PALAVRAS CHAVE: Dexametasona, Glicogênio e Sensibilizadores de Insulina. KEY WORDS: Dexamethasone, Glycogen and Insulin Sensitizers.
* Autor a quem correpondência deve ser enviada: E-mail: adoparde@terra.com.br Lat. Am. J. Pharm. 28 (4): 490-4 (2009)
Received: March 7, 2009 Accepted: March 25, 2009
Sensibilizadores da Insulina Alteram d Ação Muscular
da Dexametasona: Perfil Metabólico
Adriano C.R. PARDI*, Talita M. GONÇALVES, Maria T.M. SEVERI, Rita C.M. MENEZES & Carlos A. SILVA
Universidade Metodista de Piracicaba – UNIMEP,
Rua Haldumont Campos Ferraz, 118, Piracicaba - São Paulo - 13403-052 - Brazil
RESUMO. A proposta deste trabalho foi analisar se os sensibilizadores da insulina (SI) podem alterar o comprometimento na formação das reservas glicogênicas de músculos que participam do trabalho respira-tório bem como do ventrículo. A possibilidade das substâncias interferirem na resistência insulínica indu-zida pelo tratamento com a dexametasona (D), também foi avaliada. O tratamento dos animais consistiu da administração dos fármacos isoladamente ou associados durante 5 dias, sendo avaliado a constante de decaimento da glicemia (KITT) e as reservas de glicogênio (RG). O KITT apresentou redução na presença da D, indicando resistência à insulina, efeito que não se manifestou no tratamento associado com SI. Tam-bém foi observado redução nas RG durante o tratamento com D, porém, este efeito foi minimizado no tra-tamento com si. Conclusão: os si foram efetivos em inibir as alterações metabólicas induzidas pela d e po-dem ser uma ferramenta farmacológica coadjuvante no tratamento de pacientes pneumopatas que fazem uso de corticosteróides.
SUMMARY. “Insulin Sensitizers Change the Muscle Action of Dexamethasone: Metabolic Profile”. The aim of this study was analyze if the insulin sensitizer can change the compromising in the formation of the glycogen re-serves of muscles that participate of the respiratory work as well as of the ventricle. The possibility of the sub-stances they interfere in the insulin resistance induced by the treatment with dexamethasone (D) was also evalu-ated. The treatment of animals consisted in administration of drugs isolated or in association during 5 days, and after this, glucose uptake was evaluated through insulin tolerance test (KITT) and muscle glycogen content (g). In KITT was observed a reduction in presence of D showing insulin resistance, by the way, this effect don’t man-ifest in presence of insulin sensitizer. The glycogen reserve was also reduced by dexamethasone treatment, but this action lowered in presence of insulin sensitizer. We can conclude that the treatment with insulin sensitizers are effective in inhibition of metabolic changes induced by dexamethasone and could represent a coadjuvant treatment method in pneumopathic patients that make use of corticosteroids.
INTRODUÇÃO
Os músculos respiratórios são músculos es-queléticos, morfológica e funcionalmente seme-lhantes a outros músculos como, por exemplo, os músculos do aparelho locomotor, podendo sofrer alterações na força contrátil devido à má nutrição, fadiga, treinamento, destreino ou ainda na presença de alguns fármacos. A multifuncio-nalidade que rege o equilíbrio energético das fi-bras musculares está diretamente relacionada com a plasticidade das vias metabólicas,
haven-do especialização haven-dos diferentes tipos de fibras na utilização de substratos energéticos específi-cos 1.
Em se tratando de homeostasia energética muscular destaca-se a importância da ação insu-línica que inicia-se pela ligação do hormônio a seu receptor na membrana promovendo conco-mitante ativação dos substratos do receptor in-sulínico (IRS) citosólicos, os quais regulam as vias insulínicas amplificando a transcrição do si-nal, facilitando a captação e o metabolismo da
hexose bem como a formação de reservatórios de glicogênio. Assim, alterações nas reservas energéticas são classicamente observadas frente à redução na população, na sensibilidade dos receptores de insulina ou redução na atividade de sistemas específicos de captação e metabolis-mo de substratos metabolizáveis 2.
