O papel das proteínas desacopladoras e suas proteínas regulatórias na obesidade e diabetes mellitus

• Ano de defesa: 2015
• Autor(a) principal: Brondani, Letícia de Almeida
• Orientador(a): Crispim, Daisy
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Diabetes mellitus; Obesidade; Desacopladores; Proteínas
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/129641

Em vista do forte envolvimento de fatores genéticos na patogênese da obesidade e diabetes mellitus tipo 2 (DM2), grandes esforços têm sido realizados para se identificar genes associados a estas doenças. Neste contexto, diversos estudos têm sido focados em genes relacionados ao gasto energético, como os genes para as proteínas desacopladoras (UCPs), receptor 3-adrenérgico ( 3-AR) e, mais recentemente, irisina. As UCPs estão presentes na membrana mitocondrial interna e, apesar de terem similaridades nas suas estruturas, possuem uma expressão tecidual diferente. Estas proteínas desacoplam a oxidação dos substratos na mitocôndria da síntese de ATP, dissipando a energia do potencial de membrana e, consequentemente, diminuindo a produção de ATP pela cadeia respiratória mitocondrial (CRM). Este desacoplamento está associado a funções tecido-específicas como regulação do gasto energético e do metabolismo de ácidos graxos livres e diminuição da secreção de insulina e da formação de espécies reativas de oxigênio (EROs), mecanismos associados à patogênese da obesidade e DM2. Sendo assim, as associações entre polimorfismos nos genes UCP1-3 e suscetibilidade a estas doenças têm sido investigadas em diversas populações. No entanto, o impacto destes polimorfismos na obesidade e DM2 ainda está em debate, com resultados contraditórios sendo relatados. Deste modo, realizou-se um estudo de caso-controle na nossa população, seguido de uma revisão sistemática e metanálise dos estudos disponíveis na literatura para avaliar se os seguintes polimorfismos nos genes UCP1-3 estavam associados com a suscetibilidade à obesidade: -3826A/G (UCP1); -866G/A, Ala55Val e Ins/Del (UCP2) e -55C/T (UCP3). Os resultados do estudo de caso-controle foram incluídos na metanálise. No estudo de caso-controle, não encontramos nenhuma associação dos polimorfismos analisados com suscetibilidade à obesidade em pacientes com DM2. Quarenta e sete estudos foram incluídos na metanálise e os resultados mostraram que os polimorfismos -866G/A (UCP2) e -55C/T (UCP3) estão associados com proteção para obesidade em europeus. Por outro lado, os polimorfismos Ala55Val e Ins/Del (UCP2) foram associados com risco para obesidade em asiáticos e europeus, respectivamente. Considerando que polimorfismos nos genes UCP1-3 podem estar associados a pequenas variações no índice de massa corporal (IMC) sem estarem, necessariamente, associados à obesidade, realizou-se outra revisão sistemática e metanálise com o objetivo de investigar se os polimorfismos descritos acima estavam associados com variações no IMC. A metanálise de 56 estudos mostrou que os polimorfismos Ins/Del (UCP2) e -55C/T (UCP3) estão associados a um aumento no IMC em asiáticos, enquanto o polimorfismo Ala55Val (UCP2) está associado a um aumento do IMC em europeus. Entretanto, o polimorfismo -866G/A (UCP2) parece estar associado a uma diminuição do IMC em europeus. As duas metanálises sugerem que o polimorfismo - 3826A/G (UCP1) não está associado com obesidade ou IMC. Interações entre polimorfismos nos genes UCP1-3 com polimorfismos nos genes de suas proteínas regulatórias (como, por exemplo, nos genes ADRB3 e FNDC5) podem influenciar as suas associações com obesidade e DM2. O gene ADRB3 codifica o receptor 3-AR, um importante regulador da expressão de