Orientador: Marcio Alberto Torsoni

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia

Resumo: Sobrepeso e obesidade são caracterizados por um aumento de tecido adiposo corpóreo, que resulta da interação entre muitos fatores, incluindo genéticos, metabólicos, comportamentais e ambientais. A obesidade está relacionada ao desenvolvimento de diabetes mellitus do tipo 2 (DM2). O principal...

Resumo: Sobrepeso e obesidade são caracterizados por um aumento de tecido adiposo corpóreo, que resulta da interação entre muitos fatores, incluindo genéticos, metabólicos, comportamentais e ambientais. A obesidade está relacionada ao desenvolvimento de diabetes mellitus do tipo 2 (DM2). O principal mecanismo envolvido na associação entre obesidade e DM2 é a indução de uma resposta inflamatória subclínica capaz de gerar resistência à insulina. Este fenômeno é caracterizado pela capacidade reduzida deste hormônio em promover a homeostase glicêmica. O músculo esquelético (SM) é considerado um dos principais tecidos para a homeostase da glicose, já que ele responde por cerca de 80 % da captação total de glicose estimulada pela insulina no corpo. Sendo assim, a resistência à insulina em músculo esquelético é o maior determinante da hiperglicemia e DM2. Por outro lado, a leptina apresenta função crucial na homeostase glicêmica por agir no cérebro e sua ação neste órgão requer a atividade da PI3K para modular a homeostase da glicose e o metabolismo periférico. Contudo, o mecanismo envolvido neste fenômeno não é completamente entendido. Neste estudo nós aventamos a hipótese que a atividade hipotalâmica da PI3K é importante para a modulação da via da quinase dependente de AMP (AMPK)/acetil-CoA carboxilase (ACC), PGC1? e AKT em músculo esquelético. Para investigar esta questão, injetamos leptina no ventrículo lateral do hipotálamo de ratos. A leptina (ICV) aumentou a fosforilação da JAK2 (80 %) e AKT (350 %) hipotalâmica, quando comparado ao grupo controle. A administração prévia de LY294002 (inibidor químico da PI3K) reduziu a fosforilação da AKT hipotalâmica, induzida por leptina ICV. Adicionalmente, a leptina (ICV) melhorou a tolerância à glicose no GTT (50 %), mas a administração prévia de propranolol (10 mg/kg IP) ou LY294002 (1nmol-ICV) reduziu este efeito. Em músculo soleus a fosforilação da AKT, estimulada pela insulina, foi maior no grupo leptina (200 %) do que no grupo controle, contudo a administração prévia de propranolol (IP) reduziu (50 %) este efeito. Como o propranolol a administração prévia de LY294002 (ICV) reduziu (45 %) o efeito da leptina (ICV) sobre a fosforilação da AKT em músculo esquelético. A fosforilação da JAK2, em músculo esquelético, foi maior no grupo leptina (ICV) do que no grupo controle, mas a administração prévia de LY294002 (ICV) bloqueou este efeito. Adicionalmente, a ação central da leptina aumentou a expressão de PGC1? e a fosforilação da AMPK e ACC em músculo soleus. A administração prévia de LY294002 bloqueou estes efeitos. Concluímos que a ativação da via da PI3K hipotalâmica, induzida pela leptina, é importante para a fosforilação da AKT, bem como para a ativação de vias catabólicas através da AMPK e PGC1? em músculo esquelético. Assim, um defeito na via de sinalização da PI3K no hipotálamo pode contribuir para a resistência periférica à insulina associada à obesidade induzida por dieta

Abstract: Overweight and obesity are characterized by an increased body fat and result from the interaction of many factors, which include genetic, metabolic, behavioral, and environmental ones. Obesity is a clinical condition highly associated with type 2 diabetes mellitus (DM2). The major reason...

Abstract: Overweight and obesity are characterized by an increased body fat and result from the interaction of many factors, which include genetic, metabolic, behavioral, and environmental ones. Obesity is a clinical condition highly associated with type 2 diabetes mellitus (DM2). The major reason for the link between obesity and DM2 is the induction of a subclinical inflammatory response which leads to insulin resistance. This phenomenon is characterized by the reduced ability of the pancreatic hormone insulin to promote glucose homeostasis. Skeletal muscle (SM) is considered as one of the most important tissues in glucose homeostasis, because it accounts for 80 % of whole body insulin-stimulated glucose uptake. Therefore, skeletal muscle insulin resistance is a major determinant of hyperglycemia and DM2. In addition, leptin plays a central role in glucose homeostasis acting in the brain and its action in this organ requires PI3K activity to modulate glucose homeostasis and peripheral metabolism. However, the mechanism behind this phenomenon is not clearly understood. We hypothesize that hypothalamic PI3K activity is important for the modulation of AMP-activated protein kinase (AMPK)/acetil-CoA carboxylase (ACC) pathway, PGC1?, and AKT in skeletal muscle. To address this issue, we injected leptin into the lateral ventricle of rats. ICV leptin increased the phosphorylation of hypothalamic JAK2 (80 %) and AKT (350 %) when compared to the control group. Previous ICV LY294002 (chemical inhibitior of PI3K) administration reduced hypothalamic AKT phosphorylation, induced by ICV leptin. In addition, ICV leptin improved the clearance of glucose in GTT (50%), but the previous administration of propranolol (10 mg/kg bw-IP) or ICV LY294002 (1nmol-ICV) reduced this effect. In the soleus muscle, the AKT phosphorylation, stimulated by insulin, was higher in leptin group (200 %) than the control group, but the previous administration of propranalol (IP) reduced (50 %) this effect. Like propranalol the previous administration of LY294002 (ICV) reduced (45 %) the effect of ICV leptin on AKT phosphorylation in the skeletal muscle. JAK2 phosphorylation, in skeletal muscle, was higher in leptin (ICV) group than the control group, but the previous ICV administration of LY294002 blocked this effect. Additionally, the central action of leptin increased PGC1? expression, AMPK and ACC phosphorylation in the soleus muscle. Previous ICV administration of LY294002 blocked these effects. We conclude that the activation of hypothalamic PI3K pathway is important for leptin-induced AKT phosphorylarion, as well as for an active catabolic pathway through AMPK and PGC1? in skeletal muscle. Thus, a defective leptin signaling PI3K pathway in the hypothalamus may contribute to peripheral resistance to insulin associated to diet-induced obesity