Uma importante reserva de substratos do te-cido muscular é a reserva glicogênica a qual es-tá diretamente relacionada tanto com a resistên-cia ao esforço físico quanto com a fadiga 3.
Dentre os diferentes fármacos que interferem na homeostasia energética do tecido muscular, destacamos os glicocorticóides, os quais, são largamente utilizados na prática clínica visto seu potente efeito imunossupressor e anti-inflamató-rio, além da clássica participação nos fenôme-nos que interferem no metabolismo dos carboi-dratos, lipídeos e proteínas 4.
É sabido que dentro dos processos envolvi-dos na secreção de insulina pela célula β pan-creática, os glicocorticóides constituem-se num grupo extremamente interessante, visto que, exercem profundos efeitos sobre a transcrição gênica através da ligação com seu receptor in-tracelular, alterando o padrão da expressão de proteínas, dentre elas as que participam dos processos de sinalização intracelular 5.
A dexametasona é um glicocorticóide sintéti-co amplamente utilizado devido a sua baixa ati-vidade mineralocorticóide, ação prolongada e fa-cilidade de administração, no entanto, tem sido relatado que o tratamento acompanha inúmeros efeitos colaterais de fundo metabólico como, por exemplo, a lipólise e a proteólise 6. Um fato que merece destaque é que frente a uma hipercorti-solemia fisiológica ou farmacológica observa-se diminuição da utilização e transporte de glicose nos tecidos periféricos, diminuição da síntese e aumento da degradação protéica no músculo, desencadeando fraqueza e atrofia muscular, além de causar resistência à insulina 7.
Dentre as novas terapias prescritas no trata-mento de doenças hiperglicemiantes, destacam-se os agentes destacam-sensibilizadores da insulina, repre-sentados principalmente pela troglitazona e pela metformina. A primeira, substância da família das tiazolidinedionas, cuja ação está centrada na capacidade de promover melhorar na sensibili-dade insulínica nos tecidos periféricos, atuando nos receptores PPARγ e promovendo elevação na expressão gênica dos receptores de insulina 8 e a segunda, substância da família das biguani-das cuja ação é representada pela capacidade de bloquear a gliconeogênese hepática, elevar à
sensibilidade à insulina em tecidos periféricos diminuindo o estado de resistência à insulina, além de prevenir as desordens metabólicas in-duzidas pelo status de resistência 9.
Neste sentido, a proposta deste trabalho foi analisar se os sensibilizadores da insulina, neste trabalho representados pela troglitazona e met-formina, podem alterar o comprometimento na formação das reservas glicogênicas de músculos que participam do trabalho respiratório bem co-mo do ventrículo. A possibilidade das substân-cias interferirem na resistência insulínica induzi-da pelo tratamento com a dexametasona, tam-bém será avaliada.
MATERIAL E MÉTODOS
Foram utilizados ratos Wistar com 3 meses de idade, adquiridos junto à empresa ANILAB®. Os animais foram alojados em gaiolas coletivas contendo 3 animais sendo mantidos em sala cli-matizada (23 ± 2 °C) com ciclo claro/escuro de 12/12 h recebendo água e ração à vontade. To-dos os procedimentos utilizaTo-dos neste experi-mento seguiram as normas do Colégio Brasileiro de Experimentação Animal (COBEA) e guideli-nes of the Department of Comparative Medicine at the University of Toronto 10. Os animais fo-ram aleatoriamente divididos em 6 grupos expe-rimentais, cada um contendo 5 ratos e denomi-nados: controle (C), tratado com dexametasona 5 dias (D),tratado com metformina 5 dias (Met), tratado com troglitazona 5 dias (Tro), tratado com dexametasona + metformina 5 dias (D+Met) e tratado com dexametasona + troglita-zona 5 dias (D+Tro).
