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UNIVERSIDADE DO SUL DE SANTA CATARINA

MORGANA PRÁ

AVALIAÇÃO DOS EFEITOS DA LIRAGLUTIDA SOBRE PARÂMETROS

BIOQUÍMICOS NO HIPOTÁLAMO DE RATOS

Tubarão

2014

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MORGANA PRÁ

AVALIAÇÃO DOS EFEITOS DA LIRAGLUTIDA SOBRE PARÂMETROS

BIOQUÍMICOS NO HIPOTÁLAMO DE RATOS

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde, da Universidade do Sul de Santa Catarina, como requisito para obtenção do título de Mestra em Ciências da Saúde

Orientadora: Profª. Dra. Gislaine Tezza Rezin,.

Tubarão

2014

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Dedico meu trabalho a professora Gislaine

Tezza Rezin que com muita sabedoria e

carinho me orientou. “Nenhuma grande

descoberta foi feita jamais sem um palpite

ousado” (Isaac Newton)

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AGRADECIMENTOS

Agradeço primeiramente a Deus, por colocar no meu caminho

oportunidades maravilhosas, e me proporcionar estar onde estou hoje.

À minha orientadora Gislaine, por todos os ensinamentos transmitidos,

apoio constante, e que mesmo estando longe se fez presente em todos os

momentos.

À todos os professores do mestrado, que durante as disciplinas

transmitiram seus conhecimentos e experiências, contribuindo muito para minha

formação.

Aos professores que atuaram como membros das bancas em que meu

projeto foi apresentado, pelas críticas e sugestões valiosas.

À Silvane e Franciéli que estiveram sempre prontas a ajudar na Secretaria

do Mestrado.

Aos colegas do mestrado, pela companhia, conversas e debates sobre

artigos e temáticas das disciplinas.

Às colegas do Laboratório de Fisiopatologia Clínica e Experimental Aline

Haas de Mello, Rosiane Schraiber, Larissa Colonetti Cardoso, e Luana Souza que

contribuíram para minha pesquisa.

À minha família por estar presente e me ajudar no dia a dia, em especial a

minha irmã Maysa que me ajudou com a arte das incluídas nesta dissertação.

Ao meu namorado Pedro Antônio pelo incentivo constante.

E aos animais que serviram como sujeitos deste estudo.

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“Se, na verdade, não estou no mundo para simplesmente a ele me adaptar, mas

para transformá-lo; se não é possível mudá-lo sem um certo sonho ou projeto de

mundo, devo usar toda possibilidade que tenha para não apenas falar de minha

utopia, mas participar de práticas com ela coerentes” (Paulo Freire)

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RESUMO

A obesidade é caracterizada pelo acúmulo anormal ou excessivo de gordura, e está

associada a diversas comorbidades. Devido a limitados tratamentos para obesidade,

buscam-se novas alternativas. E além de obesos, indivíduos com peso adequado,

na busca por um estereótipo de beleza, fazem uso de medicamentos para perda de

peso, estando o Brasil entre os países com alto consumo destas medicações. A

liraglutida é um medicamento indicado para diabéticos, e tem apresentado um efeito

na redução do peso e devido a isso gerou um uso off label. Portanto, o nosso

objetivo foi avaliar parâmetros bioquímicos no hipotálamo de ratos machos jovens e

adultos após única e repetidas administrações de liraglutida. Foi realizado única e

repetidas administrações de salina ou liraglutida (25, 50, 100 ou 300µg/kg). Foi

avaliado no hipotálamo a atividade dos complexos I, II e IV, creatina quinase (CK),

superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT), equivalentes de malondialdeído

(MDA), e proteínas carboniladas. A análise estatística foi realizada usando ANOVA

seguido pelo teste post hoc de Tuckey. Foi demostraram que em ratos jovens após

única administração de liraglutida houve redução dos equivalentes de MDA, e após

repetidas administrações aumento da atividade do complexo IV, CAT e redução de

equivalentes de MDA. No experimento envolvendo ratos adultos, após única

administração encontramos aumento da atividade da CK e CAT, aumento dos

equivalentes de MDA e redução da atividade da SOD. Após repetidas

administrações de liraglutida em ratos adultos houve redução da atividade do

complexo II e aumento da atividade da CAT. Tanto a atividade do complexo I como a

quantidade de proteínas carboniladas não foram alterados após uso de liraglutida.

Em suma, este estudo corrobora com outros achados que mostram disfunção

mitocondrial, alteração na atividade da CK, bem como presença de dano oxidativo e

desequilíbrio na atividade antioxidante após administração de fármacos

anorexígenos. Portanto, sugere-se com estes resultados que a liraglutida apresentou

menos efeitos nocivos, nos parâmetros avaliados, quando comparado a outros

fármacos utilizados para tratar a obesidade.

Palavras-chave: obesidade, liraglutida, disfunção mitocondrial, estresse oxidativo.

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ABSTRACT

The obesity is characterized by abnormal or excessive fat accumulation and is

associated with several comorbidities. Due limited treatments for obesity, new

alternatives are sought. And besides obeses, people with normal weight seek the

beauty stereotype, by making use weight loss medications, being Brazil among the

countries with high consumption of these medications. Liraglutide is a drug indicated

for diabetics, and it has shown effect in reducing weight and because of that

generated an off label use. Therefore, our objective was to evaluate biochemical

parameters in the hypothalamus of male rats and young adults after single and

repeated administration of liraglutide. Single and repeated administration of saline or

liraglutide (25, 50, 100 or 300µg/kg) were performed. Was evaluated the activity of

the complexes I, II and IV, creatine kinase (CK), superoxide dismutase (SOD),

catalase (CAT), as well as malondialdehyde equivalents (MDA) and protein

carbonyls in hypothalamus of young and adult rats after administration of liraglutide.

Statistical analysis was performed using ANOVA, following by post hoc Tukey tests.

Was demosntrated that in young rats after a single administration of liraglutide

decreased the MDA equivalents, and after repeated administrations increased the

activity of complex IV, CAT and reduced MDA equivalents. In the experiment

involving adult rats, after single administration we found increased CK and CAT

activity, increased MDA equivalents, and decreased SOD activity. After repeated

administration of liraglutide in adult rats the activity of complex II was reduced and

the activity of CAT was increased. Both, activity of complex I and protein carbonyls

were not altered after the use of liraglutide. In summary, this study confirms other

findings that show mitochondrial dysfunction, alteration in the CK activity as well as

the presence of oxidative damage and antioxidant imbalance after administration of

anorectic drugs. Therefore, we suggest that this results with liraglutide had fewer

adverse effects on the evaluated parameters, when compared to other drugs used to

treat obesity.

Key words: obesity, liraglutide, mitochondrial dysfunction, oxidative stress.

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LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 1 – Vias de ação do GLP-1 na regulação central da ingestão e metabolismo

da glicose ................................................................................................................. 21

Figura 2 – A: Estrutura molecular do GLP-1 humano. B: Estrutura molecular da

liraglutida. As áreas em cinza indicam as modificações moleculares. ...................... 23

Figura 3 – Única administração ................................................................................ 28

Figura 4 – Repetidas administrações ....................................................................... 29

Figura 5 – Atividade do complexo I em hipotálamo de ratos jovens e adultos após

única e repetidas administrações de liraglutida. ........................................................ 32

Figura 6 – Atividade do complexo II em hipotálamo de ratos jovens e adultos após

única e repetidas administrações de liraglutida. ........................................................ 33

Figura 7 – Atividade do complexo IV em hipotálamo de ratos jovens e adultos após

única e repetidas administrações de liraglutida. ....................................................... 34

Figura 8 – Atividade da creatina quinase em hipotálamo de ratos jovens e adultos

após única e repetidas administrações de liraglutida. .............................................. 35

Figura 9 – Atividade da superóxido dismutase em hipotálamo de ratos jovens e

adultos após única e repetidas administrações de liraglutida. .................................. 36

Figura 10 – Atividade da catalase em hipotálamo de ratos jovens e adultos após

única e repetidas administrações de liraglutida. ....................................................... 37

Figura 11 – Equivalentes de malondialdeído em hipotálamo de ratos jovens e adultos

após única e repetidas administrações de liraglutida. .............................................. 38

Figura 12 – Níveis de proteínas carboniladas em hipotálamo de ratos jovens e

adultos após única e repetidas administrações de liraglutida. .................................. 39

Figura 13 – Relação entre metabolismo energético e estresse oxidativo.. ............... 42

Quadro 1 – Sumário das variações observadas para cada um dos marcadores

avaliados no hipotálamo de ratos jovens e adultos após única e repetidas

administrações de liraglutida. ................................................................................... 40

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LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS

