Jacqueline I Alvarez-Leite Laboratório de Bioquímica Nutricional

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1 MARCADORES INFLAMATÓRIOS E RESISTÊNCIA INSULÍNICA NA OBESIDADE E SÍNDROME METABÓLICA
Jacqueline I Alvarez-Leite Laboratório de Bioquímica Nutricional Departamento de Bioquímica e Imunologia Instituto Alfa de Gastroenterologia UFMG

2 SÍNDROME METABÓLICA (ATPIII)
Circunferência cintura (cm) Homen: >102; mulher: >88 Obesidade Visceral < 40 (Homem); < 50 (mulher) HDL-c (mg/dl)  110 mg/dl Glicemia de jejum  130/ 85 mm Hg Pressão arterial  150 mg/dl Hipertrigliceridemia Nível de Definição Fatores de Risco ( 3) Expert Panel. JAMA 2001;285:

3 Alterações metabólicas pelo excesso de peso.
Lipólise Gordura Visceral = leito esplâncnico Lipólise gordura subcutânea = circulação sistêmica Genetic abnormalities, fetal malnutrition, and visceral adiposity may play a role in the pathophysiology of insulin resistance and metabolic syndrome7 A few candidate genes associated with a clustering of metabolic abnormalities include genes encoding proteins of glucose, glucocorticoid metabolism, hemostasis and blood pressure. This association is reflected by the progression of untreated obesity to asymptomatic metabolic alterations, followed by to clinical manifestations of chronic diseases such as hypertension, dyslipidemia and diabetes mellitus.

4 ADIPOCITOS PARTICIPAM DE:
Regulação do balanço energético e ingestão de calórica Imunidade: proteínas do complemento Sensibilidade a insulina: adiponectina Angiogênese: VEGF Inflamação: leptina, adiponectina, resistina TNF alfa e IL-6 Pressão arterial: angiotensinogênio Reprodução: leptina Metabolismo lipídico: Prot ligada ao retinol, CETP

5 ADIPOCINAS Identificação: Secreção pelo tecido adiposo
In vitro: adipocina retirada de adipócitos isolados ou daqueles derivados de pré adipócitos In vivo: Detetecção de adipocina maior nos capilares venosos do tecido adiposo que no sangue arterial Expressão gênica: vista em TA ou adipócitos 15 adipocinas foram identificadas

6 Tecido adiposo secreta substâncias (adipocinas)
TNF α Resistina Adiponectina IL-6 PAI-1 Leptina AGL Angiotensinogênio Visfatina IL- 1 SHARMA & CHETTY, 2005

7 Tecido Adiposo como tecido endócrino
Na obesidade = aumenta tecido adiposo e aumenta a concentração de adipocinas no sangue, exceto adiponectina Produção adipocinas maior na obesidade visceral

8 Leptina - Proteína codificada pelo gene ob
Mutação do gene (camundongo ob/ob): obesidade grave ou mutação do receptor (db/db ou rato Zucker) Pro peptídeo: 167 Aa. Madura: 4 alfa hélices semelhante a citocinas e 2 folhas beta. Receptor leptina com 6 isoformas por splicing alternativo de 1 gene: Domínio extracelular idêntico mas o intracelular variável. Ob-Rb: funcional. Possui sítios de fosforilação para transmissão do sinal Ob-Ra: forma curta, mas sinaliza em alguns tipos celulares Ob-Re: forma solúvel

9

10 Produção Leptina Fonte: TA Branco (subcutâneo principal)
Fontes secundárias: TA marron, placenta, músculo esquelético, epitélio gástrico Taxa sangue: 1 a 30 ng/mL (3x maior em mulheres que em homens de mesmo IMC) Circula como monômero livre ou ligado ao receptor Indução: alimentação, insulina, corticóides, estrogênios e TNF-a Inibição: AGL, Hormônio crescimento, ligantes de PPAR

