949 resultados para CA2 HOMEOSTASIS
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PURPOSE: (i) To investigate whether pulsatility index (PI) and mean flow velocities (MFV) are altered in glaucoma patients. (ii) To evaluate the significance of PI in retrobulbar autoregulation capacity. METHODS: Patients with primary open-angle glaucoma (POAG; n = 49), normal tension glaucoma (NTG; n = 62) and healthy controls (n = 48) underwent colour Doppler imaging measurements of the retrobulbar vasculature. Kruskal-Wallis test was used to compare variables between the three diagnostic groups. Restricted cubic splines were used to determine nonlinearities between the resistive index (RI) and PI correlations. RESULTS: Mean flow velocities (MFV) were lower in both short posterior ciliary arteries (SCPA) and central retinal arteries (CRA) from the two glaucoma groups (p < 0.04 versus healthy controls). No differences were detected in RI or PI in any arteries of the three diagnostic groups (p > 0.08). In healthy individuals, correlations between RI and PI were linear in all arteries. In both POAG and NTG patients, CRA presented a nonlinear curve with a cutpoint at RI 0.77 (p < 0.001) and 0.61 (p = 0.03), respectively, above which the slope increased nearly five- and tenfold (POAG: 1.96 to 10.06; NTG: -0.46-4.06), respectively. A nonlinear correlation in the ophthalmic artery was only observed in NTG patients, with a cutpoint at RI 0.82 (p < 0.001), above which the slope increased from 3.47 to 14.03. CONCLUSIONS: Glaucoma patients do not present the linear relationships between RI and PI observed in healthy individuals. Their nonlinear relations may be indicative of an altered autoregulation and suggest a possible threshold RI could be determined above which autoregulatory disturbances become more relevant.
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Introduo: Em 2012, um comit internacional de peritos em diabetes aconselhou a hemoglobina glicada como teste de rastreio de intolerncia glicose e diabetes mellitus tipo 2 no adulto e em idade peditrica. O objetivo deste estudo foi avaliar a utilidade deste exame numa populao de crianas e adolescentes obesos, maioritariamente de etnia caucasiana. Material e Mtodos: Foram recrutados 226 doentes [ndice de massa corporal z-score 3,35 0,59, 90% caucasianos, 55% do sexo feminino, idade mediana de 12,3 (mbito: 8,9 17,6) anos] referenciados consulta de obesidade peditrica de um hospital tercirio, com critrios para rastreio de diabetes mellitus tipo 2. Situaes de hemoglobinopatia ou de alterao da sobrevida eritrocitria foram excludas. Todos os indivduos foram submetidos a uma prova de tolerncia glicose oral e medio da hemoglobina glicada. Resultados: Segundo a prova de tolerncia glicose oral, 13 (4,9%) eram pr-diabticos e nenhum diabtico. De acordo com a hemoglobina glicada, 32 seriam pr-diabticos (29 falsos-positivos) e um diabtico (falso positivo, sendo este, na realidade, apenas intolerante glicose). Por outro lado, 10 pr-diabticos no seriam identificados (falsos-negativos). A rea sob a curva receiver operator characteristic analysis da hemoglobina glicada foi 0,59 (IC 95% 0,40 - 0,78), confirmando a sua reduzida capacidade de discriminao para pr-diabetes. Mais promissoras foram as reas sob as curvas receiver operator characteristic analysis da glicemia em jejum (0,76; IC 95% 0,66 - 0,87), homeostasis model assessment for insulin resistance (0,77; IC 95% 0,64 - 0,90) e razo triglicerdeos: colesterol HDL (0,81; IC 95% 0,66 - 0,96). Discusso: Em Pediatria, particularmente em populaes maioritariamente caucasianas, a hemoglobina glicada parece ser uma m ferramenta para diagnstico de pr-diabetes. Concluso: Pelo exposto, parece-nos prematura a utilizao da hemoglobina glicada com fins diagnsticos at um maior nmero de estudos estar disponvel. O homeostasis model assessment for insulin resistance e a razo triglicerdeos :colesterol HDL demonstraram uma maior exatido diagnstica, podendo ser calculados com base numa amostra nica em jejum.
