Efeito da hiperinsulinemia cronica na regulação das etapas iniciais da ação insulinica em tecidos de ratos
Mirian Ueno
TESE
Português
(Broch.)
T/UNICAMP Ue5e
Campinas, SP : [s.n.], 2001.
142p. : il.
Orientadores : Mario Jose Abdalla Saad, Kleber Gomes Franchini
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciencias Medicas
Resumo: A resistência à insulina, definida como uma resposta biológica subnormal a uma determinada concentração de insulina, é componente essencial da fisiopatologia ou etiopatogenia de importantes doenças como diabetes tipo 2, obesidade e hipertensão arterial. Em humanos e em modelos animais, a...
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Resumo: A resistência à insulina, definida como uma resposta biológica subnormal a uma determinada concentração de insulina, é componente essencial da fisiopatologia ou etiopatogenia de importantes doenças como diabetes tipo 2, obesidade e hipertensão arterial. Em humanos e em modelos animais, a hiperinsulinemia produzida por "clamp"
normoglicêmico por 3 a 5 dias é capaz de induzir resistência à insulina A insulina, ao se ligar à subunidade a de seu receptor heterotetramérico, dá inicio a uma série de ações imediatas e tardias, metabólicas e promotoras de crescimento.
Tais eventos ocorrem através da estimulação da subunidade f3transmembrana do receptor, que se autofosforila e ativa a fosforilação de substratos endógenos intracelulares, conhecidos como substratos do receptor de insulina ou IRSs. Os principais substratos do receptor de insulina são o IRS-1 e IRS-2, que quando fosforilados em tirosina se ligam e
ativam proteínas com porção SH2, como a PI 3-quinase. A ativação destas proteínas desencadeia a ativação de duas serina-quinases importantes que são a AKT e as ERKs (112), que são essenciais, respectivamente, para os efeitos metabólicos e de controle gênico do hormônio. Neste estudo investigamoso nível protéico e grau de fosforilação em tirosina do receptor de insulina, dos substratos 1 e 2 do receptor (IRS-1 e IRS-2), a associação deles com a enzima PI 3-quinase, o grau de fosforilação em serinaftreonina da AKT e a fosforilação das ERKs (112)em tecido hepático, muscular, cardíaco, adiposo, e em ilhotas de Langerhans isoladas de ratos submetidos ao clamp hiperinsulinêmico normoglicêmico
por cinco dias (Ri5). A infusão de insulina por cinco dias induziu aumento dos níveis séricos de insulina de jejum e reduziu em cerca de 40% a utilização de glicose mediada pela insulina. No tecido hepático, a hiperinsulinemia crônica induziu, após estímulo agudo com insulina, redução do grau de fosforilação do receptor de insulina, do IRS-2, da associação deste substrato com a PI 3-quinase e da fosforilação da AKT. Não observamos diferença nos níveis protéicos do IR e de seus substatos (1 e 2), da fosforilação do IRS-1 e sua associação com a PI 3-quinase, e da fosforilação das ERKs (112), em ratos Ri5 comparado aos controles. Quando estudamos o tecido muscular, após estímulo agudo com insulina, observamos uma diminuição significativa no grau de fosforilação do receptor de insulina, do IRS-l, na associação deste substrato com a PI 3-quinase e na fosforilação da AKT em ratos Hi5, em relação aos controles. Entretanto, a hiperinsulinemia crônica não alterou os níveis protéicos do IR, IRS-I, IRS-2, a fosforilação do IRS-2, a associação IRS-2/PI 3-quinase e a fosforilação das ERKs.