ABESO – Associação Brasileira para estudo da Obesidade e Síndrome metabólica

ADP – Adenosina difosfato

AGRP – Peptídeo relacionado a proteína agouti

ANOVA – Análise de variância de uma via

ANVISA – Agencia Nacional de Vigilância Sanitária

ARC – Núcleo arqueado

ATP – Adenosina trifosfato

CAT – Catalase

CEUA – Comissão de ética no uso de animais

CK – Creatina quinase (do inglês creatine kinase)

DMN – Núcleo dorsomedial

DPP-4 – Dipeptidil peptidase-4 (do inglês dipeptidyl peptidase-4)

EROs – Espécies reativas de oxigênio

FADH2 – Flavina adenina dinucleotídeo reduzida

GABA – Ácido gama-aminobutírico

GIP – Peptídeo insulinotrópico dependente de glicose (do inglês glucose-dependent

insulinotropic peptide)

GLP-1 – Peptídeo similar ao glucagon tipo 1 (do inglês glucagon like peptide-1)

GPx – Glutationa peroxidase

GR – Glutationa redutase

GSH – Glutationa reduzida

GSSC – Glutationa oxidada

H2O2 – Peróxido de hidrogênio

IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística

IMC – Índice de Massa Corporal

LHA – Área hipotalâmica lateral

mRNA – Ácido ribonucleico mensageiro (do inglês messenger ribonucleic acid)

MDA – Malondialdeído

NADH – Nicotinamida adenina dinucleotideo reduzida

NPY– Neuropeptídio Y

O2- – Ânion superóxido

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OH. – Radical hidroxílico

PVN – Núcleo paraventricular

RNA – Ácido ribonucleico mensageiro (do inglês ribonucleic acid)

SNC – Sistema Nervoso Central

SOD – Superóxido dismutase

SPSS – Statistical Package for the Social Sciences

VMN – Núcleo ventromedial

2,6-DCIP – 2,6-Dicloroindofenol (do inglês 2,6-Dichloroindophenol)

α – MSH- Hormônios estimulantes α-melanócitos

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SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ....................................................................................................... 11

1.1 OBESIDADE ...................................................................................................... 11

1.2 ASPECTOS EPIDEMIOLÓGICOS DA OBESIDADE .......................................... 12

1.3 FISIOPATOLOGIA DA OBESIDADE ................................................................. 13

1.3.1 Metabolismo energético ............................................................................... 15

1.3.2 Estresse oxidativo .......................................................................................... 17

1.4 TRATAMENTO DA OBESIDADE ........................................................................ 18

1.5 SISTEMA INCRETINA ........................................................................................ 20

1.6 LIRAGLUTIDA ..................................................................................................... 22

2 OBJETIVOS ........................................................................................................... 26

2.1 OBJETIVO GERAL ............................................................................................. 26

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................... 26

3 ETAPAS METODOLÓGICAS ................................................................................ 27

3.1 TIPO DE ESTUDO .............................................................................................. 27

3.2 ANIMAIS .............................................................................................................. 27

3.3 PROTOCOLO EXPERIMENTAL ......................................................................... 27

3.3.1 Única Administração ..................................................................................... 27

3.3.2 Repetidas Administrações ............................................................................ 28

3.4 PREPARAÇÃO DO TECIDO E HOMOGENEIZADO .......................................... 29

3.5 ATIVIDADE DOS COMPLEXOS DA CADEIA RESPIRATÓRIA MITOCONDRIAL

.................................................................................................................................. 29

3.6 ATIVIDADE DA CREATINA QUINASE ............................................................... 30

3.7 ATIVIDADE DA SUPERÓXIDO DISMUTASE ..................................................... 30

3.8 ATIVIDADE DA CATALASE ................................................................................ 30

3.9 DANO OXIDATIVO À LIPÍDIOS .......................................................................... 30

3.10 DANO OXIDATIVO À PROTEÍNAS .................................................................. 31

3.11 ANÁLISE ESTATÍSTICA ................................................................................... 31

4 RESULTADOS ....................................................................................................... 32

5 DISCUSSÃO .......................................................................................................... 41

6 CONCLUSÃO ........................................................................................................ 46

REFERÊNCIAS ........................................................................................................ 47

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1 INTRODUÇÃO

O presente estudo aborda o tema obesidade e traz como proposta avaliar

os efeitos da administração única e repetida de liraglutida sobre parâmetros

bioquímicos no hipotálamo de ratos jovens e adultos. Verificamos os efeitos da

liraglutida sobre a atividade dos complexos I, II e IV da cadeira respiratória

mitocondrial, creatina quinase (CK – do inglês creatine kinase), superóxido

dismutase (SOD), catalase (CAT), peroxidação lipídica e carbonilação de proteínas.

A obesidade é caracterizada pelo acúmulo de gordura, de tal forma que

possa comprometer a saúde do indivíduo. E, atualmente, é considerada um

problema de saúde pública, uma vez que contribui para o desenvolvimento de

comorbidades e, consequentemente, aumento da mortalidade (WHO, 2013).

Existe uma carência de medicamentos para o tratamento da obesidade, e

ainda diversas restrições relacionadas aos medicamentos existentes no mercado,

por isso se tem buscado novos alvos terapêuticos para essa doença. Assim,

medicamentos disponíveis para outras finalidades, mas que alteram o peso corporal,

tem despertado o interesse de pesquisadores na tentativa de incrementar o arsenal

terapêutico. Neste sentido, a liraglutida, fármaco similar ao glucagon tipo 1 (GLP-1 –

do inglês glucagon like peptide-1) disponibilizado para tratar o Diabetes Mellitus tipo

2 tem instigado os pesquisadores pois parece contribuir para perda de peso.

1.1 OBESIDADE

A obesidade é definida como acúmulo anormal ou excessivo de gordura

corporal o qual pode afetar negativamente a saúde do indivíduo (FLEGAL et al.,

2013; HASLAM; JAMES, 2005; MITCHELL et al., 2011; PEETERS et al., 2003;

WHO, 2013). Isto ocorre devido ao desequilíbrio entre a ingestão e o gasto

energético. E a quantidade e localização da gordura em excesso no corpo, são

importantes fatores a serem observados, pois estudos apontam que a gordura

localizada superior e centralmente no corpo é mais comprometedora para a saúde,

visto que ela pode desencadear doenças crônicas não transmissíveis (DESPRÉS;

LEMIEUX, 2006; HASLAM; JAMES, 2005; PI-SUNYER, 2000). Desta forma, a

obesidade está associada a uma série de comorbidades, tais como, doenças

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tegumentares, respiratórias, alguns tipos de câncer, músculo-esqueléticas,

gastrointestinais, cardiovasculares, metabólicas e diabetes mellitus tipo 2 (WHO,

2013).

Para diagnóstico de obesidade dois fatores básicos são observados:

circunferência abdominal e Índice de Massa Corporal (IMC). Medidas da

circunferência maior que 102 cm para homens e 88 cm para as mulheres são

considerados, anormalmente, altos e alertam sobre o risco para a saúde dos

indivíduos (HASLAM; JAMES, 2005; JANSSEN; KATZMARYK; ROSS, 2004), bem

como o IMC maior que 30 kg/m2. Ainda, a obesidade pode ser classificada como

grau I (moderado excesso de peso), quando o IMC situa-se entre 30 e 34,9 kg/m2;

grau II (obesidade leve ou moderada), quando o IMC está entre 35 e 39,9 kg/m2 e,

grau III (obesidade mórbida), quando o IMC ultrapassa 40 kg/m2 (PI-SUNYER, 2000;

WHO, 2013).

1.2 ASPECTOS EPIDEMIOLÓGICOS DA OBESIDADE

Em 2012, a Associação Internacional para Estudo da Obesidade mostrou

que 1,0 bilhão de adultos estavam acima do peso e mais de 475 milhões estavam

obesos em todo o mundo (IASO, 2013). Considerando que a população adotou um

estilo de vida com ingestão calórica aumentada e redução da prática de atividade

física (HAIDAR; COSMAN, 2011), a projeção mundial para 2015 é de

aproximadamente 2,3 bilhões de pessoas acima do peso e mais de 700 milhões

obesas (WHO, 2013). Destaca-se ainda que ambos, juntos, são considerados a

quinta principal causa de morte em todo mundo e que pelo menos 2,8 milhões de

adultos morrem a cada ano como resultado de excesso de peso ou obesidade

(WHO, 2013).

No Brasil, a Pesquisa de Orçamento Familiar 2008-2009, feita pelo

Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), em parceria com o Ministério

da Saúde, mostrou que o excesso de peso quase triplicou entre os anos de 1975 à

2008. Em homens adultos, o excesso de peso saltou de 18,5% para 50,1%

enquanto que nas mulheres o aumento foi de 28,7% para 48%. Já a obesidade

cresceu mais de quatro vezes entre os homens, de 2,8% para 12,4% e mais de duas

vezes entre as mulheres, de 8% para 16,9% (IBGE, 2010). Dados mais recentes

apontam uma prevalência de excesso de peso e obesidade no Brasil de 48,1% e

13

15%, respectivamente. Ainda, a estimativa para o ano de 2022 é que o percentual

de excesso de peso salte para 65,2% e a obesidade para 24,8% (BRASIL, 2011a).

