Efeitos da co-administração de metformina e licopeno sobre as alterações metabólicas e estresse glico-oxidativo no diabetes mellitus

Abstract

O diabetes mellitus (DM) é uma síndrome metabólica crônica caracterizada por deficiência na produção pancreática de insulina e/ou prejuízos em suas ações teciduais, culminando principalmente em hiperglicemia. A manutenção da hiperglicemia por longos períodos é um dos principais fatores envolvidos no estabelecimento e manutenção do estresse glico-oxidativo, o qual está implicado no desenvolvimento das complicações micro e macrovasculares do DM, resultando em morbidade e mortalidade significativas. A metformina tem sido um dos principais agentes antidiabéticos orais utilizados para o tratamento do DM; entretanto, é crescente o interesse no uso de produtos naturais como terapia complementar, seja por seus benefícios aditivos aos efeitos da terapia clássica, seja pelo potencial antioxidante. O licopeno é um carotenoide encontrado em diversos vegetais, em especial tomates frescos e seus derivados. Diversos estudos vêm demonstrando vários benefícios atribuídos ao licopeno: redução da glicemia, dislipidemia, inflamação e em biomarcadores relacionados ao estresse glico-oxidativo. Diante do exposto, o licopeno surge como uma opção terapêutica complementar interessante aos fármacos já utilizados no tratamento do DM. O objetivo deste estudo é investigar o potencial antidiabético do iogurte enriquecido com metformina ou licopeno, isolados ou co-administrados, em ratos diabéticos, avaliando parâmetros fisiológicos, bioquímicos, marcadores do estresse glico-oxidativo e potencial antioxidante. Ratos Wistar machos, normais ou diabéticos (indução com 40 mg/kg de estreptozotocina) foram tratados com iogurte, insulina (4U/animal, subcutânea), 250 mg/kg de metformina em iogurte, 45 mg/kg de licopeno em iogurte, 250 mg/kg de metformina + 45 mg/kg de licopeno em iogurte. Os tratamentos foram realizados durante 30 dias. Foram analisados: (i) parâmetros fisiológicos: peso corporal, ingestão alimentar, ingestão hídrica e volume urinário; massas de tecidos adiposos (retroperitoneal e epididimal); massas de tecidos musculares (EDL e soleus) (ii) parâmetros bioquímicos: glicemia, colesterol, HDL-colesterol, triacilgliceróis, alanina aminotransferase (ALT), teste de tolerância à glicose oral (TTGO); (iii) biomarcadores relacionados ao estresse glico-oxidativo no plasma, fígado e rim: substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS), proteínas carboniladas (PCO), produtos finais de glicação avançada (AGEs fluorescentes); (iv) atividades de enzimas antioxidantes: paraoxonase 1 (PON 1; plasma), superóxido dismutase (SOD; fígado e rim), catalase (CAT; fígado e rim), glutationa peroxidase (GSH-Px; fígado e rim), glutationa redutase (GSH-Rd; fígado e rim), níveis dos grupos tióis não proteicos (fígado e rim). Animais diabéticos controles, tratados com iogurte, apresentaram piora em todos os parâmetros analisados, bem como estabelecimento de estresse glico-oxidativo e intolerância à glicose. Porém, observou-se a instalação de um mecanismo compensatório ao estresse oxidativo em fígado e rim destes animais, com aumentos nas atividades das enzimas GSH-Px e GSH-Rd. O tratamento de ratos diabéticos com insulina foi eficaz na melhoria de todos os parâmetros analisados. Os tratamentos de ratos diabéticos com metformina ou com licopeno incorporados em iogurte, isoladamente, promoveram melhoras significativas em quase todos os parâmetros alterados no DM experimental. O tratamento com a associação metformina + licopeno em iogurte também foi benéfico frente aos parâmetros analisados, com destaque para a promoção de redução aditiva na glicemia, triacilgliceróis, colesterol total, ALT, TBARS (rim e plasma), PCO (rim e fígado), AGEs fluorescentes (plasma e fígado), e aumento nas atividades de SOD (fígado e rim), CAT (fígado e rim) e PON 1 (plasma). O tratamento de ratos diabéticos com a terapia combinada metformina + licopeno em iogurte promove uma diversidade de efeitos benéficos em biomarcadores relacionados ao estresse glico-oxidativo, surgindo como uma opção promissora não somente no controle da glicemia mas também na atenuação ou até mesmo prevenção das complicações do DM, especialmente em fígado e rins.

