Polimorfismos nos gene SUMO4 no Diabetes tipo 1 de início precoce e tardio e efeitos de composto binuclear de vanádio em ratos com diabetes induzido por estreptozotocina

Abstract

Resumo: O Diabetes mellitus tipo 1 (DM1) resulta da destruição autoimune das células [Beta] pancreáticas produtoras de insulina que se apresenta em todas as idades, mas só recentemente se percebeu que mais da metade dos casos de diabetes tipo 1 ocorrem na idade adulta. A suscetibilidade DM1 é determinada por interações de múltiplos genes com gatilhos ambientais. Mais de 50 regiões de suscetibilidade ao DM1 foram sugeridas a partir de estudos genéticos empregando abordagens de genoma amplo ou de gene candidato, como a região IDDM5, onde dois genes foram apontados como causais, a proteína de ligação 2 da proteína quinase 1 ativadora do fator transformador de crescimento [Beta] (TAB2) e o pequeno modificador semelhante à ubiquitina 4 (SUMO4). O DM1 é caracterizado por deficiência relativa ou absoluta de insulina. Apesar do tratamento com terapia de insulina, as metas glicêmicas nem sempre são alcançadas, e a terapia de insulina às vezes é limitada por efeitos adversos, incluindo hipoglicemia e ganho de peso. Várias terapias adjuvantes têm sido avaliadas em combinação com insulina em pacientes com DM1 para melhorar o controle glicêmico enquanto minimiza os efeitos adversos. O presente trabalho foi dividido em dois capítulos. No primeiro foi feito um estudo tipo caso controle e uma revisão de escopo sobre os polimorfismos rs6942381, rs237027, rs237025 e rs7896 localizados na região do gene TAB2/SUMO4. A amostra consistiu de indivíduos com diabetes tipo 1 com diagnóstico na infância e na fase adulta, sendo composta por crianças controle (n=165) e com DM1 (n=150) e adultos controle (n=150) e com DM1 (n=150). Este estudo tem aprovação do comitê de ética da universidade CAAE: 24676613.6.0000.0102 e 01038112.0.0000.0102. A genotipagem dos polimorfismos foi realizada através da técnica de PCR em tempo real com sondas fluorescentes TaqMan®. Os dados antropométricos foram coletados e os biomarcadores plasmáticos foram dosados em sistema automatizado Architect Ci8200 ou Labmax 400. Crianças diabéticas apresentaram Z-score significativamente menor (p=0,010), enquanto adultos diabéticos eram mais magros (p=0,018) e baixos (p=0,031), que seus respectivos controles. Os grupos com DM1 (p=<0,001) em ambas as faixas etárias apresentaram um pobre controle glicêmico. As frequências genotípicas dos polimorfismos estudados (p=0,940, p=0,859, p=0,847 e p=0,354) e alélicas (p=0,849, p=0,828, p=0,760 e p=0,430) entre crianças e as frequências genotípicas (p=0,847, p=0,504, p=0,922 e p=0,929) e alélicas entre os adultos (p=0,743, p=0,283, p=0,805 e p=0,706) foram similares entre os grupos e estão de acordo com o equilíbrio de Hardy-Weinber (H-W). Os polimorfismos rs6942381, rs237027, rs237025 e rs7896 localizados na região do gene que codifica o gene SUMO4 não foram associados ao DM1 de início na infância e na fase adulta na população euro brasileira. No segundo capítulo, os efeitos antidiabético e antioxidante do complexo oxidovanádio(IV) (Et3NH)2[{VO(OH}2)(ox)2([Mi]–ox)] (Vox2) foi avaliado em ratos com diabetes induzido por estreptozotocina (STZ) tratados com 30 e 100 mg/kg de Vox2, administrado oralmente por 12 dias. Para tanto, um grupo com 30 ratos foi submetido ao teste do campo aberto (TCA) para avaliação dos efeitos neurocomportamentais e gástricos do composto. Na sequência um grupo de 48 animais foi aleatoriamente dividido em 7 grupos experimentais, sendo 6 desses grupos formado por ratos diabéticos (n=38) e 1 por não diabéticos (n=10) e o diabetes foi induzido com injeção intraperitoneal de estreptozotocina (STZ) diluída em tampão citrato (10.0 mmol/L, pH 4.5). O projeto foi aprovado pelo Comitê de Ética em Uso Animal (CEUA/BIO UFPR1381). Vox2 a 100 mg/kg em associação com insulina causou uma redução de 3,4 vezes na glicemia em ratos STZ (424 mg/dL), atingindo concentrações semelhantes ao dos animais normoglicêmicos (126 mg/dL). Comparado à insulina sozinha, a associação com Vox2 causou uma redução adicional na glicemia de 39% e 65% em 30 e 100 mg/kg, respectivamente, e um aumento nos níveis de GSH pancreática em 2,5 vezes. A administração de Vox2 não causou desconforto gastrointestinal, diarreia e toxicidade hepática ou renal e não foi associado a alterações das concentrações plasmáticas de glicose, perfil lipídico, função renal ou hepática. Nossos resultados destacam o potencial do Vox2 em associação com insulina no tratamento de diabetes

