Síntese, secreção e ação de incretinas

O GLP-1 é produzido nas células L enteroendócrinas distribuídas em alta concentração no íleo distal, mas distribuída também no restante do intestino delgado e em grande densidade no intestino grosso. Os níveis plasmáticos de GLP-1 crescem rapidamente dentro de minutos após a ingesta de alimentos, parece que fatores neurais e/ou fatores endócrinos promovem a secreção de GLP-1 das células L distais, antes que os nutrientes digeridos atravessem o intestino delgado e façam contato direto com as células L enteroendócrinas (DRUCKER, 2006).

O GIP é um peptídeo de 42 aminoácidos produzido predominantemente na célula K do duodeno no intestino delgado. O GIP também foi localizado no sistema nervoso central, onde pode ter um papel no controle da sobrevivência celular (NYBERG et al., 2005). O estímulo predominante para a secreção de GIP é a ingesta de nutrientes; níveis circulantes de GIP são baixos no jejum e aumentam dentro de minutos após a ingestão de alimentos. Por possuir uma alanina na posição 2, é um substrato excelente para a dipeptidil peptidase-4 (DPP-4), uma enzima essencial na regulação da degradação tanto de GIP como de GLP-1. GIP (1-42) de

cadeia longa é convertido rapidamente ao bioinativo GIP (3-42) minutos após a secreção da célula K intestinal. (KIEFFER et al., 1995). Ainda, GIP imunorreativo circulante representa uma mistura de GIP(1-42) ativo e GIP(3-42) inativo, e a análise experimental dos níveis de GIP circulante requer a discriminação entre o peptídeo intacto e o clivado.

Figura 5 - Síntese e secreção de GLP-1 e GIP, acessado em 26/03/2010. (Fonte: http://images.google.com.br///www.incretin.com.tw/images/GIP_GLP-1)

O proglucagon é processado à glicentina, oxintomodulina, GLP-1, e GLP- 2 nas células L intestinais, através de um processo que requer o pró-hormônio convertase-1. GLP-1 bioativo é gerador de GLP-1(1-37) e existe circulando como duas formas moleculares equipotentes, GLP-1(7-37) e GLP-1(7-36) amida, estando esta última em maior concentração circulando no plasma humano (Orskov et al., 1994). Ambas as formas de GLP-1, contêm uma alanina na posição 2 e são degradados rapidamente por DPP-4 a GLP-1(9-37) ou GLP-1(9- 36) amida depois da liberação das células L intestinais.

O receptor de GIP humano existe como duas isoformas, de 466 e 493 aminoácidos, expressos nas células β da ilhota pancreática, no tecido adiposo, no coração e no cérebro. A ativação do receptor de GIP também está acoplada à

ativação da adenilil ciclase, a um aumento no cálcio intracelular, e ao fluxo do ácido araquidônico (ORSKOV et al., 1994).

O receptor de GLP-1 humano está acoplado à proteína G e expresso nas ilhotas pancreáticas (predominantemente nas células β), nos rins, pulmão, coração, e em múltiplas regiões do sistema nervoso central e periférico. A ligação com o receptor resulta em ativação da adenilil ciclase com consequente produção intracelular de AMP cíclico, resultando na ativação da proteína quinase A (PKA), a família da Epac e a cascata de proteínas diretamente ativadas por AMP cíclico. Estes fatos levam à inibição dos canais de potássio, elevação dos níveis de cálcio intracelular, aumento da síntese de ATP mitocondrial e aumento da exocitose da insulina das vesículas secretórias (WOOK; EGAN, 2008).

Figura 6 - Mecanismo de transdução do sinal no receptor de GLP-1 na célula β pancreática (Fonte: Drucker, 2006).

Tanto GLP-1 como GIP estimulam a secreção de insulina dependente de glicose através da ativação de seus respectivos receptores acoplados à proteína G expressos diretamente nas células β das ilhotas pancreáticas. Diferentemente de outros secretagogos que atuam fundamentalmente através dos canais de K ATP,

GLP-1 também repõe os estoques de insulina através da estimulação da expressão do gene da pró-insulina (DRUCKER et al., 1987). Além disso, GLP-1 diminui a glicose através da inibição da secreção de glucagon das células α das ilhotas. A inibição da secreção do glucagon pode ser diretamente através dos receptores de GLP-1 expressos nas células α das ilhotas (há controvérsias sobre a presença destes receptores na célula α), ou indiretamente através do estímulo da secreção de insulina e da somatostatina. De relevância clínica direta, a supressão da secreção de glucagon é regulada de uma maneira dependente de glicose, reduzindo desse modo o risco de hipoglicemia por diminuir a inibição da célula α uma vez que a glicose tenha alcançado níveis normais ou mesmo abaixo do normal (DEGN et al., 2004; NAUCK et al., 2002).

Figura 7 - Ações de GLP-1 e GIP nos tecidos importantes para o controle da homeostasia da glicose. (Fonte: DRUCKER, 2007).

Um determinante importante da ação de GLP-1 no controle da glicose pós-prandial é a desaceleração da taxa de esvaziamento gástrico. Este mecanismo é complexo e envolve comunicação do sistema nervoso central e periférico. Os receptores de GLP-1 também são expressos diretamente nas células parietais gástricas, onde GLP-1 pode regular diretamente a secreção de ácido gástrico (SCHMIDTLER et al., 1994), porém os efeitos de GLP-1 na secreção gástrica mostraram estar abolidos em pacientes vagotomizados (WETTERGREN et al.,

1997). Isto evidencia uma considerável importância da inervação vagal para o controle dependente do receptor de GLP-1 para secreção gástrica e a motilidade.