Nesse panorama, destaca-se a Região Sul, onde o excesso de peso

corresponde a 56,8% nos homens e 51,6% nas mulheres, bem como 15,95% dos

homens e 19,6% das mulheres são obesos (IBGE, 2010). De modo geral, o excesso

de peso na Região Sul corresponde a 49,4% e a obesidade, 16,4% (BRASIL,

2012b). Ainda, as capitais avaliadas apresentaram porcentuais de sobrepeso e

obesidade de 48% e 16% em Florianópolis, Curitiba com 50% e 15%, e Porto Alegre

com 55% e 20%, respectivamente (BRASIL, 2011b).

1.3 FISIOPATOLOGIA DA OBESIDADE

A obesidade é, atualmente, considerada um grande problema de saúde

pública, devido ao fato de estar associada a fatores ambientais, genéticos, sociais,

socioeconômicos e psicossociais (WHO, 2013). Os distúrbios nutricionais são as

principais causas de obesidade na adolescência, enquanto que os fatores

ambientais são os principais causadores de obesidade na fase adulta. Além disso, a

presença de um ou mais obesos na família aumenta em até sete vezes a chance do

indivíduo desenvolver a obesidade (MANCINI; HALPERN, 2002; BRASIL, 2011a).

Sabe-se que após a ingestão alimentar, ocorre aumento da captação dos

nutrientes da circulação para os tecidos, particularmente para os tecidos sensíveis à

insulina, e que durante o jejum o processo ocorre no sentido inverso. No entanto, na

obesidade, esse fluxo bidirecional encontra-se alterado, devido à disfunção

endócrina do tecido (CAIMARI et al., 2010; COSTA; DUARTE, 2006; LÓPEZ et al.,

2003).

O tecido adiposo é um órgão multicelular, regulado por hormônios e com

inúmeras funções, tais como, isolamento térmico, barreira física ao trauma, estoque

energético e secreção proteica com ação autócrina, parácrina e endócrina. As

proteínas secretadas, também chamadas de adipocinas, podem ter impacto sobre

vários aspectos biológicos, incluindo homeostasia energética (BRUCE-KELLER;

KELLER; MORRISON, 2009; COSTA; DUARTE, 2006; SETHI; VIDAL-PUIG, 2007).

O aumento dos ácidos graxos livres devido à grande ingestão alimentar e

dos produtos secretados pelo tecido adiposo, contribui para o aparecimento da

resistência à insulina. Essa condição caracteriza-se pela redução da ação biológica

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da insulina nas células-alvo. Assim, há uma disfunção na captação, no metabolismo

e no estoque de glicose em concentrações fisiológicas deste hormônio

(CESARETTI; JUNIOR, 2006). Essa disfunção pode ser resultado de uma alteração

na sinalização de insulina nos tecidos-alvo e, nos adipócitos, bem como uma down

regulation do transportador de glicose 4, o principal transportador de glicose

dependente de insulina. Em consequência da menor captação de glicose, torna-se

necessária uma maior produção de insulina pelo pâncreas para a manutenção dos

níveis glicêmicos normais, aumentando desta forma os níveis circulantes de insulina.

Entretanto, a situação de resistência à insulina é acompanhada de hiperinsulinemia

(CESARETTI; JUNIOR, 2006). Em muitos casos, a entrada de lipídios nas células

pancreáticas prejudica a secreção deste hormônio (HASLAM; JAMES, 2005).

Neste cenário, sabe-se que a produção de leptina é regulada, dentre

outras formas, pela ação da insulina no adipócito e os seus níveis circulantes

correlacionam-se com a massa de tecido adiposo. Portanto, em indivíduos obesos,

os níveis de leptina circulantes encontram-se elevados (COSTA; DUARTE, 2006).

Fisiologicamente, a leptina liga-se a receptores hipotalâmicos de isoforma longa LRb

que mediam a sinalização intracelular (JÉQUIER, 2002; MÜNZBERG; MYERS,

2005) e transmitem informações relativas à massa do tecido adiposo e ao depósito

energético corporal existente, suprimindo a ingestão alimentar, e contribuindo para o

aumento do gasto de energia, além de colaborar, perifericamente, na redução da

síntese e secreção de insulina (JUNG; KIM, 2013). Na obesidade, os altos níveis

circulantes de leptina não induzem a resposta esperada de diminuição do consumo

alimentar, pois seu transporte através da barreira hematoencefálica e sua

sinalização nos neurônios responsáveis pelo comportamento alimentar - o

neuropeptídeo Y (NPY) e o peptídeo relacionado com a proteína agouti (AGRP) -

nos núcleos hipotalâmicos estão diminuídos, indicando que pessoas obesas são

também resistentes à ação da leptina (JÉQUIER, 2002; JUNG; KIM, 2013).

Além da leptina outros sinais metabólicos como adiponectina, hormônios

intestinais e nutrientes funcionam como mediadores que interagem com regiões do

hipotálamo para modular o balanço energético periférico e central (AHIMA; LAZAR,

2008). Assim uma desregulação neuroendócrina favorece o desenvolvimento da

obesidade, sendo o hipotálamo a chave da regulação energética e homeostase

corporal (BELGARD; BRUNING, 2010; SANGIAO-ALVARELLOS et al., 2014).

15

O hipotálamo é formado por: núcleo arqueado (ARC), núcleo

paraventricular (PVN), área hipotalâmica lateral (LHA), núcleo dorsomedial (DMN) e

núcleo ventromedial (VMN) (SCHNEEBERGER; GOMIS; CLARET, 2014). Sendo o

ARC a área no Sistema Nervoso Central (SNC) que está envolvida no controle da

homeostase energética (BROADWELL; BRIGHTMAN, 1976), onde atuam

principalmente dois subgrupos de neurônios orexígenos NPY e AGRP, e neurônios

anorexígenos relacionados a cocaína e anfetamina, e hormônios estimulante da α-

melanócito (α-MSH) (GEHLERT et al., 1987). Os neurônios anorexígenos e

orexígenos tem funções fisiológicas opostas, são capazes de identificar sinais

periféricos como leptina, insulina e grelina, e também sinais centrais como o ácido

gama-aminobutírico (GABA), serotonina e sinais melanocortina, desta forma

modulam neuropeptídeos e neurotransmissores que regulam o apetite, gasto

calórico e metabolismo (SCHNEEBERGER; GOMIS; CLARET, 2014).

1.3.1 Metabolismo Energético

Além dos dados até o momento demonstrados, estudo de Crowe e

colaboradores (2008) também mostrou que na obesidade há diminuição da

expressão dos genes mitocondriais no SNC, assim como redução do conteúdo

mitocondrial no músculo (RITOV et al., 2005), presença de estresse oxidativo

(QUIGLEY et al., 2009) e diminuição na produção de adenosina trifosfato (ATP)

(PETERSEN et al., 2004). Neste sentido, a glicose é a principal fonte de energia

utilizada pela maioria das células e ocupa uma posição central no metabolismo, visto

que fornece o substrato para ativar o ciclo de Krebs (BERG; TYMOCZKO; STRYER,

2008; CLARK et al., 1993; LEHNINGER; NELSON; COX, 2002) e,

consequentemente, a cadeia respiratória mitocondrial (ERECINSKA; DAGANI, 1990;

HEALES et al., 1999; MURRAY et al., 2002; VOET; VOET; PRATT, 2000;

WALLACE, 1999) que leva a produção de ATP (HEALES et al., 1999; LEHNINGER;

NELSON; COX, 2002; VOET; VOET; PRATT, 2000; WALLACE, 1999).

A ação combinada do ciclo de Krebs e da cadeia respiratória mitocondrial

gera grande parte do ATP necessário (ERECINSKA; SILVER, 1994). Sabe-se que a

cadeia respiratória mitocondrial fornece em torno de 95% de todo o ATP sintetizado,

e que a mitocôndria é a organela intracelular que mantém os suprimentos de

energia. Diante disso, no espaço intermembranar mitocondrial estão localizadas

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proteínas de grande importância fisiológica, com funções importantes para o

metabolismo energético como o citocromo c e a CK. Além disso, aderido às cristas

mitocondriais encontra-se uma grande quantidade de proteínas componentes da

cadeia respiratória mitocondrial e a ATPsintase, além de várias proteínas

transportadoras (DAUM, 1985; DEVLI; MICHELACCI, 2003). Ainda, na matriz

mitocondrial, localizam-se as enzimas do ciclo de Krebs (DAUM, 1985; FREY;

MANNELLA, 2000; REDDY, 2008).