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An infrequent but devastating late complication of Fontan circulation is protein-losing enteropathy (PLE), which results from unbalanced lymphatic homeostasis. Surgical decompression of the thoracic duct by redirecting its drainage to the pulmonary venous atrium has been introduced recently as a possible treatment. This report describes a single-institution experience with this innovative procedure in 2 patients with failing Fontan circulation with PLE refractory to optimized medical therapy.
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Dissertao apresentada para obteno do Grau de Doutor em Biologia, na especialidade de Gentica Molecular, pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Cincias e Tecnologia
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Dissertao para a obteno do grau de doutor em Biologia pelo Instituto de Tecnologia Qumica e Biolgica. Universidade Nova de Lisboa.
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Dissertao para obteno do Grau de Mestre em Gentica Molecular e Biomedicina
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Dissertation to obtain a Master Degree in Molecular Genetics and Biomedicine at Faculty of Sciences and Technology,Universidade Nova de Lisboa
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Dissertation presented to obtain the Ph.D degree in Plant Physiology
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A hemoterapia moderna baseia-se na utilizao correcta dos diversos componentes sanguneos, associados a um maior controle de qualidade do sangue, o que a torna mais segura e, actualmente, muitos doentes sao beneficiados pois, a transfuso de componentes sanguineos, em situaoes vrias, est na linha da frente na manuteno da vida e em casos extremos, o ltimo recurso que salva vidas. A qualidade e a segurana nas transfuses de sangue so grandes preocupaes da rea mdica, autoridades de sade e doente1. O sangue obtido pelos Centros de Sangue provem de dadores voluntrios, dotados de uma enorme sensibilidade social, que periodicamente assumem uma postura benevola e altruista e consequentemente mantm os bancos de sangue providos de um produto imprescindivel no tratamento de diversas patologias. O produto final disponvel concentrado de eritrcitos (CEs), plasma e concentrado plaquetrio tem de assumir um carcter seguro e vivel de modo a que os riscos para o doente sejam diminutos2. O controlo de qualidade aplicado a todo o sangue doado realiza provas de conformidade nas unidades com especificaes previamente definidas, sendo a hmolise um dos parmetros importantes na avaliao da qualidade dos concentrados de eritrcitos, pois, pode ocasionar implicaes clinicas para o receptor. Para alm disso a avaliao da concentrao de hemoglobina (Hg) no sangue doado mostra-se um controlo imprescindivel que salvaguarda a qualidade e segurana do componente a transfundir3;4.At se obter um CE h todo um processo moroso e de responsabilidade vital. Todo o sangue obtido passa por vrias etapas fundamentais at obteno do componente pretendido (analise, produo e armazenamento). Os CEs obtidos quando armazenados, num ambiente de refrigerao, tm uma vida til de 42 dias. Aps este perodo, o sangue deve ser inutilizado por se verificar alteraes bioqumicas, biomecnicas, e imunolgicas nos CEs e por consequncia a sua instabilidade vital no que ao tratamento de patologias, para as quais este componente est indicado, diz respeito5. Foi realizado um estudo experimental com o objetivo de avaliar a contribuio da Anexina V na apoptose celular nos concentrados de eritrcitos, constatando a degradao dos mesmos ao longo de todo o perodo de armazenamento e validar o paradigma que a cincia preconiza: Os CEs aps os 42 dias armazenados, em condies especficas (2 a 6 centgrados), so inviaveis para transfundir6;7. A avaliao dos nveis de apoptose por citometria de fluxo geralmente realizada por mtodos que utilizam Anexina V como marcador vital, que se associa aos resduos de fosfatidilserina, externalizados no incio do processo apopttico. A Anexina V uma protena humana endgena dependente do io Ca+2, amplamente distribuda intracelularmente em altas concentraes na placenta e em concentraes mais baixas nos eritrcitos, plaquetas e moncitos. Apresenta como principal caracterstica a capacidade de se ligar fosfatidilserina, um fosfolipdo presente na camada interna da bicamada lipdica, que durante a apoptose celular translocada para a camada externa da membrana celular. A determinao da Anexina V normalmente utilizada para verificar se as clulas so viveis, apoptticas ou necrticas por meio de diferenas na integridade da membrana plasmtica. Assim, ao conjugar a Anexina V ao FITC (Isotiocianato de fluorescena) possvel identificar e quantificar as clulas apoptticas por citometria de fluxo7. Numa amostra de 15 CEs, a qual foi induzida a hemlise, verificou-se, por citometria de fluxo, que a viabilidade deste componente se desvanesce ao longo do tempo, confirmando assim que o tratamento, manuseamento e armazenamento do sangue compromete a vitalidade terapeutica deste insubstituivel produto vital.
