Comportamento temporal dos biomarcadores de lesão oxidativa e de atividade antioxidante em ratos diabéticos tratados com insulina ou curcumina em iogurte

Abstract

O diabetes mellitus (DM) é uma desordem metabólica crônica caracterizada por distúrbios no metabolismo de carboidratos, lipídeos e proteínas, como consequência da deficiência na produção de insulina pelas células beta do pâncreas e/ou ao aumento na resistência à insulina nos tecidos, resultando em hiperglicemia. A manutenção da hiperglicemia por longos períodos participa do estabelecimento de diversos distúrbios no equilíbrio pró-oxidante/antioxidante, os quais levam ao estresse oxidativo, o qual culmina em perda de funcionalidade de biomoléculas e assim participa do estabelecimento das complicações microvasculares e macrovasculares do DM. Para amenizar estas complicações, fármacos anti-hiperglicêmicos têm sido utilizados no tratamento do DM. Contudo, tem sido postulado que mesmo com o controle glicêmico, as complicações do DM ainda podem se desenvolverem em indivíduos diabéticos, via uma condição denominada “memória metabólica”, sendo que o estresse oxidativo participa deste processo. Intervenções terapêuticas complementares à terapia anti-hiperglicêmica para o auxílio na prevenção do progresso das complicações do DM incluem o combate ao estresse oxidativo com produtos naturais. Inúmeros estudos têm demonstrado os efeitos benéficos à saúde da curcumina (diferuloilmetano), pigmento amarelo extraído dos rizomas de Curcuma longa L., com ênfase em suas propriedades antioxidantes e anti-hiperglicêmicas. O presente estudo teve o objetivo investigar as mudanças temporais relacionadas ao estresse oxidativo em animais diabéticos e tratados com insulina ou curcumina incorporada ao iogurte. Ratos normais (N) e diabéticos (D, 3 dias após a indução do DM com estreptozotocina, STZ) foram tratados durante 7, 15, 30 e 74 dias. Os grupos: NIOG e DIOG, ratos tratados com iogurte (1 mL/dia); NCUR e DCUR, ratos tratados com curcumina incorporada ao iogurte 90 mg/kg/dia; DINS, ratos tratados com insulina (4U/dia); todos os animais foram tratados com metade das doses de insulina ou curcumina, duas vezes ao dia. Ao final de cada tempo de tratamento, os animais foram pesados, eutanasiados e foram obtidos o plasma e o fígado para as seguintes determinações: (i) glicemia, (ii) marcadores de estresse oxidativo: substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS - plasma) e proteínas carboniladas (PCO - fígado); (iii) atividades de enzimas antioxidantes: superóxido dismutase (SOD - fígado), catalase (CAT - fígado) e glutationa peroxidase (GSH-Px - fígado), paraoxonase (PON1 - plasma); e metabólitos antioxidantes endógenos: grupos sulfidrilas não-proteicos (GSNP - fígado); (iv) marcador de estresse glico-oxidativo: produtos finais de glicação avançada (AGE - plasma). Aumentos nos níveis plasmáticos de TBARS foram observados precocemente no DM experimental (a partir de 3 dias pós-STZ); diminuição nas defesas antioxidantes também foram observadas em fígado e plasma de animais diabéticos: CAT (a partir de 15 dias de tratamento / 18 dias pós-STZ), SOD, GSH-Px e PON1 (a partir de 30 dias de tratamento / 33 dias pós-STZ) e níveis de GSNP (a partir 30 dias de tratamento / 33 dias pós-STZ). Aumentos nos níveis hepáticos de PCO foram observados a partir de 30 dias de tratamento (33 dias pós-STZ) em animais diabéticos. Em relação ao estresse glico-oxidativo, também foram observados aumentos nos níveis circulantes de AGE em animais diabéticos após 30 dias de tratamento. Ratos diabéticos tratados com curcumina em iogurte (DCUR) apresentaram melhora significativa em todos os parâmetros avaliados, prevenindo tanto a diminuição nas defesas antioxidantes quanto a elevação nos biomarcadores de lesão oxidativa e glico-oxidativa, em comparação aos animais DIOG. Os benefícios observados pelo tratamento com curcumina foram semelhantes aos benefícios promovidos pelo tratamento de ratos diabéticos com insulina (DINS). Os resultados obtidos corroboram os achados de estudos anteriores do nosso laboratório e reforçam a capacidade da curcumina em atenuar o estresse oxidativo em animais diabéticos. O presente estudo evidencia que a curcumina em iogurte é capaz de preservar os sistemas de defesas antioxidantes (plasma e fígado) de animais diabéticos, independente da cronicidade do DM, bem como previne a modificação oxidativa de proteínas hepáticas e reduz a lipoperoxidação. Evidências preliminares também sugerem ser a curcumina incorporada em iogurte benéfica na atenuação das modificações causadas pelo glico-oxidativo. Futuros estudos devem ser realizados com o objetivo de avançar no uso da curcumina como terapia complementar aos fármacos anti-hiperglicêmicos, com o objetivo de atenuar o desenvolvimento das complicações a longo prazo do DM.

