dos eritrócitos. No entanto, hormônios glicogenolíticos promoveram intensa depleção das reservas; mesmo na presença de altas concentrações de glicose. Eritrócitos de ratos diabéticos, os quais, apresentam redução na captação e no metabolismo de glicose possuem baixo conteúdo de glicogênio e demonstraram baixa capacidade de incorporar glicose às reservas de glicogênio, in vivo e in vitro. Esta capacidade foi restabelecida parcialmente (in vivo e in vitro), pelo tratamento com fenobarbital ou com metformina. De maneira semelhante, o conteúdo de glicogênio no fígado de ratos diabéticos foi restabelecido. Os ratos controle e diabéticos tratados com metformina e fenobarbital não apresentaram redução na glicemia mostrando que o tratamento não induz hipoglicemia. Quanto à concentração plasmática de lactato, não observamos hiperlactatemia nos ratos tratados com metformina. Nossos resultados mostraram que os eritrócitos são importantes reservatórios de glicose, captando-a durante a passagem pelo fígado e distribuindo-a na periferia. Também foi demonstrado que as reservas eritrocitárias de glicogênio são sensíveis a ação dos hormônios glicogenolíticos, à semelhança do que ocorre nos hepatócitos. Esta propriedade dos eritrócitos pode ser importante durante a hipoglicemia. Este trabalho também mostrou diversas semelhanças entre hepatócitos e eritrócitos no que se refere ao metabolismo de carboidratos de ratos normais e diabéticos. A avaliação periódica do conteúdo de glicogênio eritrocitário poderia constituir um bom índice de avaliação das alterações metabólicas (particularmente dos carboidratos) em estudos ou tratamentos que requerem frequente retiradas de amostras e naqueles em que tais amostragens são postergadas para épocas de sacrifícios ou após a morte natural do animal ou sujeitoAbstract: The major objective in the development of this work was demonstrate that erythrocytes participates in the glycemic homeostasis. The following parameters was evalueted in erythrocytes: glucose consumption, glycogen storage, transport and mobilization and transport of lactate/pyruvate. The hepatic storage and mobilization of glycogen in certain condition was studied, too. In vivo, we showed that erythrocyte glycogen content changed according to glycaemia in vessels. Arteriovenous difference and difference between portal and suprahepatic veins in glycogen content is parallel to glycemia differences. These are evidencies for the occurrence of hydrolysis of glycogen and release to plasma when glycemia falls and that erythrocyte take glucose up and synthetize glycogen when crossing the liver. Also, we presented evidences for an exchange of lactate for glucose between erythrocytes and liver. In accordance to the results above mentioned, erythrocytes incubated in saline at 37°C increased, linearly, their content of glycogen with increase in extracellular glucose concentration and reduced it when glucose concentration diminished. 80th, charge and discharge are well correlated to extracellular glucose concentration (r = 0.942), similarly to that measured " in vivo". Stressing condictions, as 24h fasting or heavy exercise (50 min swiming) almost deplete the erythrocytes glycogen content. Those conditions also acutely deplete glycogen liver stores. This response is characteristic of erythrocytes because they responded " in vitro " to hyperglycemic hormones, glucagon (1 U/ml), adrenaline (200 ng.ml-1 noradrenaline (200 ng.ml-1) and corticosterone (22 µg.ml-1 reducing their content of glycogen, even in the presence of high glucose concentration. This resembles the hepatocytes response to the same hormones. On the other hand, insulin do not affect erythrocyte glycogen content. In contrast to normal, erythrocytes from aloxanized rats showed a pronouced reduction in their hability to store glucose as glycogen. This results suggest that glycogen synthesis is deficient in aloxanized rats, even in the presence of high glucose concentration. Metformin and phenobarbital, substances used as coadjuvant for the treatment of diabetes, also stimulated the accumulation of glycogen in diabetic erythrocytes, in vivo and in vitro. This is another similarity between liver and erythrocytes since those substances are known to recovery the hability of liver to sinthetize and store glycogen. Those data confirm in rats the effects observed in human liver. Our data demonstrated that glucose metabolism is defective in erythrocyte from diabetic rats, affecting both free and stored glucose metabolism. As shown in liver and skeletal muscle, this defect is reversed in erythrocytes by treatment with metformin or PhenobarbitalDoutoradoFisiologia e BiofisicaDoutor em Ciências Biológica