UCP1 e mediador da lipólise. O gene FNDC5 codifica o hormônio irisina, uma nova miocina associada à redução de obesidade visceral e melhora no metabolismo da glicose em camundongos. A irisina atua no tecido adiposo branco, estimulando a expressão de UCP1, a qual induz a transformação do tecido em um fenótipo mais parecido com o do tecido adiposo marrom, aumentando o gasto energético. Em vista do exposto, investigamos se os polimorfismos -3826A/G (UCP1) e Trp64Arg (ADRB3), sozinhos ou em combinação, estavam associados com DM2 ou características associadas. Os dois polimorfismos não foram associados ao DM2; entretanto, em pacientes com DM2, o alelo 64Arg foi associado com proteção para sobrepeso e obesidade [IMC W 25 Kg/m²; razão de chances (RC) = 0,598; p = 0,014]. Interessantemente, a prevalência de sobrepeso/obesidade foi menor em portadores de W3 alelos raros dos dois polimorfismos quando comparados a portadores de <3 alelos raros (54,5% vs. 79,1%; RC = 0,288; p = 0,007). Os portadores de W3 alelos raros destes polimorfismos também tiveram os níveis do colesterol HDL aumentados (p = 0,018). Em outro estudo de caso-controle avaliamos se os polimorfismos rs1746661 e rs3480 no gene FNDC5 estavam associados ao DM2 e características associadas. As frequências alélicas, genotípicas e haplotípicas destes polimorfismos foram similares em casos e controles. Entretanto, mulheres com DM2 portadoras do alelo G do polimorfismo rs3480 apresentaram um aumento na hemoglobina glicada (HbA1c) quando comparadas ao genótipo A/A. O alelo T do polimorfismo rs1746661 foi associado com o aumento da pressão sistólica, colesterol total e colesterol LDL e diminuição do colesterol HDL em mulheres com DM2. Essas associações não foram observadas em homens. A UCP2 parece ter também um papel importante na regulação da apoptose das células-beta pancreáticas; entretanto, se este papel é anti-apoptótico ou pró-apoptótico ainda precisa ser melhor definido. Recentemente, um estudo do nosso grupo demonstrou que a expressão de Ucp2 estava aumentada no pâncreas de um modelo murino de morte encefálica (ME), possivelmente devido ao aumento da inflamação e estresse oxidativo associado à ME. Sendo assim, um dos objetivos do presente estudo foi avaliar a expressão da UCP2 no pâncreas de doadores de órgãos em ME. Também foi realizado um estudo experimental em células INS-1E, uma linhagem de células-beta de ratos, para avaliar o papel do bloqueio da Ucp2 na apoptose das células-beta submetidas à inflamação. Em concordância com nossos resultados prévios em ratos, a expressão de UCP2 foi aumentada no pâncreas de doadores de órgãos em ME comparado aos controles (1,73 ± 0,93 vs. 0,75 ± 0,66 fold change; p< 0,05). O bloqueio de Ucp2 reduziu em 30% a apoptose e a produção de óxido nítrico em células INS-1E incubadas com citocinas pró-inflamatórias. Dados obtidos sugerem que esta proteção está associada à via intrínseca de apoptose. Em conclusão, nossos resultados sugerem que polimorfismos nos genes UCP2 e UCP3 estão associados à obesidade em diferentes populações. Os alelos G do polimorfismo -3826A/G (UCP1) e Arg do polimorfismo Trp64Arg (ADRB3) parecem interagir na modulação do sobrepeso/obesidade e níveis de colesterol HDL em indivíduos com DM2. Além disso, o alelo G do polimorfismo rs3480 (FNDC5) está associado com níveis aumentados de HbA1c, enquanto que o alelo T do polimorfismo rs1746661 parece estar associado com pressão sistólica aumentada e dislipidemia em mulheres com DM2. Por último, nossos dados experimentais sugerem que a UCP2 tem um efeito apoptótico em células-beta submetidas a condições pró-inflamatórias, por meio da regulação da via intrínseca de apoptose.