Tese
Hiperglicemia induz hiperalgesia mecânica e despolarização do potencial de repouso da membrana de neurônios nociceptivos primários: papel dos canais de potássio sensíveis ao ATP
Hyperglycemia induces mechanical hyperalgesia and depolarization of the resting membrane potential of primary nociceptive neurons: role of ATP-sensitive potassium channels
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Autor
Lima, Taís de Campos
Institución
Resumen
Introduction: Diabetes is a group of metabolic diseases characterized by hyperglycemia,
which is growing and relevant problem for public health. Chronic hyperglycemia eventually
results in the development of diabetic neuropathy, which often causes chronic pain, difficult
to treat. The mechanisms responsible for the development of painful diabetic neuropathy are
not well known, but some studies suggest that alterations in ion channels expressed by
nociceptive neurons might be involved. Objectives: To study the direct effect of
hyperglycemia on the resting membrane potential of primary nociceptive neurons and the
nociceptive mechanical threshold in rats. To investigate the involvement of potassium
channels sensitive to ATP (K+ATP) in this process. Material and methods: Variations in
membrane potential were recorded by confocal microscopy using the fluorescence variation
emitted by primary cultured neurons of the dorsal root ganglia in the presence of the
fluorescent indicator DiBAC4(3). It was tested the effect of different glucose concentrations,
insulin, the K+ATP channel blocker glibenclamide, and the K+ATP channel activator diazoxide.
The mechanical sensitivity threshold of rats treated in vivo with intraganglionar injection (L5)
of different concentrations of glucose, mannitol and diazoxide was evaluated using the
electronic von Frey test. Results: High glucose concentrations (300, 450 and 600 mg/dL)
induced depolarization of dorsal root ganglion neurons in culture in a concentrationdependent manner. Changes in resting membrane potential were not due to the addition of a
hyperosmotic solution, which was tested by the administration of an isosmotic glucose
solution (600 mg/dL). In vitro, insulin administration (1 μM) inhibited glucose-induced
depolarization as well as diazoxide (10 μM), a K+ATP channel openner. Glibenclamide (10
μM), a K+ATP channel blocker, caused depolarization of cultured neurons. Intraganglionar
injection (L5) of high concentrations of glucose, in vivo, induced a state of hyperalgesia
detected by a reduced mechanical threshold. Co-administration of diazoxide (10 μM)
inhibited glucose induced hyperalgesia. Injection of hyperosmotic solution of mannitol, which
is metabolically inert, did not cause changes in the mechanical threshold, indicating that
changes in osmolarity are not responsible for the effect of glucose in vivo. Conclusion:
Results suggest that closure K+ATP channels expressed in peripheral sensory neurons are
responsible for a direct glucose effect on nociceptive neurons and, therefore, might be
involved in the development of diabetic painful neuropathy. Since sulfonylureas (like
glibenclamide, for example) that act by blocking K+ATP are used to treat type 2 diabeticpatients, it is important to evaluate possible side effects of such drugs at primary sensory
neurons. Tese (Doutorado) Introdução: A diabetes é um grupo de doenças metabólicas caracterizado por hiperglicemia e
é um problema crescente e relevante de saúde pública. A hiperglicemia crônica resulta no
desenvolvimento de neuropatia diabética, que muitas vezes ocasiona dor crônica difícil de ser
tratada. Os mecanismos responsáveis pelo desenvolvimento de neuropatia diabética dolorosa
não são bem conhecidos, mas alguns estudos sugerem que alterações nos canais iônicos de
neurônios nociceptivos parecem estar envolvidas. Objetivos: Estudar o efeito direto da
hiperglicemia sobre o potencial de repouso de neurônios nociceptivos primários e sobre o
limiar mecânico nociceptivo, além de investigar o envolvimento dos canais de potássio
sensíveis ao ATP (K+ATP) nesses processos. Material e Métodos: Foram realizadas culturas
primárias de neurônios dos gânglios da raiz dorsal (GRD) de ratos adultos e as variações no
potencial de membrana foram registradas por microscopia confocal através da variação de
fluorescência emitida pelos neurônios na presença do indicador DiBAC4(3). Avaliou-se o
efeito da administração de glicose em diferentes concentrações, insulina, um bloqueador de
canais K+ATP, a glibenclamida, e um ativador de canais K+ATP, o diazóxido nos neurônios em
cultura. Também foi avaliado o limiar de sensibilidade mecânica de animais tratados in vivo
com injeção intraganglionar (L5) de diferentes concentrações de glicose, manitol e diazóxido,
utilizando o teste von Frey eletrônico. Resultados: Altas concentrações de glicose (300, 450 e
600 mg/dL) causaram despolarização de neurônios do gânglio da raiz dorsal em cultura de
maneira dependente de concentração, e essa alteração no potencial de repouso das células não
ocorreu devido a adição de uma solução hiperosmótica, o que foi comprovado com a
administração de uma solução isosmótica de glicose (600 mg/dL). In vitro, a administração
de insulina (1 µM) inibiu a despolarização induzida por glicose, assim como o diazóxido (10
µM), um ativador de canais K+ATP. Glibenclamida (10 µM), um bloqueador de canais K+ATP,
provocou despolarização dos neurônios em cultura assim como a glicose. A injeção de altas
concentrações de glicose por via intraganglionar (L5), in vivo, induziu um estado de
hiperalgesia nos animais. A injeção do ativador diazóxido (10 µM) aumentou o limiar de
sensibilidade mecânica que havia diminuido com a injeção de glicose. A injeção de solução
hiperosmótica de manitol, que é inerte metabolicamente, não provocou alterações no limiar
mecânico, indicando que alterações na osmolaridade não são responsáveis pelo efeito da
glicose in vivo. Conclusão: Em conclusão, esse estudo sugere que os canais K+ATP expressos
nos neurônios sensoriais periféricos podem estar envolvidos no desenvolvimento da
neuropatia diabética periférica. Como as sulfonilureias (como a glibenclamida, por exemplo),que agem bloqueando a abertura de canais K+ATP são usadas no tratamento de pacientes com
diabetes tipo 2, é muito importante avaliar os possíveis efeitos colaterais de tais drogas nos
neurônios sensoriais primários.