A dexametasona foi administrada na concen-tração de 1 mg/kg pela via intraperitoneal con-forme modelo de resistência insulínica descrito por Saad et al. 6. Os grupos experimentais trata-dos com troglitazona receberam a substância na concentração de 0,8 mg/kg enquanto os grupos tratados com metformina receberam a substân-cia na concentração de 1,4 mg/ml, ambas por gavagem e durante 5 dias. Para a realização do teste de tolerância à insulina (KITT), os animais foram anestesiados com pentobarbital sódico (50 mg/kg, ip) e após 15 min, foi feita uma inci-são próxima à veia femural, onde foi coletado uma amostra de 0,25 ml de sangue constituindo o tempo zero (T0). Após a primeira coleta foi injetado, via veia peniana, insulina regular da biobrás, na dose de 1 U/kg. Amostras de sangue foram coletadas sucessivamente nos tempos 2,5; 5; 10; e 20 min após a administração da insulina e a glicemia determinada através de kit
enzimá-tico de utilização laboratorial (CELM-Reactoclin). Para coleta das amostras musculares os animais foram anestesiados com pentobarbital sódico (50 mg/kg, ip) e alíquotas dos músculos diafrag-ma, intercostal, peitoral e ventrículo foram cole-tadas e prontamente encaminhadas para avalia-ção do conteúdo de glicogênio, secundo a pro-posta de Siu et al. 11. Na análise estatística foi utilizado ANOVA, seguido do teste de Tukey (p > 0,05).
RESULTADOS
O estudo iniciou-se com a avaliação da velo-cidade de decaimento da glicose plasmática através da constante de decaimento da glicemia (KITT) aplicada em ratos controle e tratados com dexametasona 5 dias (D). Os resultados mostram que quando comparado ao controle, o grupo D apresentou médias de decaimento sig-nificativamente menores sendo observado o de-caimento de 2,61%/min no grupo controle e 1,24%/min no grupo D como mostra a Figura 1, indicando resistência à insulina. Na mesma figu-ra pode-se observar que no tfigu-ratamento associa-do da dexametasona com os sensibilizaassocia-dores a captação não difere do controle sendo represen-tado por 2,58% /min na associação D+Tro e 2,44%/min na associação D+Met.
Frente às mudanças na constante de capta-ção da glicose deflagrado pela dexametasona, passou-se a avaliar as reservas musculares de glicogênio nas diferentes condições experimen-tais estando apresentado na Tabela 1. Os resul-tados mostram que frente ao tratamento com o glicocorticóide houve redução no conteúdo de glicogênio atingindo 55% no diafragma, 38% no intercostal, 36% no peitoral e 22% no ventrículo (p < 0,05) indicativo que o status de resistência atinge a musculatura que participa da dinâmica respiratória e também o ventrículo.
Por sua vez, foi avaliada a ação do fármaco
Diafragma Intercostal Peitoral Ventrículo
C 0,29 ± 0,02 0,26 ± 0,01 0,56 ± 0,03 0,18 ± 0,01 D 0,13 ± 0,01* 0,16 ± 0,008* 0,36 ± 0,008* 0,14 ± 0,01* Met 0,95 ± 0,004* 0,47 ± 0,01* 0,68 ± 0,007* 0,25 ± 0,01* Tro 0,94 ± 0,02* 0,49 ± 0,002* 0,62 ± 0,01* 0,35 ± 0,01* D+Met 0,55 ± 0,008*# 0,68 ± 0,02*# 0,74 ± 0,07*# 0,53 ± 0,08*# D+Tro 0,85 ± 0,04*# 0,70 ± 0,06*# 0,60 ± 0,007*# 0,34 ± 0,07*#
Tabela 1. Concentração muscular de glicogênio (mg/100 mg) dos grupos controle (C), tratado com dexametaso-na 5 dias (D), tratados com metformidexametaso-na 5 dias (Met), tratados com troglitazodexametaso-na 5 dias (Tro), tratado com a asso-ciação dexametasona + metformina 5 dias (D+Met) e tratado com a assoasso-ciação dexametasona + troglitazona 5 dias (D+Tro). Os valores correspondem à média ± epm, n = 6. *p < 0,05 se comparado ao controle; # p < 0,05 se comparado ao grupo tratado com dexametasona.