11 Leptina e Obesidade Hormônio da SACIEDADE
Regula a ingestão alimentar em função das reservas energéticas Homem: maiores taxas em obesos (contrario animais) 2 hipótese: Perde seu papel regulador Resistência a leptina

12 Adiponectina Proteína de 30 kDa com 230 Aa com uma seqüência sinal, um domínio globular no C terminal e um domínio colágeno-like no N terminal. Oligomerização essencial para sua função 2 receptores: AdipoR1: expresso músculo – grande afinidade domínio globular Adipo R2: presente no fígado e fixa 2 formas Atividade diferente depende do órgão e do tipo receptor

13 Adiponectina Adipocina mais abundante no sangue (5-30 ng/mL)
Fonte: adipocito (porem taxa sangue não varia com adiposidade) Relação inversa entre [sangue] e IMC Indução: Insulina, ligante PPAR Glicocorticoides, testosterona TNF a e IL-6

14 Funções da Adiponectina
Antidiabético: aumenta sensibilidade a insulina Fígado: Forma hexamérica e multimérica estimulam fosforilação do receptor de insulina e oxidação dos AG, diminuem a gliconeogênese Músculos: trimero estimula utilização de glicose e oxidação AG Defeito da oligomerização pode originar DM tipo2

15 Adiponectina  Captação de glicose (músculos)  Glicemia
 Oxidação lipídica  Sensibilidade à insulina  Gliconeogênese (fígado)  Expressão, proliferação de moléculas de adesão (artéria)  Adesão, proliferação, fagocitose e deposição de lipídeos em monócitos

16 Resistina Proteína de 12kDa
Faz parte de uma família de moléculas encontradas nos sítios inflamatórios Secretada como dímero, mas existe também como molécula de alto peso molecular Não tem receptor identificado

17 Produção de Resistina Fonte: mononucleares e M0 sangue e secundariamente pré adipócitos, pâncreas e placenta Aumento dos níveis sangue em obesos Regulada por Indução: corticoides, testosterona, Hormônio crescimento, IL-1, IL-6, TNF a Inibição: ligante PPAR, insulina, epinefrina.

18 Funções da Resistina Resistência a insulina: reduz utilização de glicose músculo e aumenta produção hepática Porem a relação entre resistina e DM2 não esta claramente estabelecida no homem.

19 Papel das Adipocinas Resistina Adiponectina
exerce ação oposta à da insulina, reduzindo sua capacidade de metabolizar glicose adequadamente, favorecendo, assim, o aumento das concentrações de glicose no sangue Adiponectina Facilita a ação da insulina, reduzindo o risco de diabetes

20 Visfatina Produzida TA abdominal e secundariamente fígado, músculo esquelético, linfócitos e medula óssea (chamado de fator acelerador de colônia de célula pré B – PEBF) Relação entre [sangue] e IMC Função endócrina semelhante a insulina: fixa e ativa receptor de insulina (mas níveis sangue só 3-10% da insulina) Função autocrina/paracrina potencial: adipogênese.

21 Perfil hormonal que favorece DM e DCV
Os níveis de adiponectina são inversamente relacionados a quantidade de tecido adiposo no corpo e os de resistina são diretamente relacionados Perfil hormonal que favorece DM e DCV GORZELNIAK et al., 2002; SHARMA & CHETTY, 2005

22 ANGIOTENSINA II E DIFERENCIAÇÃO DE ADIPÓCITOS
Insulina, hidrocortisona hormônio tireoidiano Estimulam a diferenciação dos pré-adipócitos em adipócitos + Angiotensina II Supressão da diferenciação, sendo concentracão -dependente + bloqueador do receptor da Angiotensina II Diferenciação dos adipócitos novamente estimulada, também de maneira concentração -dependente JANKE et al. (2002)

23 PCR E MERAMENTE UM MARCADOR OU PARTICIPA DA PATOGENESE DE DCV

24 AUMENTO DA PCR EM PACIENTES EM RISCO DE DCV COM FATORES DA SM
Desordens Metabólicas Obesidade Hipertensão Hipertrigliceridemia HDL-c Baixo Hiperinsulinemia

25 -  Fosforilação receptor da insulina -  GLUT-4 (músculo, adiposo)
-  Lipólise -  leptina -  PCR -  Fosforilação receptor da insulina -  GLUT-4 (músculo, adiposo) (SMITH, 2002; LYON et al., 2003; REXRODE et al., 2003).