Abstract: Type 1 Diabetes Mellitus (T1DM) results from the autoimmune destruction of insulin-producing pancreatic [Beta] cells. It occurs at all ages but has only recently been recognized that more than half of T1DM cases occur in adulthood. T1DM susceptibility is determined by interactions between multiple genes and environmental triggers. More than 50 T1DM susceptibility regions have been suggested based on genetic studies using genome-wide or candidate-gene approaches, such as the IDDM5 region, where two genes, the transforming growth factor [Beta]-activated kinase 1 binding protein 2 (TAB2) and small ubiquitin-like modifier 4 (SUMO4), have been implicated as causal. T1DM is characterized by relative or absolute insulin deficiency. Despite insulin therapy, glycemic targets are not always achieved, and insulin therapy is sometimes limited by adverse effects, including hypoglycemia and weight gain. Various adjuvant therapies have been evaluated in combination with insulin in T1DM patients to improve glycemic control while minimizing adverse effects. The present study was divided into two chapters. The first involved a case-control study and a scoping review of the polymorphisms rs6942381, rs237027, rs237025, and rs7896 located in the TAB2/SUMO4 gene region. The sample consisted of individuals with T1DM diagnosed in childhood or adulthood, including control children (n=165), children with T1DM (n=150), control adults (n=150), and adults with T1DM (n=150). This study was approved by the university's ethics committee (CAAE: 24676613.6.0000.0102 and 01038112.0.0000.0102). Genotyping of the polymorphisms was performed using real-time PCR with TaqMan® fluorescent probes. Anthropometric data were collected, and plasma biomarkers were measured using an Architect Ci8200 or Labmax 400 automated system. Diabetic children had a significantly lower Z-score (p=0.010), while diabetic adults were thinner (p=0.018) and shorter (p=0.031) than their respective controls. T1DM groups in both age ranges (p<0.001) exhibited poor glycemic control. The genotypic frequencies of the studied polymorphisms (p=0.940, p=0.859, p=0.847, and p=0.354) and allelic frequencies (p=0.849, p=0.828, p=0.760, and p=0.430) among children, as well as genotypic (p=0.847, p=0.504, p=0.922, and p=0.929) and allelic frequencies (p=0.743, p=0.283, p=0.805, and p=0.706) among adults, were similar across groups and consistent with Hardy-Weinberg equilibrium (H-W). The polymorphisms rs6942381, rs237027, rs237025, and rs7896 in the SUMO4 gene region were not associated with T1DM onset in childhood or adulthood in the Euro-Brazilian population. In the second chapter, the antidiabetic and antioxidant effects of the oxidovanadium(IV) complex (Et3NH)2[{VO(OH}2)(ox)2([Mi]–ox)] (Vox2) were evaluated in streptozotocin (STZ)-induced diabetic rats treated with 30 and 100 mg/kg of Vox2, administered orally for 12 days. A group of 30 rats underwent an open-field test (OFT) to assess neurobehavioral and gastric effects of the compound. Subsequently, a group of 48 animals was randomly divided into seven experimental groups, with six consisting of diabetic rats (n=38) and one of non-diabetic rats (n=10). Diabetes was induced by intraperitoneal injection of STZ diluted in citrate buffer (10.0 mmol/L, pH 4.5). The project was approved by the Animal Use Ethics Committee (CEUA/BIO UFPR1381). Vox2 at 100 mg/kg, in combination with insulin, caused a 3.4-fold reduction in blood glucose levels in STZ-diabetic rats (424 mg/dL), reaching levels similar to normoglycemic animals (126 mg/dL). Compared to insulin alone, the combination with Vox2 resulted in an additional blood glucose reduction of 39% and 65% at 30 and 100 mg/kg, respectively, and a 2.5-fold increase in pancreatic GSH levels. Vox2 administration did not cause gastrointestinal discomfort, diarrhea, liver or kidney toxicity, and was not associated with changes in plasma glucose concentrations, lipid profile, or liver and kidney function. Our results highlight the potential of Vox2 in combination with insulin for diabetes treatment