ABSTRACT Diabetes mellitus (DM) is a chronic metabolic disorder characterized by disturbances in the metabolism of carbohydrates, lipids and proteins, as a consequence of the deficiency in the production of insulin by pancreatic beta cells and/or the increase in the insulin resistance in tissues, leading to hyperglycemia. The hyperglycemia maintenance for long periods has been involved in the onset of several disorders in the pro-oxidant / antioxidant balance, which lead to oxidative stress, culminating loss of biomolecule functionality and thus participates in the establishment of microvascular and macrovascular complications of DM. To alleviate these complications, oral antihyperglycemic drugs have been used in the treatment of DM. However, it has been postulated that, even with the effective glycemia control, the complications of DM can still be developed in diabetic individuals, via a condition called “metabolic memory”, having the oxidative stress as a participant. Therapeutic options complementary to the antihyperglycemic therapy to prevent the progression of DM complications include diminishing the oxidative stress with natural products. Numerous studies have demonstrated the beneficial health effects of curcumin (diferuloylmethane), a yellow pigment extracted from the rhizomes of Curcuma longa L., with an emphasis on its antioxidant and antihyperglycemic properties. The objective of the present study was to investigate the temporal changes in oxidative stress of diabetic animals and treated with insulin or yoghurt enriched with curcumin. Normal (N) and diabetic rats (D, 3 days after induction of DM with streptozotocin, STZ) were treated at the following periods: 0, 7, 15, 30 and 74 days, according to the following groups: NYOG and DYOG rats, treated with yoghurt (1 mL/day); NCUR and DCUR, rats treated with yoghurt enriched with curcumin, 90 mg/kg/day; DINS, rats treated with insulin (4U/day); all animals were treated with half-doses, twice a day. At the end of each treatment time, the animals were euthanized and plasma and liver were obtained for the following determinations: (i) Glycemia (ii) oxidative stress biomarkers, thiobarbituric acid reactive substances (TBARS - plasma), carbonyl proteins (PCO - liver); (iii) activities of antioxidant enzymes and endogenous antioxidant metabolites, superoxide dismutase (SOD - liver), catalase (CAT - liver), glutathione peroxidase (GSH-Px - liver), non-protein sulfhydryl groups (NPSH - liver), paraoxonase (PON1 - plasma); (iv) glycative stress biomarker, fluorescence for advanced glycation end products (AGE - plasma). Increases in plasma levels of TBARS were observed early in the experimental DM (from 3 days postSTZ). Fall in the antioxidant defenses was also observed in liver and plasma of diabetic rats: CAT (from 15 days of experiment / 18 days post-STZ), SOD, GSH-Px and PON1 (from 30 days of experiment / 33 days post-STZ) and GSNP levels (from 30 days of experiment / 33 days post-STZ). Increases in the hepatic levels of PCO were observed from 30 days of experiment (33 days post-STZ) in diabetic animals. Regarding the glycative stress, increases in the circulating levels of AGE in diabetic animals were also observed after 30 days of experiment. Diabetic rats treated with yoghurt-enriched curcumin (DCUR) showed a significant improvement in all evaluated parameters, preventing both the loss of antioxidant defenses and the elevation in biomarkers of oxidative and glycative lesions, compared with the results of DYOG animals. The benefits observed with the curcumin treatment were very similar to the benefits promoted by the treatment of diabetic rats with insulin (DINS). These data corroborate the findings of previous studies in our laboratory and reinforce the capacity of curcumin to attenuate the oxidative stress in diabetic animals. The present study shows that curcumin in yoghurt is able to preserve the antioxidant defense systems (plasma and liver) of diabetic animals, regardless of the chronicity of DM, as well as prevents the oxidative changes of liver proteins and reduces lipoperoxydation. Preliminary evidences also suggest that curcumin in yoghurt is beneficial in attenuating the changes caused by the glycative stress. Further studies should be carried out with the aim of advance in the use of curcumin as a complementary therapy to antihyperglycemic drugs, attempting to attenuate the onset of the long-term complications of DM.