A cadeia respiratória mitocondrial é um complexo enzimático responsável

pela gradativa transferência de elétrons provenientes do metabolismo intermediário

para a redução do oxigênio e síntese de ATP. Durante este processo, os elétrons

provenientes das coenzimas nicotinamida adenina dinucleotídeo reduzida (NADH) e

flavina adenina dinucleotídeo reduzida (FADH2), reduzidas durante o ciclo de Krebs,

são transferidas para os complexos I e II, respectivamente, e destes para os

complexos III e IV de maneira gradativa, até o aceptor final de elétrons, o oxigênio

molecular, com concomitante formação de água. A passagem de elétrons através

dos complexos I, III e IV é acompanhada do bombeamento de prótons da matriz

mitocondrial para o espaço intermembranas. Este gradiente eletroquímico,

responsável pela formação do potencial de membrana mitocondrial, dirige o fluxo de

prótons de volta à matriz mitocondrial através da ATPsintase, que utiliza esta

energia para a síntese de ATP (HÜTTEMANN et al., 2008).

Um outro mecanismo que auxilia na manutenção dos níveis cerebrais de

ATP é o sistema da CK. A CK é uma enzima presente tanto no citoplasma quanto

ligada às membranas mitocondriais e catalisa a transferência reversível de um

fosfato entre a fosfocreatina e o ATP. O alto fluxo da reação na direção da síntese

de ATP, em situações de consumo energético, indica que a reação é crucial para a

manutenção de concentrações constantes dos substratos energéticos no citosol. O

sistema creatina/fosfocreatina/creatina quinase está associado a algumas funções

particularmente importantes para o cérebro, tais como tamponamento energético e

transferência de ATP de sítios de produção para outros de consumo (ERECINSKA;

SILVER, 1994).

Além disso, quando a ingestão alimentar ultrapassa a necessidade do

organismo, a via lipogênica é ativada. Sendo assim, a glicose que entra na célula é

convertida a piruvato, o qual entra na mitocôndria e é convertido a acetil-CoA.

Entretanto, neste momento, outra via bioquímica é ativada, fazendo com que ocorra

17

produção de ácidos graxos, que irá originar triacilglicerol para ser armazenado

(SMITH; MARKS; LIEBERMAN, 2007).

Diante disso, uma alteração funcional na mitocôndria pode levar, portanto,

a alterações neuronais. Uma diminuição no transporte de elétrons, além de causar

um prejuízo na produção de ATP, leva a uma dispersão dos elétrons na forma de

espécies reativas de oxigênio (EROs) potencialmente danosos às células (BEAL,

1995; BOWLING; BEAL, 1995; DAVIS; HUNNICUTT; CHISHOLM, 1995). Ainda,

neste contexto, Andreu e colaboradores (1998), em estudo com ratos, observaram

que a idade do animal está relacionada com a redução de ácido ribonucleico (RNA

do inglês – ribonucleic acid) mitocondriais, bem como diminuição na sua taxa de

síntese, colaborando desta forma para os achados durante as diferentes fases da

vida do animal.

1.3.2 Estresse Oxidativo

O estresse oxidativo é definido como um desequilíbrio entre a produção e

eliminação de EROs (RUPÉREZ et al., 2013), entre elas ânion superóxido (O2-),

peróxido de hidrogênio (H2O2) e radical hidroxílico (OH.). Sendo que a produção

controlada de EROs pode atuar positivamente na resposta infecciosa, proliferação,

diferenciação e sinalização celular, entretanto um aumento anormal da sua

produção, devido a fatores como ingestão calórica excessiva, inflamação ou redução

da capacidade antioxidante do organismo, pode levar a alterações metabólicas

(GOUGH; COTTER, 2011; RUPÉREZ et al., 2013).

A homeostase de EROs é mantida pelo sistema de defesa antioxidante

endógeno, compreendendo enzimas como SOD, CAT e glutationa peroxidase (GPx),

bem como sistema exógeno composto de vitaminas, carotenoides, polifenóis e

oligoelementos como selênio e zinco (DA COSTA; BADAWI; EL-SOHEMY, 2012). A

defesa antioxidante atua através de mecanismos de prevenção, impedindo e/ou

controlando a formação de radicais livres e espécies não-radicais, evitando assim a

ocorrência de danos oxidativos (FERREIRA; MATSUBARA, 1997).

Desse modo, a formação de radicais ou EROs deve-se ao fato do

oxigênio sofrer redução monovalente, o que permite a geração de moléculas ou íons

reativos durante o processo de redução (THANNICKAL; FANBURG, 2000). Sendo

assim, o oxigênio é, primeiramente, reduzido a O2-. Em seguida, a enzima SOD

18

reduz o O2- a H2O2 (HALLIWELL; GUTTERIDGE, 2007). Uma vez que o H2O2 é

formado, esse deve ser reduzido à H2O para prevenir a formação do OH. pela reação

de Fenton ou de Haber-Weiss (GUTTERIDGE; HALLIWELL, 2000; McCORD, 1987).

Uma das enzimas capaz de reduzir o H2O2 é a CAT. A GPx também consegue

eliminar o H2O2 pelo acoplamento da sua redução à H2O com a oxidação da

glutationa reduzida (GSH). O produto dessa reação, glutationa oxidada (GSSG),

consiste de duas GSH ligadas por uma ponte dissufeto, e pode ser convertido

novamente a GSH pela enzima glutationa redutase (GR) (HALLIWELL, 2006a).

Diferentes estudos mostram aumento de marcadores de estresse

oxidativo em obesos (ASLAN et al., 2011; KARBOWNIK-LEWINSKA et al., 2012;

KEANEY et al., 2003; TABUR et al., 2010), além da redução da capacidade

antioxidante (OZGEN et al., 2012; RUPÉREZ et al., 2013). Sendo que o tecido

adiposo sofre alterações devido ao acúmulo de gordura, como inflamação, hipóxia e

aumento do estresse oxidativo, onde a maior entrada de carboidratos e lipídios pode

ser responsável por parte da produção de EROs devido a saturação da cadeia

respiratória mitocondrial, além da redução das defesas antioxidantes (BAJNOK et

al., 2007; KEANEY et al., 2003).

1.4 TRATAMENTO DA OBESIDADE

Partindo do princípio que a obesidade é uma doença multifatorial, torna-

se fácil a compreensão da necessidade de uma abordagem multidisciplinar (ABESO,

2010). Ainda, considerando os riscos relacionados à mesma, fica claro a

necessidade do tratamento dos pacientes, principalmente daqueles com

comorbidades associadas (ABESO, 2010). Contudo, o arsenal terapêutico para o

tratamento da obesidade é bastante limitado. Em 2010, no Brasil, havia cinco

medicamentos registrados para essa finalidade: anfepramona (dietilpropiona),

femproporex, mazindol, sibutramina e orlistate (ABESO, 2010). No entanto,

recentemente, alguns anorexígenos foram questionados quanto à sua eficácia e

segurança, onde apresentaram resultados satisfatórios na redução de peso em curto

prazo e insuficiente manutenção por longo tempo, além do aparecimento de vários

efeitos adversos, o qual dificultou muito o uso clínico desses fármacos (ANVISA,

2011b; MARTINS et al., 2012).

19

Em virtude dessa preocupação, diversos medicamentos utilizados no

tratamento da obesidade foram introduzidos e, posteriormente, removidos do

mercado, sendo que até o momento há disponível apenas sibutramina e orlistate

para essa finalidade (ANVISA, 2011b). No entanto, ambos apresentam restrições e

estão relacionados com o desencadeamento de reações adversas importantes. Isso

faz com que o uso desses fármacos mereça um pouco mais de cautela (ANVISA,

2011b).

Com base nisso, fica claro que o método mais seguro ainda é a

associação de dieta balanceada com atividade física (KIRK et al., 2012). Um estudo

de revisão sobre métodos usados para perda de peso verificou que a combinação

de dieta e atividade física favorece a contínua perda de peso (KIRK et al., 2012). E,

estudo qualitativo verificou através de respostas de indivíduos obesos a necessidade

de orientação a longo prazo, associando dieta a prática de atividade física, onde os

mesmos acreditam que desta forma seria mais fácil manter a perda de peso

(THOMAS et al., 2008).

Além da problemática da obesidade, atualmente, o estereótipo de beleza

e corpo magro gera um uso irracional e frequente de medicamentos para perda de

peso, principalmente entre as mulheres (MARTINS et al., 2011). De acordo com

relatório da Junta Internacional de Fiscalização de Entorpecentes (JIFE) (2003)

houve um aumento de 500% de consumo destes medicamentos no Brasil desde

1998, citando ainda que o Brasil está entre os países com os maiores índices de

consumo. Em 2010 a ABESO (Associação Brasileira para Estudo da Obesidade e da

Síndrome Metabólica) fez um alerta ao uso off label de medicamentos como

alternativa para perda de peso, citando que devido à falta de opções

medicamentosas para o tratamento da obesidade, alguns médicos indicam

medicamentos ainda não aprovados para esta finalidade.