26 TNF-α Produzido por adipócitos e macrófagos no tecido adiposo
- Expressão e secreção elevadas humanos obesos. WINKLER et al. (2003) e KAHN & FLIER (2000) induz apoptose inibe a lipogênese (LLP, GLUT-4 e acetil CoA sintase) aumenta a lipólise aumenta glicemia (ARNER, 1995)

27 TNF-α em obesos  IL-6, PCR, PAI-1, leptina Moléculas de adesão no endotélio  Adiponectina e GLUT-4 no tecido adiposo ARNER, 1995; CIGOLINI et al., 1999; Neutralização de TNF-α melhora captação de glicose em resposta à insulina. HOTAMISLIGIL et al. (1993)

28 PAI-1: INIBIDOR DO ATIVADOR DE PLASMINOGÊNIO –1
PAI-1 inibe a fibrinólise e assim, juntamente com o fibrinogênio funciona como perpetuador do estado protrombótico. Aumenta risco de IAM, ACV isquêmico, tromboembolias PAI-1 Activity in Blood in Patients with Type 2 Diabetes Data from McGill et al. showed that PAI-1 activity is elevated in the blood of patients with type 2 diabetes, whether they are lean or obese. Obese subjects both with and without diabetes had much higher levels of PAI-1 than the nonobese subjects. PAI-1 levels are increased with hiperinsulinemia as well as with Hipertrigliceridemia. Reference: McGill JB, Schneider DJ, Arfken CL, Lucore CL, Sobel BE. Factors responsible for impaired fibrinolysis in obese subjects and NIDDM patients. Diabetes 1994;43: PAI-1 aumenta com - hiperinsulinemia - hipertrigliceridemia McGill JB et al. Diabetes. 1994;43:

29 Atividade de PAI-1 em Pacientes com Diabetes tipo 2
Não Diabéticos Diabéticos Atividade PAI-1 PAI-1 Activity in Blood in Patients with Type 2 Diabetes Data from McGill et al. showed that PAI-1 activity is elevated in the blood of patients with type 2 diabetes, whether they are lean or obese. Obese subjects both with and without diabetes had much higher levels of PAI-1 than the nonobese subjects. PAI-1 levels are increased with hiperinsulinemia as well as with Hipertrigliceridemia. Reference: McGill JB, Schneider DJ, Arfken CL, Lucore CL, Sobel BE. Factors responsible for impaired fibrinolysis in obese subjects and NIDDM patients. Diabetes 1994;43: Magro Obeso McGill JB et al. Diabetes. 1994;43:

30 Marcadores Inflamatórios e Pró-trombóticos
TNF α Resistina Adiponectina IL-6 MARCADORES INFLAMATÓRIOS MARCADORES PRÓ-TROMBÓTICOS Fibrinogênio PAI-1

31 OBESIDADE E INFLAMACAO
Relação com função imune: Subalimentacao: imunossupressao Obesidade: inflamacao cronica Tecido adiposo possui M0 e este numero aumenta com obesidade Interação entre linfócitos e adipócitos TA produz inúmeros fatores que regulam Sistema Imune

32 Leptina como agente anti-infeccioso
Leptina aumenta apos infecção Efeito mediado por citocinas pro-inflamatórias Camundongo Ob/Ob sensível a infecção Efeito Leptina- Citocinas antiinflamatórias Leptina e M0: Expressão Ob/Rb Estimulação fagocitose Aumento de citocina pro-inflamatórias, eicosanóides e Radicais livres Proliferação e ativação monócitos Estimulo de atividade células NK

33 Leptina como agente imunoestimulante
Proteção timo contra apoptose Estimulação da maturação de linfócitos Indução de resposta Th1

34 Adiponectina e Inflamação
Efeito antiinflamatório Relação inversa entre adiponectina e IL-6 ou PCR Supressão de fagocitose Redução da expressão de moléculas de adesao nas células endoteliais Inibição de TNF e IL-6 induzida por LPS em M0 e adipócitos Indução da expressão de IL-10 nos M0.