o tecido cardíaco de ratos Hi5 apresentou resultados similares ao músculo esquelético, com redução do nível protéico e fosforilação do IRS-I, da associação deste substrato com a PI 3-quinase e da fosforilação da AKT, após estímulo agudo com insulina. Não houve diferença no nível protéico e grau de fosforilação do receptor de insulina e do IRS-2, na associação IRS-2/PI 3-quinase, e na fosforilação das ERKs, entre os grupos controle e Ri5. A hiperinsulinemiacrônica por cinco dias não alterou o nível protéico e grau de fosforilação do receptor de insulina no tecido adiposo, comparado aos controles, mas
induziu aumento do nível protéico, grau de fosforilação e associação com a PI 3-quinase dos substratos 1 e 2 do receptor de insulina. No estudo da AKT, observamos aumento da fosforilação no estado basal dos ratos do grupo Hi5. Também não foi observada alteração do grau de fosforilação das ERKs. As ilhotas de Langerhans isoladas de ratos Ri5 apresentaram, como no tecido adiposo, aumento do nível protéico, grau de fosforilação e associação com a PI 3-quinase dos IRS-l e -2, sem alterar o nível protéico e grau de fosforilação do receptor de insulina e das ERKs. Em resumo, os resultados do nosso estudo demonstraram que a infusão crônica de insulina por 5 dias induziu resistência a esse hormônio, com diminuição de transmissão do sinal de insulina em fígado, músculo e coração, e incremento dessas vias em tecido adiposo e ilhotas. No fígado, a menor fosforilação/ativação da AKT foi conseqüente à menor fosforilação do IRS-2, e em músculo esquelético e cardíaco à menor fosforilação do IRS-l. Em tecido adiposo e ilhotas, os dois substratos do receptor de insulina, IRS-l e IRS-
2 aumentaram seus níveis e grau de fosforilação. A hiperinsulinemia crônica por 5 dias modulou especificamente os efeitos
metabólicos do hormônio, através da AKT, sendo que a via mitogênica, através das ERKs (112)não sofreu regulação em nenhum tecido estudado dos animaisRiS. A regulação tecido-específica das vias de transmissão do sinal de insulina em
ratos que receberam infusão desse hormônio por 5 dias, contribui para explicar os mecanismos moleculares de resistência à insulina nestes animais, e sugere também modelos de regulação que podem estar presentes na instalação de obesidade, hiperinsulinemia e resistência à insulina Ver menos
normoglicêmico por 3 a 5 dias é capaz de induzir resistência à insulina A insulina, ao se ligar à subunidade a de seu receptor heterotetramérico, dá inicio a uma série de ações imediatas e tardias, metabólicas e promotoras de crescimento.
Tais eventos ocorrem através da estimulação da subunidade f3transmembrana do receptor, que se autofosforila e ativa a fosforilação de substratos endógenos intracelulares, conhecidos como substratos do receptor de insulina ou IRSs. Os principais substratos do receptor de insulina são o IRS-1 e IRS-2, que quando fosforilados em tirosina se ligam e
ativam proteínas com porção SH2, como a PI 3-quinase. A ativação destas proteínas desencadeia a ativação de duas serina-quinases importantes que são a AKT e as ERKs (112), que são essenciais, respectivamente, para os efeitos metabólicos e de controle gênico do hormônio. Neste estudo investigamoso nível protéico e grau de fosforilação em tirosina do receptor de insulina, dos substratos 1 e 2 do receptor (IRS-1 e IRS-2), a associação deles com a enzima PI 3-quinase, o grau de fosforilação em serinaftreonina da AKT e a fosforilação das ERKs (112)em tecido hepático, muscular, cardíaco, adiposo, e em ilhotas de Langerhans isoladas de ratos submetidos ao clamp hiperinsulinêmico normoglicêmico
por cinco dias (Ri5). A infusão de insulina por cinco dias induziu aumento dos níveis séricos de insulina de jejum e reduziu em cerca de 40% a utilização de glicose mediada pela insulina. No tecido hepático, a hiperinsulinemia crônica induziu, após estímulo agudo com insulina, redução do grau de fosforilação do receptor de insulina, do IRS-2, da associação deste substrato com a PI 3-quinase e da fosforilação da AKT. Não observamos diferença nos níveis protéicos do IR e de seus substatos (1 e 2), da fosforilação do IRS-1 e sua associação com a PI 3-quinase, e da fosforilação das ERKs (112), em ratos Ri5 comparado aos controles. Quando estudamos o tecido muscular, após estímulo agudo com insulina, observamos uma diminuição significativa no grau de fosforilação do receptor de insulina, do IRS-l, na associação deste substrato com a PI 3-quinase e na fosforilação da AKT em ratos Hi5, em relação aos controles. Entretanto, a hiperinsulinemia crônica não alterou os níveis protéicos do IR, IRS-I, IRS-2, a fosforilação do IRS-2, a associação IRS-2/PI 3-quinase e a fosforilação das ERKs.