Neste contexto, estudo com 664 universitários da Universidade Federal

do Piauí - Brasil, encontrou 6,8% dos estudantes usavam ou já usaram

medicamentos para perda de peso, sendo anfetaminas e aminas simpático

miméticas os mais usados, e apenas 31,1% destes tinham receita médica. Dentre os

usuários 62% eram mulheres, tinham em média 23 anos e 47% tinha IMC adequado

(MARTINS et al., 2011). Também outro estudo com universitários encontrou

resultados semelhantes, dos 487 estudantes avaliados 9% utilizaram medicamentos

20

para emagrecer sendo que 47,7% tinha IMC adequado e 88,6% eram mulheres

(TOLEDO et al., 2010).

1.5 SISTEMA INCRETINA

O sistema incretina é composto por hormônios que são liberados por

células endócrinas na mucosa intestinal em resposta a ingestão de alimentos

(DRUCKER; NAUCK, 2006; MARTIN et al., 2011; NAUCK et al., 2009; NAUCK,

2011; VILSBOLL; HOLST, 2004). Os dois principais hormônios incretinas são o

peptídeo insulinotrópico dependente de glicose (GIP do inglês – glucose-dependent

insulinotropic peptide) e o GLP-1, sendo que ambos desempenham funções

metabólicas como secreção de insulina, proliferação das células β do pâncreas e

retardo do esvaziamento gástrico (MÜSSIG et al., 2010). O GLP-1 também parece

atuar na saciedade, e estudos mostram redução na ingestão de alimentos após sua

administração (DRUCKER; NAUCK, 2006; HOLST, 2007).

Ambos os hormônios GIP e GLP-1 exercem suas ações através do

acoplamento a proteínas G. Os receptores de GIP são expressos na maior parte em

células β pancreáticas, e em menor extensão no tecido adiposo e SNC, e os

receptores de GLP-1 são expressos em terminações dendríticas de órgãos da

cavidade peritoneal (HAYES et al., 2011) e em células α e β pancreáticas, nos

tecidos periféricos, tais como no coração e pulmão, bem como no SNC (DRUCKER;

NAUCK, 2006).

As vias de atuação do GLP-1 ainda não estão completamente descritas,

mas como demostra a figura 1, parece atuar no cérebro por vias diretas e indiretas,

e os potenciais mediadores que constituem o eixo do intestino - cérebro incluem

nutrientes e sinais resultantes da distensão gástrica relacionadas com a

alimentação, ainda existem receptores específicos no hipotálamo. Assim GLP-1

contribui para regulação da glicemia por induzir secreção de insulina, inibe a

secreção de glucagon, desacelera o esvaziamento gástrico e motilidade intestinal, e

favorece a saciedade (VAN BLOEMENDAAL et al., 2014).

21

Figura 1 - Vias de ação do GLP-1 na regulação central da ingestão e metabolismo

da glicose.

Fonte: Van Bloemendaal et al. (2014).

Ainda, dentro das condições normais, a enzima dipeptidil peptidase-4

(DPP-4 – do inglês dipeptidyl peptidase-4), degrada a GIP e GLP-1 (FORST et al.,

2011; NAUCK, 2011) o que limita a meia-vida destes hormônios (HOLST, 2007).

Estudos identificaram maiores concentrações de ácido ribonucleico mensageiro

(mRNA do inglês – messenger ribonucleic acid) de DPP-4 em tecido adiposo de

obesos comparando com não obesos (BOUCHARD et al., 2009; TURCOT et al.,

2011). Desta forma, uma alternativa para perda de peso poderia ser o uso de

inibidores da DPP-4, impedindo a degradação de GLP-1 e GIP, e aumentando assim

a ação das incretinas (BAGGIO; DRUCKER, 2007).

Tendo em vista a escassez de fármacos para o tratamento da obesidade,

demais medicamentos utilizados para outras finalidades, mas que apresentam efeito

sobre o peso corporal estão sendo investigados (BARETIĆ, 2012). Os

incretinomiméticos, tais como os análogos do GLP-1 vem demonstrando resultados

22

promissores no controle do peso corporal. Ambas as classes apresentam efeito

satisfatório no controle da glicemia, assim como demais vantagens em comparação

às outras classes já existentes, como, por exemplo, ausência de qualquer risco de

hipoglicemia e redução/manutenção de peso (NAUCK et al., 2009; SOUZA et al.,

2005).

1.6 LIRAGLUTIDA

A liraglutida é análogo ao GLP-1 humano, desenvolvido mediante duas

modificações no GLP-1 nativo: adição de um ácido graxo C16 à lisina na posição 26

e a mudança da lisina na posição 34 por arginina (Figura 2) (AMPUDIA-BLASCO et

al., 2010). A molécula resultante mantém uma homologia com o GLP-1 humano de

97% (KNUDSEN et al., 2000), e liga-se reversivelmente à albumina do soro, com

capacidade de auto-agregação, retardando assim a absorção e a degradação pela

DPP-4 (KNUDSEN, 2004).

23

Figura 2 - A: Estrutura molecular do GLP-1 humano. B: Estrutura molecular da liraglutida. As áreas em cinza indicam as modificações moleculares.

Fonte: Hansen, Vilsboll e Knop (2010).

Liraglutida atua estimulando a secreção de insulina de um modo

dependente à glicose, sem resultar em hipoglicemia em indivíduos diabéticos ou não

(KNUDSEN, 2010; VILSBOLL, 2009), e parece ser uma proposta interessante para o

tratamento da obesidade pois retarda esvaziamento gástrico e atua sobre a

saciedade (BUSE et al., 2009). Estudos já mostraram que ratos tratados com

liraglutida reduziram a ingestão alimentar, gordura corporal e peso (HAYES et al.,

2011; KNUDSEN, 2010)

Um estudo de Astrup e colaboradores (2009), avaliando uso de liraglutida

em indivíduos obesos, identificou redução da prevalência de pré-diabetes, com

redução entre 84% e 96%, queda na glicemia de jejum por volta de 7% a 8%, e

também a hemoglobina glicada apresentou diminuição discreta entre 0,14% a

0,24%. Além disso, inibe a secreção de glucagon, retarda o esvaziamento gástrico,

restaura a sensibilidade das células β a glicose e promove a saciedade, resultando

24

em diminuição da ingestão alimentar e a perda de peso (BREGENHOLT et al.,

2005).

Estudo de Hayes e colaboradores (2011) mostrou que a administração de

liraglutida reduziu a ingestão de comida e o peso corporal em ratos não obesos

dose-dependente. Ainda, estudo experimental comparando uso de liraglutida (50,

100, 150 ou 200 mg/kg) e sibutramina (5 mg/kg) em ratos com livre acesso a ração

gordurosa, identificou redução de peso corporal com uso de ambos medicamentos,

entretanto, os ratos que receberam liraglutida ingeriram menos ração gordurosa,

indicando seu efeito na saciedade (HANSEN; JELSING; VRANG, 2012). Neste

sentido, parece que que liraglutida pode ser uma excelente alternativa para redução

de peso em obesos (FARIA et al., 2010).

No Brasil foi gerado um sinal de uso off label da liraglutida para perda de

peso, e a Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA) (2011a) se manifestou

no sentido de alertar sobre o fato de ainda não ter avaliado a análise do perfil

benefício-risco para essa indicação e que ela ainda não foi aprovada no Brasil para

esta finalidade. Portanto, a única indicação aprovada atualmente para o

medicamento é como agente antidiabético. Esclareceu ainda, que não há, até o

momento, solicitação por parte da empresa detentora do registro de extensão da

indicação do produto para qualquer outra finalidade, bem como não foram

apresentados à ANVISA estudos que comprovem qualquer grau de eficácia ou

segurança do uso da liraglutida para redução de peso e tratamento da obesidade.

Ainda, em 2014 a ANVISA publicou novo alerta, onde considera estudo (BUTLER et

al., 2013) que indica riscos de pancreatite e detecção de células pré-cancerígenas

no pâncreas de pacientes tratados com a classe de medicamentos miméticos de

incretina, incluindo a liraglutida, sendo importante o controle na prescrição e efeitos

adversos associados a seu uso, bem como restrição de uso apenas ao indicado na

bula.