Diabetes mellitus (DM) is a chronic metabolic syndrome characterized by pancreatic deficiency in the insulin production and/or impairments in its actions, culminating in hyperglycemia. The maintenance of hyperglycemia for long periods is one main factor involved in the onset and maintenance of glycoxidative stress, and it is implicated in the development of micro and macrovascular complications of DM, which result in significant morbidity and mortality. Metformin has been the main oral antidiabetic agent used for the treatment of DM; however, there is a growing interest in the use of natural products as complementary therapy, either because of its additive benefits to the effects of classical therapy or for its antioxidant potential. Lycopene is a carotenoid found in many vegetables, especially fresh tomatoes and their derivatives. Many studies have shown the several benefits attributed to lycopene: reduction of glycemia, dyslipidemia, inflammation, and biomarkers related to glycoxidative stress. In view of this, lycopene has appearing as an interesting complementary therapeutic option to drugs already used for the treatment of DM. The objective of this study was to investigate the antidiabetic potential of yoghurt enriched with metformin or lycopene, isolated or co-administered, in diabetic rats, evaluating physiological, biochemical parameters, biomarkers of oxidative damage, and antioxidant defenses. Male Wistar, normal or diabetic rats (induction with 40 mg/kg streptozotocin) were treated with yoghurt, insulin (4U/animal, subcutaneous), 250 mg/kg metformin in yoghurt, 45 mg/kg lycopene in yoghurt, 250 mg/kg metformin + 45 mg/kg lycopene in yoghurt. The treatments were performed for 30 days. The following parameters were analyzed: (i) physiological parameters: body weight, food intake, water intake, and urinary volume; weights of adipose tissues (retroperitoneal and epididymal) and skeletal muscles (EDL and soleus); (ii) biochemical parameters: glycemia, cholesterol, HDL-cholesterol, triacylglycerols, alanine aminotransferase (ALT), oral glucose tolerance test (OGTT); (iii) biomarkers related to glycoxidative stress in plasma, liver and kidney: thiobarbituric acid reactive substances (TBARS), carbonyl proteins groups (PCO), advanced glycation end products (fluorescent AGEs); (iv) activities of antioxidant enzymes: paraoxonase 1 (PON 1; plasma), superoxide dismutase (SOD; liver and kidney), catalase (CAT; liver and kidney), glutathione peroxidase (GSH-Px; liver and kidney), glutathione reductase (GSH-Rd; liver and kidney), non protein thiol groups (liver and kidney). Control, diabetic animals treated with yoghurt presented a worsening in all parameters analyzed, as well as establishment of glycoxidative stress and glucose intolerance. However, it was observed the onset of a compensatory mechanism against oxidative in liver and kidney of these animals, with increases in the activities of GSH-Px and GSH-Rd. The treatment of diabetic rats with insulin was effective in promoting improvements in all studied parameters. The treatments of diabetic rats with metformin or with lycopene incorporated into yoghurt, alone, promoted significant improvements in almost all altered parameters in the experimental DM. The treatment with the combination of metformin + lycopene into yoghurt had beneficial effects in various parameters, mainly promoting further effects on the reduction of glycemia, triacylglycerols, total cholesterol, ALT, TBARS (kidney and plasma), PCO (kidney and liver), fluorescent AGEs (plasma and liver), and increased the activities of antioxidant enzymes SOD (liver and kidney), CAT (liver and kidney) and PON 1 (plasma). The treatment of diabetic rats with the combined therapy metformin + lycopene into yoghurt promoted a wide range of beneficial effects on biomarkers related to glycoxidative stress, therefore appearing as a promising option not only for the glycemic control but also for the attenuation or even prevention of DM complications, mainly in liver and kidneys.