o tecido cardíaco de ratos Hi5 apresentou resultados similares ao músculo esquelético, com redução do nível protéico e fosforilação do IRS-I, da associação deste substrato com a PI 3-quinase e da fosforilação da AKT, após estímulo agudo com insulina. Não houve diferença no nível protéico e grau de fosforilação do receptor de insulina e do IRS-2, na associação IRS-2/PI 3-quinase, e na fosforilação das ERKs, entre os grupos controle e Ri5. A hiperinsulinemiacrônica por cinco dias não alterou o nível protéico e grau de fosforilação do receptor de insulina no tecido adiposo, comparado aos controles, mas
induziu aumento do nível protéico, grau de fosforilação e associação com a PI 3-quinase dos substratos 1 e 2 do receptor de insulina. No estudo da AKT, observamos aumento da fosforilação no estado basal dos ratos do grupo Hi5. Também não foi observada alteração do grau de fosforilação das ERKs. As ilhotas de Langerhans isoladas de ratos Ri5 apresentaram, como no tecido adiposo, aumento do nível protéico, grau de fosforilação e associação com a PI 3-quinase dos IRS-l e -2, sem alterar o nível protéico e grau de fosforilação do receptor de insulina e das ERKs. Em resumo, os resultados do nosso estudo demonstraram que a infusão crônica de insulina por 5 dias induziu resistência a esse hormônio, com diminuição de transmissão do sinal de insulina em fígado, músculo e coração, e incremento dessas vias em tecido adiposo e ilhotas. No fígado, a menor fosforilação/ativação da AKT foi conseqüente à menor fosforilação do IRS-2, e em músculo esquelético e cardíaco à menor fosforilação do IRS-l. Em tecido adiposo e ilhotas, os dois substratos do receptor de insulina, IRS-l e IRS-
2 aumentaram seus níveis e grau de fosforilação. A hiperinsulinemia crônica por 5 dias modulou especificamente os efeitos
metabólicos do hormônio, através da AKT, sendo que a via mitogênica, através das ERKs (112)não sofreu regulação em nenhum tecido estudado dos animaisRiS. A regulação tecido-específica das vias de transmissão do sinal de insulina em
ratos que receberam infusão desse hormônio por 5 dias, contribui para explicar os mecanismos moleculares de resistência à insulina nestes animais, e sugere também modelos de regulação que podem estar presentes na instalação de obesidade, hiperinsulinemia e resistência à insulina Ver menos
Abstract: Insulin resistance, defined as subnormal response to a given concentration of insulin, is an important component in the pathophysiology of diseases with high prevalence in the population as obesity, diabetes mellitus type 2 and hypertension. The chronic euglycemic hyperinsulinemiafor as...