35 PATOGENIA DA SM Influências genéticas Influências ambientais
OBESIDADE TABAGISMO GORDURAS SATURADAS SEDENTARISMO Resistência à insulina ALTERAÇÕES RECEPTORES SINALIZAÇÃO (C-JUN) ENZIMAS METAB, CH Hiperinsulinemia Metabolismo de glicose Metabolismo de Ác.úrico Dislipidemia Hemodinâmica Hemostática Hiperuricemia Gota Urolitiase Hipertrigliceridemia Hipercolesterolemia  HDL-c  LDL densas Hiperatividade simpática Retenção de Na Hipertensão PAI-1 Fibrinogênio Intolerancia à glicose Doença coronariana REAVEN, 1999; ECKEL et al., 2005

36 1. Expansão Tecido Adiposo IR= produção de Glicose, TG (VLDL)
HDL-C Peq densa LDL Glicose Hipertensão AGL Insulina SN Simpatico Glicogenio VLDL Triglicerideos intramusculares 1. Expansão Tecido Adiposo IR= produção de Glicose, TG (VLDL) A: Free fatty acids (FFA) are released in abundance from an expanded adipose tissue mass. In the liver, FFA produce an increased production of glucose, triglycerides and secretion of very low density lipoproteins (VLDL). Associated lipid/lipoprotein abnormalities include reductions in high density lipoprotein (HDL) cholesterol and an increased density of low density lipoproteins (LDL). FFA also reduce insulin sensitivity in muscle by inhibiting insulinmediated glucose uptake. Associated defects include a reduction in glucose partitioning to glycogen and increased lipid accumulation in triglyceride (TG). Increases in circulating glucose and to some extent FFA increase pancreatic insulin secretion resulting in hiperinsulinemia. Hyperinsulinaemia may result in enhanced sodium reabsorption and increased sympathetic nervous system (SNS) activity and contribute to the hypertension as might increased levels of circulating FFA. A maior contribuição da resistencia à insulina é a liberação de AG livres (ligados a albumina no plasma). A resistência Insulina faz com que a lipólise seja ativada e que diminua a ação da LPL nos tecidos periféricos. Assim, AGL são liberados na circulação e leva ao aumento adicional da resist Insulina. Com aumento de AG livres há mudança do combustivel utilizado pelos tecidos, o q

37 DISLIPIDEMIA LIGADA A RESISTENCIA A INSULINA
Adipocitos Fígado AGL X (RI) Mechanisms Relating Insulin Resistance and Dyslipidemia (I) The pathophysiologic basis for diabetic dyslipidemia and its relation to insulin resistance is presented over the next four slides. In the first, we see that insulin-resistant fat cells undergo greater breakdown of their stored triglycerides and greater release of free fatty acids into the circulation. This is a common abnormality seen in both obese and nonobese insulin-resistant subjects and those with type 2 diabetes. Increased fatty acids in the plasma leads to increased fatty acid uptake by the liver; in the fed state and in the presence of adequate glycogen stores, which is the common situation in patients with type 2 diabetes that is reasonably well controlled and certainly the case in the insulin-resistant nondiabetic subject, the liver takes those fatty acids and synthesizes them into triglycerides. Insulina