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All life forms need to monitor carbon and energy availability to survive and this is especially true for plants which must integrate unavoidable environmental conditions with metabolism for cellular homeostasis maintenance. Sugars, in the heart of metabolism, are now recognized as crucial signaling molecules that translate those conditions. One such signal is trehalose 6- phosphate (T6P), a phosphorylated dimer of glucose molecules which levels correlate well with those of sucrose (Suc). Central integrators of stress and energy regulation include the conserved plant Snf1-related kinase1 (SnRK1) which respond to low cellular energy levels by up-regulating energy conserving and catabolic metabolism and down-regulating energy consuming processes. In 2009 T6P was shown to inhibit SnRK1. The in vitro inhibition of SnRK1 by T6P was confirmed in vivo through the observation that genes normally induced by SnRK1 were repressed by T6P and vice-versa, promoting growth processes. These observations provided a model for the regulation of growth by sugar.(...)
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Uma caraterstica comum a muitas doenas neurodegenerativas a formao de agregados proteicos e amilides, no que se designa a cascata amilode. O foco deste trabalho o estudo do homodmero S100A9 e do heterodmero S100A8/A9, duas das protenas da resposta neuroinflamatria, que se encontram elevadas na vizinhana de depsitos proteicos, nomeadamente na doena de Alzheimer. Estas protenas pertencem famlia das S100, que possuem dois domnios EF-hand de ligao a Ca2+, e ligam tambm cobre e zinco. Este estudo visa contribuir esclarecer se as protenas S100A8 e A100A9 estaro envolvidas na cascata de agregao amilide, por formao direta de agregados das S100, ou mediante a associao com ies metlicos, cuja disfuno caracterstica em doenas neurodegenerativas. O primeiro passo do trabalho consistiu em expressar e purificar a S100A9 e a S100A8/A9, optimizando o processo. Os estudos de estabilidade trmica na presena e ausncia de Ca2+, Cu2+ e Zn2+, revelaram que a S100A8/A9 termodinamicamente mais estvel que a S100A9. Os trs ies metlicos so destabilizadores da S100A9, diminuindo a sua estabilidade trmica. Para a estabilidade trmica da S100A8/A9 os mesmos ies no mostraram ter um efeito significativo, pelo que se sugere uma conformao diferente com o core hidrofbico mais blindado, aumentando a estabilidade. Realizaram-se tambm ensaios cinticos de agregao, que revelram que a S100A9 apresenta uma agregao heterognea, no dependente de nucleao na presena dos metais. No caso da S100A8/A9, os trs ies metlicos potenciam a agregao. Por fim, analisou-se a hiptese de S100A9 e S100A8/A9 como moduladores de agregao do pptido A1-42. O A1-42 mostrou ter influncia na agregao da S100A9 e da S100A8/A9, podendo estas protenas ser potenciadoras da agregao. Este trabalho revelou que a agregao das protenas em estudo influenciada e potenciada pela ligao dos ies metlicos, pelo que se sugere que estes tenham um papel crucial na formao de agregados de S100A8/A9 e de S100A9.
