A produção de espécies reativas de oxigênio em resposta à suplementação de glutationa e ao exercício agudo (DIMITOS)

Produção de ROS em resposta à suplementação de glutationa:

Hoje, 387 milhões de pessoas em todo o mundo sofrem de DM2 e espera-se que esse número aumente para 592 milhões em 2035. O músculo esquelético é responsável por ~ 75% da captação total de glicose, tornando o músculo esquelético o tecido quantitativamente mais importante quando se trata de resistência à insulina (1). Tem sido sugerido que o estresse oxidativo pode representar um possível fator causal na fisiopatologia da resistência à insulina no músculo esquelético. A ligação entre ROS e resistência à insulina no músculo esquelético foi estabelecida in vitro e in vivo (2, 3), mas poucos estudos realmente mediram a produção de ROS no músculo esquelético de pacientes com DM2 (4-6). As mitocôndrias são uma fonte de ROS e também um dos principais alvos de dano oxidativo (7). O sistema de defesa mitocondrial contra o estresse oxidativo depende de antioxidantes endógenos. A glutationa (GSH) é o antioxidante endógeno mais abundante na célula e, portanto, um protetor crucial contra o estresse oxidativo e a resistência à insulina (8). Apoiando isso, os pacientes com DM2 têm um nível reduzido de GSH e um nível aumentado de GSH oxidado (GSSG) no plasma (9) e indivíduos resistentes à insulina têm uma produção aumentada de ROS mitocondrial, bem como uma relação GSH/GSSG reduzida em músculo esquelético em comparação com controles saudáveis ​​(3). Além disso, verificou-se que a infusão de 1 h de glutationa aumenta a captação de glicose em pacientes com DM2 em ~ 25% e melhora o ambiente redox, conforme refletido por um aumento da proporção GSH/GSSG no plasma; efeitos que não foram observados nos controles saudáveis ​​(10). O efeito da suplementação oral prolongada de GSH na sensibilidade à insulina do músculo esquelético e na produção mitocondrial de ROS em pacientes com DM2, até onde sabemos, nunca foi investigado.

Questões de pesquisa 1: A suplementação oral de GSH melhora a sensibilidade à insulina do músculo esquelético em pacientes com DM2 e controles saudáveis? E se sim, esse efeito pode estar ligado a um estado redox mais benéfico na célula muscular? Hipótese: A suplementação oral de GSH melhorará a sensibilidade à insulina do músculo esquelético em pacientes com DM2 e esse efeito estará relacionado a uma produção reduzida de ROS mitocondrial no músculo esquelético.

Produção de ROS em resposta ao exercício agudo:

O exercício agudo induz um aumento acentuado na transcrição do coativador-1α do receptor-γ ativado por proliferadores de peroxissoma (PGC-1α) (11) e, portanto, acredita-se que o PGC-1α desempenhe um papel fundamental na biogênese mitocondrial induzida por treinamento (12 ). A contração das células do músculo esquelético de rato aumenta a produção de ROS e a expressão do mRNA de PGC-1α, mas na presença de antioxidantes, a produção de ROS é reduzida e o aumento do mRNA de PGC-1α é abolido (13). Além disso, o exercício combinado com alopurinol (um inibidor da produção de ROS) atenua severamente a magnitude do aumento do mRNA de PGC-1α induzido pelo exercício em ratos, em comparação com o exercício sozinho (14). Esses achados sugerem que o PGC-1α, pelo menos em parte, é regulado por um mecanismo que envolve ROS. Além disso, foi sugerido que ROS regula PGC-1α via ativação da proteína quinase ativada por AMP (AMPK) (15). Curiosamente, indivíduos com resistência à insulina têm uma diminuição da atividade de AMPK estimulada pelo exercício, em comparação com controles magros (16, 17), o que pode explicar a biogênese mitocondrial induzida por treinamento atenuada observada em alguns pacientes com DM2 (5, 17, 18), mas nem todos (19). Se a produção de ROS está implicada em uma resposta de treinamento anormal não é conhecido. Nosso conhecimento atual de ROS em resposta ao exercício agudo é derivado de estudos em animais e células, e nenhum estudo, até onde sabemos, investigou a ligação entre ERO e a biogênese mitocondrial em pacientes com DM2 em resposta ao exercício agudo.

Questões de pesquisa 2: O aumento da produção de ROS induzida pelo exercício necessária para uma resposta de biogênese mitocondrial difere entre pacientes com DM2 e controles saudáveis? Em caso afirmativo, o exercício de baixa intensidade reduz a produção transitória de ROS e, portanto, resulta em uma maior resposta de biogênese mitocondrial em pacientes com DM2, em comparação com o exercício de alta intensidade? Hipótese: Considerando a condição patológica do músculo esquelético DM2 (i.e. alto nível crônico de ROS), é hipotetizado que uma intensidade de exercício mais baixa, levando a uma menor produção de ERO estimulada pelo exercício, é um estímulo mais ideal (ou seja, não muito alto) para a biogênese mitocondrial em pacientes com DM2.

Material e metodologia:

20 pacientes com DM2 (não dependentes de insulina) e 20 controles saudáveis ​​serão recrutados para o estudo. Os dois grupos serão pareados em idade, peso e consumo máximo de oxigênio (VO2 max).

Abordagem do estudo: O estudo é um estudo randomizado duplo-cego controlado por placebo.

A cada ida ao laboratório (exceto no dia da triagem), os sujeitos são solicitados a:

• Apresentar-se ao laboratório em jejum durante a noite
• Abster-se de álcool e atividade física 24 horas antes de cada dia de estudo.
• Repita a mesma dieta prescrita pelo questionário recordatório de 24 horas (os indivíduos também são solicitados a preencher um questionário de recordatório alimentar de 24 horas em seu primeiro comparecimento ao laboratório)

Triagem: Antes de os indivíduos serem incluídos no estudo, um exame clínico padrão será realizado, incluindo histórico médico, hemoglobina glicada (HbA1c) e ECG.

Se incluídos no estudo, os sujeitos passam por 3 dias experimentais antes e depois da intervenção.

Teste dia 1:

• Absorciometria de raios-X de dupla energia - varredura para medir a composição corporal,
• Teste de exercício incremental para determinar a intensidade do exercício que provoca a oxidação máxima de gordura (teste Fatmax)
• Teste de esforço incremental até a exaustão para determinação do VO2 máx.

Teste dia 2:

• Biópsias musculares do vasto lateral (basal, imediatamente após a cessação do exercício e após 90 min de recuperação)

• Testes de exercício agudo em bicicleta ergométrica a 70% do VO2 máx (intensidade moderada) ou a 50% do VO2 máx (baixa intensidade). Os dois testes de exercício serão pareados para quantidade total de trabalho (kJ).

  10 indivíduos com DM2 e 10 indivíduos de controle são randomizados para cada teste de exercício.

Teste dia 3:

• Medição da taxa metabólica de repouso pelo dossel (basal e durante o clamp)
• Teste de tolerância à glicose intravenosa
• Clamp euglicêmico hiperinsulinêmico

Após os dias experimentais, os indivíduos são randomizados para placebo ou suplementação de GSH e instruídos a consumir 1000 mg de GSH/dia ou placebo diariamente (2 comprimidos pela manhã e 2 comprimidos à noite) por 4 semanas.

Considerações estatísticas:

A comparação dos grupos ou das intervenções será realizada por meio do teste ANOVA de uma via ou de duas vias com medidas repetidas, conforme o caso. Com base na variação mostrada em estudos anteriores, um poder esperado de 80% e um nível de significância de P