A administração de agonistas do receptor de GLP-1 intracerebroventricular e periférica inibe a ingesta de alimento nos roedores (TANG- CHRISTENSEN et al., 1996; TURTON et al., 1996), e os receptores de GLP-1 foram localizados nos núcleos hipotalâmicos paraventriculares o que é importante na regulação da saciedade. Em contraste, GIP tem pouco efeito no esvaziamento gástrico ou no controle da ingesta de alimentos.

GLP-1 produz um efeito de aversão em roedores, incluindo o desenvolvimento de uma aversão condicionada ao sabor (CTA) (THIELE et al., 1997), o que pode contribuir para as ações anoréticas deste peptídeo.

Agonistas dos receptores de GLP-1 também aumentam a proliferação das células β em estudo empregando linhagem das células das ilhotas, ilhotas normais, ou roedores. O aumento da proliferação e a expansão da massa de células β ocorrem mesmo em roedores normoglicêmicos (EDVELL; LINDSTROM, 1999; KIM et al., 2003; XU et al., 1999). Os agonistas de GLP-1 também promovem a preservação e a expansão da massa de células β através da inibição dos mecanismos apoptóticos (WANG; BRUBAKER, 2002).

GLP-1 também pode mediar seus efeitos no controle da glicose independentemente da secreção de insulina através da ativação dos sensores periféricos ligados à disponibilidade aumentada de glicose (THIELE et al., 1997).

Existem receptores de GLP-1 expressos no coração de roedores e de seres humanos, a localização específica, porém, ainda não foi relatada. Os agonistas aumentam rapidamente a taxa cardíaca e a pressão sanguínea (BARRAGAN et al., 1994). GLP-1 melhora a função e o débito cardíaco em modelos experimentais de injúria ou falência cardíaca (NIKOLAIDIS et al., .2004). Consistente com as ações citoprotetoras de GLP-1 no pâncreas endócrino, também reduziu o tamanho do infarto do miocárdio no coração isolado perfundido de rato e nos modelos animais de isquemia miocárdica (BOSE et al., 2005; NIKOLAIDIS et al., 2005).

As ações endógenas das incretinas têm sido avaliadas em estudos que empregam antagonistas dos peptídeos ou em camundongos com deleção do gen para o receptor de incretina. O antagonista do receptor GLP-1 exendina (9-39) liga- se ao receptor de GLP-1 e tem sido usado para demonstrar o papel fisiológico essencial de GLP-1 endógeno na homeostasia da glicose em camundongos, em ratos, e em seres humanos. Exendina (9-39) aumenta tanto a glicemia pós-prandial como a de jejum e reduz os níveis circulantes de insulina estimulados pela refeição (BAGGIO et al., 2000; D'ALESSIO et al., 1996; EDWARDS et al., 1999; KOLLIGS et al., 1995; SCHIRRA et al., 2005). Exendina (9-39) também aumenta os níveis plasmáticos de glucagon em seres humanos com níveis normais ou elevados de glicose, consistentes com a importância de GLP-1 endógeno como um inibidor tônico da secreção de glucagon (SCHIRRA et al., 1998). A importância de GIP para homeostasia da glicose foi avaliada usando antagonistas do peptídeo da ação de GIP ou antisoro contra receptor de GIP em ratos. Estas experiências demonstraram um papel predominante do GIP na regulação da depuração pós-prandial de glicose. Contrastando aos estudos com GLP-1, GIP endógeno não parece ser importante para o controle da glicose de jejum (BAGGIO et al., 2000; LEWIS et al., 2000; TSENG et al., 1996).

Alguns estudos sugeriram a presença de receptores de GIP na célula α pancreática (MOENS, et al., 1996). Algumas linhas de evidência sugerem que GIP estimula secreção de glucagon em modelos animais e em humanos sob certas circunstâncias, por exemplo, em pacientes com cirrose hepática e hiperglucagonemia basal (DUPRE, et al., 1991) e em modelos animais e humanos durante condições de euglicemia, mas em pessoas saudáveis sob condições hiperglicêmicas ou no diabetes tipo 2 nenhum efeito do GIP na secreção do glucagon for registrado . (MEIER, et al., 2003),

O receptor de GIP também está expresso em vários tecidos extrapancreáticos como ósseo, intestino, coração, estômago, cérebro e tecido adiposo (USDIN, et al., 1993).

Dietas ricas em gorduras levam à hiperplasia da célula K, aumentam a expressão do gene do GIP e o conteúdo do GIP intestinal, resultando em elevadas concentrações de GIP circulante (BAILEY, et al., 1986). Obesidade e diabetes em

humanos e modelos animais mostrado estar associado com níveis circulantes elevados de GIP e exagerada resposta secretória da célula K (VISBOLL et al., 2003). Desta forma, GIP também regula o metabolismo graxo nos adipócitos, incluindo a estimulação da atividade da lipoproteína lípase, incorporação e síntese de ácidos graxos, favorecendo a deposição de gorduras (GETTY-KAUSHIK, et al., 2006). Isto sugere que GIP possa estar parcialmente envolvido no estoque de gorduras. McClean e colaboradores em 2007, ao usar um antagonista do receptor de GIP em camundongos previamente alimentados com uma alimentação rica em gorduras por 60 dias para induzir obesidade e diabetes, verificaram que o bloqueio da ação do GIP resultou em significante perda de peso, melhora da resistência à insulina e melhora do diabetes.