Figura 1. Constante de decaimento percentual da gli-cose (KITT%) após a administração de insulina regu-lar (1U/kg, iv). Os valores estão expressos em por-centagem, tomando como 100% a glicemia no tempo zero (T0), momento que a insulina foi administrada. Os grupos estão assim representados: controle (N), tratado com dexametasona por 5 dias (I), tratado com dexametasona + troglitazona (I) e tratado dexa-metasona + metformina (L) com n = 6.
metformina isoladamente, onde foi observado que a biguanida induziu aumento de 227% nas reservas do diafragma, 81% no intercostal, 21% no peitoral e 39% no ventrículo (p < 0,05). No mesmo sentido, foi avaliado o tratamento com a troglitazona isoladamente e também foi observa-do elevação nas reservas de glicogênio atingin-do 224%, 88%, 11% e 94%, respectivamente nos músculos diafragma, intercostal, peitoral e ven-trículo (p < 0,05).
A seguir, os experimentos foram direciona-dos a avaliação do tratamento associado, ini-ciando pela associação de dexametasona e met-formina (D+Met). Neste estudo demonstramos que o tratamento D+Met se comparado com d induziu a formação de maiores reservas, atingin-do valores 323 % maiores no diafragma, 325 % no intercostal, 1056% no peitoral e 278% no ventrículo (p < 0,05).
dexa-metasona + troglitazona também foi observado eficiência na melhora do aporte energético e formação de glicogênio, uma vez que, se com-parado ao D, verifica-se que a reserva glicogêni-ca foi signifiglicogêni-cativamente maior atingindo valores 554% maiores no diafragma, 337% no intercos-tal, 67% no peitoral e 142% no ventrículo (p <0,05).
DISCUSSÃO
Dentro do perfil metabólico ligado as ações dos glicocorticóides, merece destaque sua parti-cipação no metabolismo intermediário de pro-teínas, lipídeos e carboidratos onde, observa-se aumento do catabolismo protéico, lipólise, for-mação de corpos cetônicos, modificação na re-lação glicogênese/gliconeogênese hepática, além de modificação na homeostasia do tecido ósseo, sistema cardiovascular, rins além do cres-cimento tecidual 12.
Na literatura observa-se diversos fatores que podem alterar as reservas glicogênicas merecen-do destaque a desnutrição, imobilização, des-nervação, desuso muscular, idade avançada, aci-dente vascular cerebral, medicamentos bloquea-dores de canais de cálcio, diabetes mellitus, exercício físico e a utilização de diferentes fár-macos ou suplementos como estrógeno, gluta-mina e creatina 13-16.
A resistência insulínica é um quadro clínico bem conhecido que pode ser desenvolvido far-macologicamente frente ao excesso de glicocor-ticóide ou ainda em um estado patológico onde há hiperplasia da zona fasciculada da supra-re-nal. Em um estudo realizado por Tanaka et al. 17, foi demonstrado em adipócitos, que os glico-corticóides promovem redução na eficiência da ação insulínica diminuindo a fosforilação do re-ceptor tirosina quinase, a taxa de transporte de glicose estimulada pela insulina, a eficiência da ligação da insulina ao seu receptor e/ou ativar as vias bioquímicas no citosol 18.
Dentro do foco do estudo, ao avaliarmos a constante de decaimento da glicemia foi obser-vado no grupo tratado com a dexametasona, re-dução na eficiência na captação da hexose indi-cado por uma velocidade de decaimento menor do que a observada no grupo controle, acompa-nhando a implantação temporal do estado de resistência à insulina sugerido por Saad 6.