Considerando os dados epidemiológicos que mostram aumento na

prevalência de obesidade e sua associação com inúmeras doenças, se faz

necessário mais investigações para buscar novas propostas terapêuticas que

regulem as alterações causadas. Sendo assim, a liraglutida, que foi lançada no

mercado recentemente com o propósito de controlar a diabetes mellitus tipo 2, vem

mostrando também favorecer a perda de peso nestes pacientes. E, este fato, fez

com que a população em geral, diabéticos ou não, começassem a fazer uso desta

25

medicação para fins estéticos, e até o momento não existem estudos que

comprovem a eficácia e segurança da liraglutida como fármaco anorexígeno. Assim,

a busca por novas descobertas dos efeitos terapêuticos ou colaterais da liraglutida

se faz necessário.

Sabendo que o hipotálamo está envolvido no controle da homeostase

energética, que a disfunção mitocondrial e estresse oxidativo estão presentes na

obesidade, nós avaliamos parâmetros bioquímicos em hipotálamo de ratos após

administração de liraglutida, fármaco utilizado para controlar os níveis glicêmicos e

que parece apresentar efeito anorexígeno.

26

2 OBJETIVOS

2.1 OBJETIVO GERAL

Avaliar parâmetros bioquímicos em hipotálamo de ratos jovens e adultos

após única e repetidas administrações de liraglutida.

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Avaliar os efeitos de única e repetidas administrações de liraglutida sobre

a atividade dos complexos I, II e IV da cadeia respiratória mitocondrial em

hipotálamo de ratos jovens e adultos;

Analisar os efeitos de única e repetidas administrações de liraglutida

sobre a atividade da CK em hipotálamo de ratos jovens e adultos;

Identificar os efeitos de única e repetidas administrações de liraglutida

sobre a atividade da SOD e CAT em hipotálamo de ratos jovens e adultos;

Observar os efeitos de única e repetidas administrações de liraglutida

sobre a peroxidação lipídica e carbonilação de proteínas em hipotálamo de ratos

jovens e adultos.

27

3 ETAPAS METODOLÓGICAS

3.1 TIPO DE ESTUDO

Este estudo caracteriza-se por ser uma pesquisa experimental.

3.2 ANIMAIS

Foram utilizados 240 ratos (n = 12) Wistar machos (30 e 60 dias de idade)

procedentes do biotério da Universidade do Vale do Itajaí (UNIVALI). Os animais

foram acondicionados em 5 animais por caixa, com ciclo claro/escuro de 12 horas

(07:00 às 19:00) (Claro 7:00h) e tiveram livre acesso à água e ração padrão. O

ambiente foi mantido à temperatura de 23 + 1º C. A utilização dos animais seguiu os

Princípios de Cuidados de Animais de Laboratório (Principles of Laboratory Animal

Care, Instituto Nacional de Saúde dos Estados Unidos da América, NIH, publicação

número 85-23, revisada em 1985), sendo que o projeto foi aprovado pela Comissão

de Ética no Uso de Animais (CEUA) da Universidade do Sul de Santa Catarina, de

acordo com protocolo 12.0054.06IV.

3.3 PROTOCOLO EXPERIMENTAL

3.3.1 Única Administração

Para a proposta do nosso estudo, os animais foram divididos,

inicialmente, em dois grupos: (1) ratos jovens (30 dias) e (2) ratos adultos (60 dias).

Posteriormente, estes dois grupos foram, separadamente, divididos em cinco

grupos: (1) salina (controle); (2) liraglutida 25 µg/kg; (3) liraglutida 50 µg/kg; (4)

liraglutida 100 µg/kg e (5) liraglutida 300 µg/kg (Figura 3), sendo que os animais

receberam uma única administração intraperitoneal, de acordo com estudo prévio de

Hayes e colaboradores (2011).

28

Figura 3 - Única Administração

Fonte: Elaboração da autora, 2014.

3.3.2 Repetidas Administrações

Para a proposta do nosso estudo, os animais foram divididos,

inicialmente, em dois grupos: (1) ratos jovens (30 dias) e (2) ratos adultos (60 dias).

Posteriormente, estes dois grupos foram, separadamente, divididos em cinco

grupos: (1) salina (controle); (2) liraglutida 25 µg/kg; (3) liraglutida 50 µg/kg; (4)

liraglutida 100 µg/kg e (5) liraglutida 300 µg/kg (Figura 4), sendo que os animais

receberam uma administração intraperitoneal por dia, durante 7 dias, de acordo com

estudo prévio de Hayes e colaboradores (2011).

29

Figura 4 - Repetidas Administrações


3.4 PREPARAÇÃO DO TECIDO E HOMOGENEIZADO

Vinte e quatro horas após a única ou última administração de salina ou

liraglutida, os animais foram mortos por decapitação, o cérebro foi rapidamente

removido e o hipotálamo isolado. O hipotálamo foi homogeneizado em tampão

SETH (Sacarose, EDTA, Tris, Heparina), centrifugado a 3000 rpm por 10 minutos e

o sobrenadante foi armazenado a - 20°C. As proteínas foram determinadas pelo

método de Lowry e colaboradores (1951), e albumina sérica bovina foi utilizada

como padrão.

3.5 ATIVIDADE DOS COMPLEXOS DA CADEIA RESPIRATÓRIA MITOCONDRIAL

A atividade do complexo I foi avaliada pelo método descrito por Cassina e

Radi (1996) pela taxa de NADH dependente da redução do ferricianeto à 420 nm. A

atividade do complexo II foi medida pelo método descrito por Fischer e

30

colaboradores (1985) pela diminuição da absorbância do 2,6-dicloroindofenol (2,6-

DCIP – do inglês 2,6-dichloroindophenol) à 600 nm. A atividade do complexo IV foi

determinada de acordo com a técnica de Rustin e colaboradores (1994) pela

diminuição da absorbância causada pela oxidação do citocromo c reduzido à 550

nm. Os resultados das atividades dos complexos I, II e IV foram expressos em

nmol/min x mg proteína.

3.6 ATIVIDADE DA CREATINA QUINASE

A atividade da CK foi avaliada pela técnica descrita por Hughes (1962),

onde a formação de creatina foi medida por um método colorimétrico à 540nm. O

resultado da atividade da CK foi expresso em nmol/min x mg proteína.

3.7 ATIVIDADE DA SUPERÓXIDO DISMUTASE

Atividade da SOD foi determinada medindo a inibição da auto-oxidação

da adrenalina com absorbância à 480 nm, conforme descrito anteriormente por

Bannister e Calabrese (1987). Os resultados foram expressos em U/mg de proteína.

3.8 ATIVIDADE DA CATALASE

Atividade da CAT foi medida pela taxa de redução na absorbância do

peróxido de hidrogênio à 240 nm (AEBI, 1984). Os resultados foram expressos em

U/mg de proteína.

3.9 DANO OXIDATIVO À LIPÍDIOS

Foi baseado na reação do malondialdeído (MDA) por incubação com o

ácido tiobarbitúrico à 532nm (DRAPER E HADLEY, 1990).Os resultados foram

expressos em nmol/mg de proteína.

31

3.10 DANO OXIDATIVO À PROTEÍNAS

Foi avaliado através da reação dos grupos carbonila em proteínas

oxidadas com dinitrofenil-hidrazina à 370nm (LEVINE et al, 1990). Os resultados

foram expressos em nmol/mg de proteína.

3.11 ANÁLISE ESTATÍSTICA

A análise estatística foi realizada através do programa estatístico

Statistical Package for the Social Sciences (SPSS). Os dados foram avaliados pela

análise de variância de uma via (ANOVA), seguido pelo post hoc Tukey. A

significância estatística foi considerada para valores de p<0,05. O número de

animais em cada grupo foi baseado em estudos prévios, para uma diferença de até

20% nos parâmetros a serem analisados entre os grupos, com uma variância de no

máximo 10% entre as médias calculou-se um tamanho de amostra, para um erro alfa

de 0,05 e um poder de 80%.

32

4 RESULTADOS

No presente estudo nós avaliamos a atividade dos complexos I, II e IV da

cadeia respiratória mitocondrial, CK, SOD, CAT, peroxidação lipídica e carbonilação

de proteínas em hipotálamo de ratos jovens e adultos após única e repetidas

administrações de liraglutida. Diante disso, nossos resultados mostraram que a

atividade do complexo I não foi alterada no hipotálamo de ratos jovens e adultos

após uma única e repetidas administrações de liraglutida (Figura 5).

Figura 5 - Atividade do complexo I em hipotálamo de ratos jovens e adultos após

única e repetidas administrações de liraglutida.

Legenda: A - única administração de liraglutida em ratos jovens, B – repetidas administrações de liraglutida em ratos jovens, C – única administração de liraglutida em ratos adultos, D – repetidas administrações de liraglutida em ratos adultos. Os valores são expressos com média ± desvio padrão (n = 6). A significância estatística foi considerada para valores de p<0,05 (ANOVA seguido pelo teste de Tukey). Fonte: Elaboração da autora, 2014.

