Efeito e mecanismo de ação de compostos sintéticos na homeostasia da glicose: derivados da glibenclamida e de chalconas

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Bioquímica, Florianópolis, 2021.A inserção de inovações tecnológicas no mercado farmacêutico contribuiu para uma série de mudanças na terapia da Diabetes melito tipo 2 (DM2) que afetam positivamente a qualidade de vida destes pacientes, no entanto, os tratamentos farmacológicos disponíveis atualmente não impedem a progressão da doença, apenas amenizam os sintomas. O objetivo deste estudo foi nvestigar os efeitos dos compostos sulfoniltioureia (sulf) e das chalconas (onze compostos derivados) no metabolismo da glicose e na secreção de insulina em ilhotas pancreáticas de ratos adultos para elucidar o mecanismo de ação dos mesmos. Para tal, o trabalho foi dividido em duas etapas: Primeiramente, para avaliar o efeito do composto sulfoniltioureia na homeostasia da glicose e na secreção de GLP-1, foram divididos nos seguintes grupos: Grupo controle euglicêmico (ratos receberam EtOH-H2O a 1%, v.o.); ratos hiperglicêmicos (receberam 4 g / kg de glicose, v.o.); hiperglicêmicos mais sulf (os animais receberam 10 mg / kg Sulf, v.o., 30 min antes da sobrecarga de glicose) e; hiperglicêmicos mais sitagliptina (os ratos receberam 10 mg / kg de sitagliptina, v.o., 1 h antes da sobrecarga de glicose mais 10 mg / kg de sulf, v.o., 30 min antes da sobrecarga de glicose). Amostras de sangue dos animais dos grupos supracitados foram coletadas antes (tempo zero) e após (15, 30, 60 e 180 min.) a sobrecarga de glicose para mensuração da glicemia e GLP-1. Porções do duodeno foram extraídas para a avaliação da atividade de enzimas dissacaridases intestinais, logo ilhotas pancreáticas foram isoladas para a medida do influxo de cálcio e secreção de insulina, in vitro. O sulf reduziu a glicemia e aumentou a secreção de GLP-1, enquanto inibiu a atividade da sacarase e da lactase. Também estimulou o influxo de cálcio em percentil semelhante ao da glibenclamida e de forma não sinérgica. Além disso, o efeito desencadeador do sulf no influxo de cálcio foi mediado pela ativação dos canais dependentes de K+-ATP e, parcialmente, pela ativação de canais de K+ dependentes de voltagem e canais de cálcio dependentes de voltagem. O sulf estimulou a entrada de Na+ e Ca2+, induzida pelo potencial transiente do receptor anquirina 1 e pela modulação da troca Na+/ Ca2+. A ativação dessas vias por sulf culminou na secreção de insulina in vitro, reforçando o papel crítico dos canais K+-ATP no efeito secretagogo da sulf. Na segunda etapa, animais foram dividos em dois grupos: ratos hiperglicêmicos (receberam 4 g/ kg de glicose, v.o.); e hiperglicêmicos mais chalconas (os animais receberam 10 mg/ kg de tratamento, v.o., 30 min antes da sobrecarga de glicose). Amostras de sangue dos animais supracitados foram coletadas antes (tempo zero) e após (15, 30, 60 e 180 min.) após a sobrecarga de glicose, para mensuração de glicemia, triacilglicerol e colesterol total. O conteúdo de glicogênio muscular e hepático foi analisado no tempo 180 min., fatias de músculo sóleo e tecido adiposo foram utilizadas para a captação de glicose. Tecido adiposo epididimário foi coletado para mensurar atividade lipolítica e ilhotas pancreáticas foram isoladas para a medir a secreção de insulina in vitro. Os derivados das chalconas 1, 2, 6, 7, 10 e 11 apresentaram diminuição da glicemia, sem apresentar toxicidade avaliada pelo marcador de lactato desidrogenase (LDH). A chalcona 1 (10 mg/ kg) aumentou o conteúdo de glicogênio muscular e reduziu os valores de triacilglicerol e colesterol total. Não apresentou alteração na lipoproteína de alta densidade (HDL) tampouco na lipoproteína de baixa densidade (LDL). Em estudos in vitro, a chalcona 1 estimulou a captação de glicose no músculo esquelético mas não alterou a atividade lipolítica do tecido adiposo. Além disso, a chalcona 1 aumentou a secreção de insulina por desencadear o influxo de cálcio, bloqueando canais de K+ sensíveis ao ATP e os canais de cálcio dependentes de voltagem, influenciou os ions de cálcio dos estoques envolvendo a atividade da SERCA e rianodina. A participação dos canais de