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Abstract: Insulin resistance, defined as subnormal response to a given concentration of insulin, is an important component in the pathophysiology of diseases with high prevalence in the population as obesity, diabetes mellitus type 2 and hypertension. The chronic euglycemic hyperinsulinemiafor as 3-5 days can induce insulinresistance. Insulin initiates its growth and metabolic promoting effects by binding to its receptor at the plasma membrane, which has tyrosine-kinase activity, and is able to autophosphorylates and phosphorylates cytoplasmatic proteins called insulin receptor substrates (IRSs). The main substrates ofinsulin receptor are IRS-l and IRS-2, which when phosphorylated in tyrosine bind and activate several proteins, including phosphatidylinositol (PI) 3-kinase. These initial steps lead to the activation of two serineltreonina kinases - AKT and the ERK family(1/2) ofMAPK. In this study we investigated the levels and phosphorylation of the insulin receptor, IRS-l and IRS-2, their association with PI 3-quinase, and the phosphorylation of AKT and ERKs (1/2) in liver, muscle, heart, adipose tissue and in isolated pancreatic islets ofrats with chronic euglycemichyperinsulinemia for 5 days (Ri5). The 5 days of euglycemic hyperinsulinemia increased the fasting plasma insulin concentration and decreased the whole-body insulin-mediated glucose disposal. Rowever, the insulin secretion in response to glucose in isolated islets was increased in
hiperinsulinemicrats compared to controls. In liver of Ri5 rats there was a decrease of insulin-stimulated receptor
autophosphorylation, without change in the insulin receptor protein levels. The chronic hyperinsulinemia did not change the protein leveI, the phosphorylation status of IRS-l and its association with PI 3-kinase, although there was a decrease in the phosphorylation of IRS-2, its association with PI 3-kinase and the phosphorylation of AKT in this tissue. The IRS-2 protein leveI and the phosphorylation of ERKs (1/2) were similar in Ri5 and control rats. Chronic insulin infusion for 5 days did not significantly change the levei of IR, IRS-l and IRS-2 protein in musc1e.Afier stimulation with insulin, phosphorylation of the
insulin receptor, IRS-l, the association IRS-l/PI 3-kinase and the phosphorylation AKT were reduced in Ri5 rats compared to the controls. Rowever, there was no change in the insulin-stimulated IRS-2 phosphorylation, IRS-2/PI 3-kinase association and
phosphorylation ofERKs (1/2). The protein leveI and the insulin-stimulated autophosphorylation of the insulin receptor were similar in the heart in both the Ri5 and control rats. Following stimulation with insulin, the chronic hyperinsulinemia induced a decrease in the IRS-l protein leveI, and as in muscle, also decreased the IRS-l phosphorylation, the IRS-l/PI 3-kinase
association and phosphorylation of AKT, without changing the leveI, the phosphorylation of IRS-2, its association with PI 3-kinase, and the phosphorylation of ERKs (112), compared to the controls. In the adipose tissue, the chronic hyperinsulinemia did not change the protein leveI and the phosphorylation status of insulin receptor, before and afier stimulation with
insulin. In contrast, there was an increase in the IRSs protein levels, phospholylation and association with PI 3-kinase before and afier stimulation with insulin, in the Ri5 rats compared to the controls. Basal AKT phosphorylation was higher in Ri5 rats compared to control group. There was no change in ERKs (112)phosphorylation in the adipose tissue of Ri5 rats compared to the controls. Similarly, no significant change occurred in the protein levei and phosphorylation of the insulin receptor in isolated islets ttom Ri5 rats when compared tothe controls. Rowever, the chronic hyperinsulinemia increased the protein levels,
phospholylation and associations with PI 3-kinase of the IRS-l and 2, after stimulation with insulin, compared to the controls. The insulin-stimulated phosphorylation of ERK was similar in isolated islets in both the Ri5 and control rats. In summary, our results demonstrated that 5 days of euglycemic hyperinsulinemia induced insulin resistance, with a decrease in insulin signal transductional in tiver, muscle and heart, and an increase in these pathways in adipose tissue and isolated islets. In tiver, the reduced phosphorylation/ativation of AKT was consequence of reduced IRS-2 phosphorylation, and in muscle and heart due to reduced IRS-I phosphorylation. In adipose tissue and islets, the protein levels and phosphorylation status of the two insulin