Foi avaliado o comportamento das reservas musculares de glicogênio e foi verificou-se re-dução no conteúdo na presença da dexametaso-na e pode refletir o fato do glicocorticóide
redu-zir a eficiência do sinal insulínico nos tecidos periféricos. Um fato que pode indicar a maneira que o corticóide modifica a sensibilidade insulí-nica pode estar relacionado à capacidade de ati-var a dinâmica secretória das células β das ilho-tas pancreáticas aumentando a concentração de ampcíclico e conseqüentemente elevando a se-creção de insulina induzida pela glicose, fato que indiretamente pode induzir modificação na sensibilidade insulínica de tecidos periféricos. Assim, o hiperinsulinismo dessensibilizaria o te-cido alvo 6,19. Esta hipótese foi recentemente rei-terada por Santos et al. 20, os quais ao avaliarem
in vitro a secreção de insulina de ilhotas isola-das de ratos tratados com dexametasona obser-varam elevação na secreção induzida pela glico-se.
Um segundo fator a se considerar é que a dexametasona induziu redução na atividade das vias glicogênicas musculares comprometendo as reservas de importantes músculos participantes do processo respiratório bem como do ventrícu-lo. Esta alteração no perfil metabólico pode ser referenciada em um recente estudo que de-monstrou em ratos e camundongos tratados com dexametasona a redução na fosforilação tanto na subunidade irs-1 quanto na enzima akt hepática e muscular reiterando que a resistência à insulina envolve baixa na eficiência da sinali-zação insulínica 21,22.
Frente ao status de resistência insulínica, buscou-se alternativas farmacológicas que pu-dessem auxiliar contra a redução da eficiência sinalizadora da insulina. Neste sentido, optou-se por fármacos denominados sensibilizadores da insulina, representados pela biguanida metfor-mina e pela tiazolidinediona troglitazona.
Na seqüência experimental, o grupo direcio-nou suas ações para demonstrar a ação da met-formina sobre as reservas de glicogênio sendo observado que houve um aumento generalizado na formação das reservas musculares de glico-gênio, indicando que a biguanida foi eficaz em ativar as vias de sinalização insulínica, como o observado em outros trabalhos 23. No mesmo aspecto de análise, foi avaliada a ação da trogli-tazona sendo observado uma expressiva eleva-ção no conteúdo muscular de glicogênio de for-ma generalizada. Estes dados têm forte apoio na literatura científica, uma vez que sabe-se que a troglitazona enquanto agente ativador de recep-tores nucleares chamados PPARs, regula a trans-crição genética, a translação de proteínas envol-vidas no metabolismo da glicose e lipídeos,
esti-mula a enzima PI-3quinase e Akt que são siste-mas-chave na sinalização da insulina, normali-zam a fosforilação do receptor da insulina, eleva a população muscular de receptores de insulina e a síntese de glicogênio 8,23.
Um ponto que merece destaque é que nos experimentos onde se avaliou o tratamento com dexametasona associado aos sensibilizadores metformina ou troglitazona, foi observado que as reservas glicogênicas apresentaram-se maio-res se comparado ao grupo tratado com o glico-corticóide, indicando que a ação da dexameta-sona foi inibida pelos sensibilizadores da insuli-na, indicando que estes fármacos podem inter-ferir nas ações deletérias produzidas pelos glico-corticóides propiciando a aquisição de melhores condições energéticas ao tecido muscular 24. CONCLUSÃO
Os resultados mostram que as alterações nas reservas glicogênicas musculares induzidas pela dexametasona foram minimizadas com o uso dos sensibilizadores da insulina. Estas substân-cias são recursos disponíveis no tratamento de pacientes com resistência insulínica e podem ser expressivas no tratamento de pacientes pneu-mopatas que fazem uso agudo ou crônico de corticosteróides, propiciando a melhora nas re-servas energéticas e assim minimizando quadros de descompensação respiratória.
Por fim sugerimos que mais estudos nesse sentido devem ser desenvolvidos visando propi-ciar uma análise mais primorosa que auxilie no tratamento fisioterapêutico e repercuta na me-lhora da qualidade de vida desses pacientes. REFERÊNCIAS
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