A atividade do complexo II não foi alterada no hipotálamo de ratos jovens

após única e repetidas administrações de liraglutida, bem como não houve alteração

na atividade deste complexo em ratos adultos após única administração. Por outro

lado, a atividade do complexo II foi inibida no hipotálamo de ratos adultos após

repetidas administrações de liraglutida (25 e 50 µg/kg) (Figura 6).

33

Figura 6 - Atividade do complexo II em hipotálamo de ratos jovens e adultos após


Legenda: A - única administração de liraglutida em ratos jovens, B – repetidas administrações de liraglutida em ratos jovens, C – única administração de liraglutida em ratos adultos, D – repetidas administrações de liraglutida em ratos adultos. Os valores são expressos com média ± Desvio padrão (n = 6). A significância estatística foi considerada para valores de p<0,05 (ANOVA seguido pelo teste de Tukey). *Diferente do grupo salina. Fonte: Elaboração da autora, 2014.

O complexo IV não foi alterada no hipotálamo de ratos jovens após uma

única administração de liraglutida, porém sua atividade foi aumentada após

repetidas administrações (300 µg/kg). Em ratos adultos não houve alteração do

complexo IV após única e repetidas administrações de liraglutida (Figura 7).

34

Figura 7 - Atividade do complexo IV em hipotálamo de ratos jovens e adultos após



A atividade da CK não foi alterada no hipotálamo de ratos jovens após

única e repetidas administrações de liraglutida, porém houve um aumento na sua

atividade após única administração (300 µg/kg) no hipotálamo de ratos adultos. Após

repetidas administrações de liraglutida em ratos adultos também não houve

alteração na atividade da CK (Figura 8).

35

Figura 8 - Atividade da creatina quinase em hipotálamo de ratos jovens e adultos



A atividade da SOD não foi alterada no hipotálamo de ratos jovens após

única e repetidas administrações de liraglutida, porém a sua atividade foi inibida em

ratos adultos após única administração (50, 100 e 300 µg/kg). Além disso não houve

alteração na atividade da SOD em ratos adultos após repetidas administrações de

liraglutida (Figura 9).

36

Figura 9 - Atividade da superóxido dismutase em hipotálamo de ratos jovens e

adultos após única e repetidas administrações de liraglutida.


A atividade da CAT não foi alterada no hipotálamo de ratos jovens após

única administração de liraglutida, porém após repetidas administrações de

liraglutida em ratos jovens houve ativação da CAT (50 µg/kg). Ainda, nós

encontramos ativação da CAT no hipotálamo de ratos adultos após única (50, 100 e

300 µg/kg) e repetidas administrações (50 µg/kg) (Figura 10).

37

Figura 10 - Atividade da catalase em hipotálamo de ratos jovens e adultos após



Observamos também, com os nossos resultados, que houve redução nos

níveis de MDA no hipotálamo de ratos jovens após única (50, 100 e 300 µg/kg) e

repetidas administrações (25, 50, 100 e 300 µg/kg) de liraglutida. No entanto, nos

ratos adultos houve aumento nos níveis de malondialdeído após única administração

(25 e 50 µg/kg) de liraglutida, porém não houve alteração no hipotálamo de ratos

adultos que receberam repetidas administrações (Figura 11).

38

Figura 11 - Equivalentes de malondialdeído em hipotálamo de ratos jovens e adultos



Por fim, os níveis de proteínas carboniladas não foi alterado no

hipotálamo de ratos jovens após única e repetidas administrações de liraglutida.

Ainda, não observamos nenhuma alteração nos níveis de proteínas carboniladas por

ambas as administrações em ratos adultos (Figura 12).

39

Figura 12 - Níveis de proteínas carboniladas em hipotálamo de ratos jovens e

adultos após única e repetidas administrações de liraglutida.

Legenda: A - única administração de liraglutida em ratos jovens, B – repetidas administrações de liraglutida em ratos jovens, C – única administração de liraglutida em ratos adultos, D – repetidas administrações de liraglutida em ratos adultos. Os valores são expressos com média ± Desvio padrão (n = 6). A significância estatística foi considerada para valores de p<0,05 (ANOVA seguido pelo teste de Tukey). Fonte: Elaboração da autora, 2014.

Diante dos resultados apresentados, podemos observar que a

administração de liraglutida não alterou a atividade do complexo I, causou inibição

do complexo II, bem como ativou o complexo IV e a CK. Ainda, podemos demonstrar

que a atividade da SOD foi inibida, a CAT foi ativada, os níveis de malondialdeído

diminuíram nos ratos jovens e aumentaram nos ratos adultos e, por fim, os níveis de

proteínas carboniladas não foram alterados (Quadro 1).

40

Quadro 1 - Sumário das variações observadas para cada um dos marcadores

avaliados no hipotálamo de ratos jovens e adultos após única e repetidas

administrações de liraglutida.

Administração

Resultados

Única

administração

Ratos jovens

Repetidas

administrações

Ratos jovens

Única

administração

Ratos adultos

Repetidas

administrações

Ratos adultos

Complexo I - - - -

Complexo II - - -

Complexo IV -

- -

CK - -

-

SOD - -

-

CAT -

Malondialdeído

-

Proteínas

carboniladas

- - -


41

5 DISCUSSÃO

O presente estudo mostrou que após única administração de liraglutida no

hipotálamo de ratos jovens houve redução dos níveis de equivalentes de MDA. Após

repetidas administrações nos ratos jovens ocorreu aumento da atividade do

complexo IV da cadeia respiratória mitocondrial, aumento da atividade da CAT e

redução dos níveis de equivalentes de MDA. No experimento envolvendo ratos

adultos, após única administração de liraglutida encontramos no hipotálamo

aumento da atividade da CK e da CAT, aumento dos níveis de equivalentes de MDA

e redução da atividade da SOD. Após repetidas administrações em ratos adultos

houve redução da atividade do complexo II e aumento da atividade da CAT. Tanto a

atividade do complexo I como os níveis de proteínas carboniladas não foram

alterados após uso de liraglutida de forma única ou repetidas em ratos jovens e

adultos.

A maior parte da energia celular é obtida na mitocôndria através dos

complexos da cadeia respiratória mitocondrial (CALABRESE, 2001). Os complexos

enzimáticos atuam transportando os elétrons, provenientes da alimentação, até o

seu aceptor final, o oxigênio (HORN; BARRIENTOS, 2008). Durante o processo de

redução monovalente do oxigênio as enzimas antioxidantes SOD e CAT atuam

impedindo e/ou controlando a formação de radicais livres e espécies não-radicais

(THANNICKAL; FANBURG, 2000), evitando assim a ocorrência de danos oxidativos

(FERREIRA; MATSUBARA, 1997). Além disso, a CK, que atua favorecendo a

homeostase energética, também tem um papel fundamental no metabolismo

energético, visto que catalisa a fosforilação da adenosina difosfato (ADP), formando

ATP (ERECINSKA; SILVER, 1994). A relação entre o funcionamento dos complexos

da cadeia respiratória mitocondrial, CK, produção de EROs e defesa antioxidante é

apresentada na Figura 13.

42

Figura 13 - Relação entre metabolismo energético e estresse oxidativo

Fonte: Adaptado de Cardoso (2014).

Na administração única de liraglutida em ratos jovens houve redução nos

equivalentes de MDA (50, 100 e 300µg/kg), o que sugere proteção a lipídios. O MDA

é um produto secundário da oxidação de lipídios, considerado um candidato

potencial para ser escolhido como biomarcador de dano oxidativo (KADIISKA et al.,

2005). Portanto, a redução de seus níveis sugere um fator de proteção importante

pois quando há excesso de produção EROs pode ocorrer degradação da membrana

e disfunção celular, dano ao DNA e apoptose celular (HALLIWELL, 2006b). Também

as membranas das organelas intracelulares, tais como mitocôndria, retículo

endoplasmático, núcleo, entre outros, apresentam uma estrutura bilipídica e uma

variedade de proteínas e açúcares, e, portanto, também podem ser alvo do ataque

de EROs (BARREIROS; DAVID; DAVID, 2006; VASCONCELOS et al., 2007).

Na administração repetida de liraglutida em ratos jovens nossos

resultados mostraram ativação do complexo IV (300µg/kg), aumento da atividade da

CAT (50 µg/kg) e redução dos níveis de equivalentes de MDA (25, 50, 100 e 300

µg/kg). Quando o complexo IV está ativado ocorre um estímulo no transporte de

elétrons entre os complexos enzimáticos, com consequente aumento no

bombeamento de prótons da matriz mitocondrial para o espaço intermembrana,

43

gerando um gradiente favorável para produção de ATP (HÜTTEMANN et al., 2008).