38 DISLIPIDEMIA LIGADA A RESISTENCIA A INSULINA
Adipocitos Fígado AGL  TG  Apo B  VLDL VLDL X (RI) Mechanisms Relating Insulin Resistance and Dyslipidemia (II) The presence of increased triglycerides stimulates the assembly and secretion of the apolipoprotein (apo) B and very low density lipoprotein. The result is an increased number of VLDL particles and increased level of triglycerides in the plasma, which leads to the rest of the diabetic dyslipidemic picture. Insulina

39 DISLIPIDEMIA LIGADA A RESISTENCIA A INSULINA
Adipocitos Fígado AGL Ester colesterol (lipase hepatica) catabolismo TG em HDL  TG  Apo B VLDL (reduz LPL) VLDL VLDL (CETP) HDL X (RI) TG Apo A-1 (Solúvel)  Clearance renal Mechanisms Relating Insulin Resistance and Dyslipidemia (III) In the presence of increased VLDL in the plasma and normal levels of activity of the plasma protein cholesteryl ester transfer protein (CETP), VLDL triglycerides can be exchanged for HDL cholesterol. That is, a VLDL particle will give up a molecule of triglyceride, donating it to the HDL, in return for one of the cholesteryl ester molecules from HDL. This leads to two outcomes: a cholesterol-rich VLDL remnant particle that is atherogenic, and a triglyceride-rich cholesterol-depleted HDL particle. The triglyceride-rich HDL particle can undergo further modification including hydrolysis of its tryglyceride, probably by hepatic lipase, which leads to the dissociation of the structurally important protein apo A-I. The free apo A-I in plasma is cleared more rapidly than apo A-I associated with HDL particles. One of the sites of clearance is the kidney. In this situation, HDL cholesterol is reduced, and the amount of circulating apo A-I and therefore the number of HDL particles is also reduced. Rim Insulina

40 DISLIPIDEMIA LIGADA A RESISTENCIA A INSULINA
Adipocitos Fígado AGL Ester colesterol (lipase hepatica) catabolismo TG em HDL  TG  Apo B  VLDL VLDL VLDL (CETP) HDL X (RI) TG Apo A-1 (Solúvel)  Clearance renal Mechanisms Relating Insulin Resistance and Dyslipidemia (IV) On the last slide in this series, we see a similar phenomena leading to small, dense LDL. Increased levels of VLDL triglyceride in the presence of CETP can promote the transfer of triglyceride into LDL in exchange for LDL cholesteryl ester. The triglyceride-rich LDL can undergo hydrolysis by hepatic lipase or lipoprotein lipase, which leads to a small, dense, cholesterol-depleted—and, in general, lipid-depleted—LDL particle. Rim Insulina LDL Peq Densa LDL + ATEROGENICA

41 LDL PEQUENA E DENSA: POTENCIAL ATEROGÊNICO
Susceptibilidade aumentada a oxidação Maior permeabilidade vascular Mudanças conformacionais de apo B Menor afinidade ao receptor LDL Small, Dense LDL and CHD: Potential Atherogenic Mechanisms Data from in vitro and in vivo studies suggest that small, dense LDL may be particularly atherogenic. In vitro, small, dense LDL appears to be more susceptible to oxidative modification. Because they are smaller, these particles appear to penetrate the endothelial layer of the arterial wall more easily. The apo B molecule in small, dense LDL undergoes a conformational change that leads to decreased affinity for the LDL receptor, therefore allowing this LDL particle to remain in the circulation longer and be more liable to oxidative modification and uptake into the vessel wall. Finally, in population studies and small clinical studies, small, dense LDL is associated with the insulin-resistance syndrome as well as with high triglycerides and low HDL cholesterol. Reference: Austin MA, Edwards KL. Small, dense low density lipoproteins, the insulin resistance syndrome and noninsulin-dependent diabetes. Curr Opin Lipidol 1996;7: Austin MA et al. Curr Opin Lipidol 1996;7:

42 Marcadores Inflamatórios
V-CAM solúvel I-CAM solúvel P-selectina E-selecina