potássio dependentes de cálcio sobre o efeito estimulador da chalcona 1 no influxo de cálcio também foi ressaltada, os mesmos são mediadores da repolarização celular após a secreção de insulina pelas células-ß.Abstract: During the last decades, there has been an increase in the prevalence of type 2 diabetes mellitus (DM2) in the world population. The insertion of technological innovations in the pharmaceutical market has contributed to a series of changes in therapy that positively affect the quality of life of these patients, however, the pharmacological treatments currently available do not prevent the progression of the disease, only alleviating the symptoms. The aim of this study was to nvestigar the effects of sulfonythiourea (sulf) and chalcones (eleven derived compounds) on glucose metabolism and insulina secretion in pancreatic islets of adult rats to elucidate their mechanism of action. To this end, the work was divided into two stages: First, to evaluate the effect of sulfonytiorea compound under glucose homeostasis and GLP-1 secretion, they were divided into the following groups: Euglycemic control group (rats received EtOH-H2O at 1%, v.o.); hyperglycemic rats (received 4 g / kg of glucose, v.o.); hyperglycemic more sulf (animals received 10 mg / kg sulf, v.o., 30 min before glucose overload) and; hyperglycemic sitagliptin (rats received 10 mg/kg sitagliptin, v.o., 1 h before glucose overload plus 10 mg/kg SD, v.o., 30 min before glucose overload). Blood samples from the animals of the aforementioned groups were collected before (time zero) and after (15, 30, 60 and 180 min.) glucose overload for glucose mesuration and GLP-1. Parts of the duodenum were extracted for the evaluation of the activity of intestinal dissaccharidases enzymes, so pancreatic islets were isolated to measure calcium influx and insulin secretion in vitro. Sulf reduced blood glucose and increased GLP-1 secretion, while inhibiting sacarase and lactase activity. It also stimulated calcium influx in a percentile similar to that of glibenclamide and in a non-synergistic manner. In addition, the triggering effect of sulf on calcium influx was mediated by the activation of potassium channels. The sulf stimulated the input of Na + and Ca2 +, induced by the transient potential of the anquirinreceptor 1 and by the modulation of the Na + / Ca2+ exchange. The activation of these pathways by sulf culminated in insulin secretion in vitro, reinforcing the critical role of K + -ATP channels in the secretagogue effect of sulf. In the second stage, the animals were divided in two groups: hyperglycemic rats (received 4 g / kg of glucose, v.o.); and hyperglycemic more chalconas (the animals received 10 mg / kg of treatment, see, 30 min before glucose overload). Blood samples from the aforementioned animals were collected before (time zero) and after (15, 30, 60 and 180 min.) after glucose overload, for glucose, triacylglycerol and total cholesterol mesuration. Muscle and hepatic glycogen content was analyzed in 180 min. time, fragments of muscle and adipose tissue were used for glucose uptake, epididymário adipose tissue was collected to measure lipolytic activity and pancreatic islets were isolated to measure insulin secretion in vitro. The derivatives of chalcones 1, 2, 6, 7, 10 and 11 showed a decrease in glycemia and without presenting toxicity evaluated by the lactate dehydrogenase marker (LDH). Chalcone 1 (10 mg/kg) increased muscle glycogen content and reduced triacylglycerol and total cholesterol values. There was no alteration in high density lipoprotein (HDL) nor in low density lipoprotein (LDL). In in vitro studies, chalcone 1 stimulated glucose cover in skeletal muscle but did not alter the lipopolitical activity of adipose tissue. In addition, chalcone 1 increased insulin secretion by triggering calcium influx, blocking ATP-sensitive K+ channels and voltage-dependent calcium channels, influencing calcium ions from stocks involving SERCA and rianodine activity. The participation of calcium-dependent potassium channels on the stimulating effect of chalcone 1 on calcium influx was also highlighted, they are mediators of cell repolarization after insulin secretion by ß