Nossos resultados estão de acordo com os dados publicados por Rezin e

colaboradores (2011), que também observaram ativação do complexo IV no cérebro

de ratos jovens após administração crônica de femproporex (25mg/kg), fármaco

anorexígeno, que foi retirado do mercado brasileiro pela ANVISA em 2011 devido a

seus efeitos adversos (ANVISA, 2011b). O fato da atividade da CAT ter sido ativada

sugere aumento da redução de H2O2 à H2O, evitando a formação de OH., bem como

permanência do H2O2 no meio celular, visto que a CAT é uma enzima antioxidante

que controla a formação de EROs (HALLIWELL, 2006a). Além disso, a redução dos

níveis de equivalentes de MDA encontrada (25, 50, 100 e 300µ/kg) pode indicar uma

menor presença de quebra lipídica, o que pode estar associado à proteção

antioxidante da CAT.

Em ratos adultos que receberam administração única de liraglutida houve

aumento da atividade da CK (300µg/kg), redução da atividade da enzima

antioxidante SOD (50,100 e 300 µg/kg), aumento da atividade da enzima

antioxidante CAT (50, 100 e 300 µg/kg) e aumento dos níveis de equivalentes de

MDA (25 e 50 µg/kg). O aumento da atividade da CK sugere um melhorar a

homeostase energética (BERG; TYMOCZKO; STRYER, 2008). O ATP produzido

pela cadeia respiratória mitocondrial pode ser transformado em ADP pela ação da

CK mitocondrial, devido a transferência do fosfato à creatina, formando assim a

fosfocreatina que sai da mitocôndria enquanto uma nova creatina entra. A

fosfocreatina é exportada da mitocôndria para os locais de consumo de energia no

citoplasma. Desde modo, a CK citoplasmática age sobre a fosfocreatina formando o

ATP e liberando a molécula de creatina, que poderá voltar à mitocôndria

(BESSMAN; CARPENTER, 1985; SCHLEGEL et al., 1988; SCHNYDER et al., 1991;

WALLIMANN et al., 1992). Nossos resultados foram diferentes do encontrado no

estudo de Rezin e colaboradores (2014), que mostrou inibição da atividade da CK no

hipocampo de ratos adultos após administração única de femproporex (6,25; 12,5 e

25mg/kg). A diferença entre nossos resultados e os dados publicados pode ser

explicada pelo fato de se tratar de avaliação de fármacos diferentes, mas mostra que

diferentes medicamentos podem alterar o funcionamento da CK e influenciar na

homeostase energética.

Também encontramos em nosso estudo inibição da atividade da SOD

(50, 100 e 300µg/kg) pela única administração de liraglutida em ratos adultos. A

44

SOD é uma enzima antioxidante, sendo responsável pela redução de O2- à H2O2.

Considerando que a atividade desta enzima está inibida, sugere-se que pode haver

maiores níveis de EROs no meio celular. Diferente do encontrado no estudo de

Suliburska e colaboradores (2012) que avaliou uso de sibutramina (15mg/dia),

fármaco utilizado para tratamento da obesidade, em mulheres obesas e mostrou

aumento na atividade da SOD após administração durante 12 semanas.

Ainda, nosso estudo mostrou ativação da CAT (50, 100 e 300µg/kg) após

única administração de liraglutida em ratos adultos. Esta ativação contribui para

redução de H2O2 a H2O, evitando a formação de OH. e permanência de H2O2 no

meio, e consequentemente evita possíveis danos causados por EROs. Estudo de

Valvassori e colaboradores (2010) administrando de forma aguda

dextroamphetamine (2,0 mg/kg) em ratos adultos, identificou aumento da atividade

da SOD e redução da atividade da CAT. Considerando as funções da SOD e CAT,

nosso estudo contribui para o acúmulo de O2- após uso de liraglutida, enquanto o

estudo de Valvassori e colaboradores (2010) contribui para o acúmulo de H2O2, bem

como formação de OH. após administração de dextroamphetamine. O OH. é um

radical livre altamente reativo, capaz de reagir, rapidamente, com lipídios, proteínas

e DNA e, desta forma, favorecer um a ocorrência de um dano oxidativo e, posterior

morte celular (FERREIRA; MATSUBARA, 1997).

Além disso, em ratos adultos que receberam administração única de

liraglutida, mostrou-se aumento dos níveis de equivalentes de MDA (25 e 50µg/kg).

Este aumento pode ser explicado pelo acúmulo de O2-, possivelmente, ocorrido

devido a inibição da atividade da SOD encontrada neste estudo. Estudo de Da-Rosa

e colaboradores (2012), que avaliou a administração de anfetaminas, fármacos que

também são utilizados para perda de peso, mostrou que os níveis de equivalentes

de MDA foram aumentados após administração aguda de dextroamphetamine

(2mg/kg) e metamphetamine (0,5; 1 e 2 mg/kg) em ratos adultos. Ainda, estudo de

Valvassori e colaboradores (2010) também identificaram aumento nos níveis de

equivalentes de MDA após uso agudo de dextroamphetamine (2mg/kg).

A peroxidação lipídica tem como consequência alteração da função

biológica das membranas celulares, alterando-as em relação a sua estrutura o que

pode levar a mutações no DNA (WELCH et al., 2002). Neste sentido, outro estudo

do nosso laboratório encontrou aumento na frequência e no índice de dano ao DNA

causado por única e repetidas administrações de liraglutida em ratos jovens (dados

45

não publicados). Diferindo de resultados apresentados por outros estudos onde foi

visto que o GLP-1 pode ativar vários mecanismos de proteção (BLANDINO-

ROSANO et al., 2008; LI et al., 2003; MARZIONI et al., 2009). Porém, estudo de

Gonçalves e colaboradores (2013) mostrou que a administração aguda de

femproporex em ratos jovens e adultos apresentou aumento na frequência e índice

de dano ao DNA. Por outro lado, neste mesmo estudo, não foi encontrado alteração

na frequência e índice de dano ao DNA pela administração crônica de femproporex.

Associa-se a estes achados que a exposição repetida de femproporex ativa um

mecanismo de reparo ao DNA (GONÇALVES et al., 2013).

Após administrações repetidas de liraglutida em ratos adultos nós

encontramos inibição da atividade do complexo II (25 e 50µg/kg) e aumento da

atividade da enzima antioxidante CAT (50 µg/kg). Com a inibição do complexo II

ocorre menor entrada de elétrons na cadeia respiratória mitocondrial, o que pode

acarretar em menor produção de ATP. No entanto, devido a sua estrutura, o

complexo II não bombeia prótons para o espaço intermembranas, desta forma não

interfere na produção de ATP. No entanto, pode comprometer a redução

monovalente do oxigênio à H2O, favorecendo a liberação de EROs. Tal fato também

foi observado em estudo conduzido por Rezin e colaboradores (2014), que

demonstraram inibição da atividade do complexo II no hipocampo de ratos adultos

após administração crônica de femproporex (6,25; 12,5 e 25mg/kg). Neste sentido,

pode-se inferir que alguns fármacos quando administrados de forma repetida podem

levar a uma inibição do complexo II de algumas estruturas do encéfalo, o que pode

prejudicar o metabolismo energético celular e influenciar no bom funcionamento das

células e por consequência da estrutura inteira. Ainda, em nosso estudo, após doses

repetidas de liraglutida em ratos adultos foi observado ativação da CAT (50µg/kg). O

aumento na atividade da CAT favorece a eliminação de H2O2, reduzindo a

quantidade de EROs no meio. As EROs são tóxicas para as células, já que podem

reagir com lipídios, proteínas e DNA e levar a morte celular (REGE, 2013).

Por fim, nosso estudo corrobora com outros achados que mostram

disfunção mitocondrial, alteração na atividade da CK, bem como presença de dano

oxidativo e desequilíbrio na atividade antioxidante após administração de fármacos

anorexígenos. Sugere-se com nossos resultados que a liraglutida apresentou menos

efeitos nocivos, nos parâmetros avaliados, quando comparado a outros fármacos

utilizados para tratar a obesidade.

46

6 CONCLUSÃO

Concluímos com nosso estudo que a administração de liraglutida não

altera a atividade do complexo I, inibe o complexo II, ativa o complexo IV e ativa a

CK. Ainda, podemos concluir que a SOD foi inibida, a CAT foi ativada, os níveis de

malondialdeído foram reduzidos em ratos jovens e aumentados em ratos adultos,

bem como proteínas carboniladas não foram alteradas. Portanto, podemos

considerar como positivo a ativação do complexo IV e da CK, o que pode gerar

maior produção de ATP; a ativação da CAT, o que pode diminuir os níveis de EROs

no meio; e a redução dos níveis de MDA nos ratos jovens, o que indica menor dano

oxidativo a lipídios no hipotálamo. Por outro lado, podemos considerar como

negativo a redução da atividade do complexo II, o que pode comprometer a redução

do oxigênio à H2O; a redução da atividade da SOD e o aumento dos equivalentes de

MDA nos ratos adultos, indicando maior dando celular no hipotálamo por EROs.

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