receptor substrates, IRS-I and IRS-2, were increased. The chronic hyperinsulinemia modulated specifically the metabotic pathway through AKT. However, the mitogenic pathway, through ERKs (112) did not undergo regulation in neither of tissues studied ITomanimalsHi5. The tissue-specific regulation of insulin signal transductional pathways in rats with chronic insulin infusion during 5 days, contribute to explain the molecular mechanisms of insulin resistance in these animals, and also suggest models of regulation which can be present in the early stages of obesity, hyperinsulinemiaand insulinresistance Ver menos
hiperinsulinemicrats compared to controls. In liver of Ri5 rats there was a decrease of insulin-stimulated receptor
autophosphorylation, without change in the insulin receptor protein levels. The chronic hyperinsulinemia did not change the protein leveI, the phosphorylation status of IRS-l and its association with PI 3-kinase, although there was a decrease in the phosphorylation of IRS-2, its association with PI 3-kinase and the phosphorylation of AKT in this tissue. The IRS-2 protein leveI and the phosphorylation of ERKs (1/2) were similar in Ri5 and control rats. Chronic insulin infusion for 5 days did not significantly change the levei of IR, IRS-l and IRS-2 protein in musc1e.Afier stimulation with insulin, phosphorylation of the
insulin receptor, IRS-l, the association IRS-l/PI 3-kinase and the phosphorylation AKT were reduced in Ri5 rats compared to the controls. Rowever, there was no change in the insulin-stimulated IRS-2 phosphorylation, IRS-2/PI 3-kinase association and
phosphorylation ofERKs (1/2). The protein leveI and the insulin-stimulated autophosphorylation of the insulin receptor were similar in the heart in both the Ri5 and control rats. Following stimulation with insulin, the chronic hyperinsulinemia induced a decrease in the IRS-l protein leveI, and as in muscle, also decreased the IRS-l phosphorylation, the IRS-l/PI 3-kinase
association and phosphorylation of AKT, without changing the leveI, the phosphorylation of IRS-2, its association with PI 3-kinase, and the phosphorylation of ERKs (112), compared to the controls. In the adipose tissue, the chronic hyperinsulinemia did not change the protein leveI and the phosphorylation status of insulin receptor, before and afier stimulation with
insulin. In contrast, there was an increase in the IRSs protein levels, phospholylation and association with PI 3-kinase before and afier stimulation with insulin, in the Ri5 rats compared to the controls. Basal AKT phosphorylation was higher in Ri5 rats compared to control group. There was no change in ERKs (112)phosphorylation in the adipose tissue of Ri5 rats compared to the controls. Similarly, no significant change occurred in the protein levei and phosphorylation of the insulin receptor in isolated islets ttom Ri5 rats when compared tothe controls. Rowever, the chronic hyperinsulinemia increased the protein levels,
phospholylation and associations with PI 3-kinase of the IRS-l and 2, after stimulation with insulin, compared to the controls. The insulin-stimulated phosphorylation of ERK was similar in isolated islets in both the Ri5 and control rats. In summary, our results demonstrated that 5 days of euglycemic hyperinsulinemia induced insulin resistance, with a decrease in insulin signal transductional in tiver, muscle and heart, and an increase in these pathways in adipose tissue and isolated islets. In tiver, the reduced phosphorylation/ativation of AKT was consequence of reduced IRS-2 phosphorylation, and in muscle and heart due to reduced IRS-I phosphorylation. In adipose tissue and islets, the protein levels and phosphorylation status of the two insulin
receptor substrates, IRS-I and IRS-2, were increased. The chronic hyperinsulinemia modulated specifically the metabotic pathway through AKT. However, the mitogenic pathway, through ERKs (112) did not undergo regulation in neither of tissues studied ITomanimalsHi5. The tissue-specific regulation of insulin signal transductional pathways in rats with chronic insulin infusion during 5 days, contribute to explain the molecular mechanisms of insulin resistance in these animals, and also suggest models of regulation which can be present in the early stages of obesity, hyperinsulinemiaand insulinresistance Ver menos
Saad, Mario José Abdalla, 1956-
Orientador
Franchini, Kleber Gomes, 1961-
Coorientador
Moisés, Regina Célia Mello Santiago
Avaliador
Brenelli, Sigisfredo Luis, 1954-
Avaliador
Carneiro, Everardo Magalhães, 1955-
Avaliador
Efeito da hiperinsulinemia cronica na regulação das etapas iniciais da ação insulinica em tecidos de ratos
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