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RESUMO: As clulas eucariticas evoluram um sistema de sinalizao complexo que lhes permite responder aos sinais extracelulares e intracelulares. Desta forma, as vias de sinalizao so essenciais para a sobrevivncia da clula e do organismo, uma vez que regulam processos fundamentais, tais como o desenvolvimento, o crescimento, a imunidade, e a homeostase dos tecidos. A via de transduo de sinal Hedgehog (Hh) envolve o receptor Patched1 (Ptch1), que tem um efeito inibidor sobre a protena Smoothened (Smo) na ausncia dos seus ligandos, as protenas Sonic hedgehog (Shh). Estas protenas so reguladores fundamentais do desenvolvimento embrionrio, como ilustrado pelas malformaes drsticas observadas em embries humanos e de murganho com perturbaes da transduo de sinal da via Hh e que incluem polidactilia, defeitos craniofaciais e malformaes sseas. Igualmente importantes so as consequncias da ativao inapropriada da via de sinalizao Hh na formao de tumores. Curiosamente, os componentes desta via localizam-se nos clios primrios. Alm disso, demonstrou-se que esta localizao crucial para a sinalizao atravs da via Hh. Na presena dos ligandos, Ptch1 internalizado e destinado a degradao ou sequestrado num compartimento da clula de onde no pode desempenhar o seu papel inibitrio. A protena Arl13b uma pequena GTPase pertencente famlia Arf/Arl da superfamlia Ras de pequenas GTPases e foi implicada no sndrome de Joubert, uma ciliopatia caracterizada por ataxia congnita cerebelar, hipotonia, atrso mental e cardiopatia congnita. Murganhos deficientes para Arl13b, chamado hennin (hnn) morrem morrem prematuramente ao dia 13,5 de gestao (E13,5) e exibem anomalias morfolgicas nos clios que levam interrupo da sinalizao Hh. Alm disso, a Arl13b est diretamente envolvida na regulao da via Hh, controlando a localizao de vrios componentes desta via nos clios primrios. Neste trabalho, mostramos que a Arl13b se localiza em circular dorsal ruffles (CDRs), que so estruturas de actina envolvidas em macropinocitose e internalizao de recetores, e que regula a sua formao. Alm disso, aprofundmos o conhecimento do processo de ativao da via de sinalizao Hh, mostrando que as CDRs sequestram seletivamente e internalizam o recetor Ptch1. As CDRs formam-se minutos aps ativao da via por ligandos Shh ou pelo agonista de Smo SAG e continuam a ser formadas a partir da, sugerindo uma induo contnua da reorganizao do citoesqueleto de actina quando a via est ativada. Observmos ainda que a inibio da formao de CDRs atravs do silenciamento de WAVE1, uma protena necessria para a formao destas estruturas, resulta na diminuio da ativao da via de sinalizao Hh. Alm disso, o bloqueio da macropinocitose, que se segue ao fecho das CDRs, atravs do silenciamento de uma protena necessria para a ciso de macropinossomas, nomeadamente a protena BARS, tem um efeito semelhante. Estes resultados sugerem que as CDRs e a macropinocitose so necessrias para a ativao da via de sinalizao Hh e indicam que esta via de internalizao controla os nveis de sinal Hh. Durante o desenvolvimento, as clulas proliferativas dependem do clio primrio para a transduo de vrias vias de sinalizao. A via Hh induz a diferenciao do msculo cardaco. Por conseguinte, os murganhos deficientes na via de sinalizao Hh exibem uma variedade de defeitos de lateralidade, incluindo alterao do looping do corao, como pode ser visto em murganhos deficientes para Arl13b. Por conseguinte, investigmos o papel da Arl13b no desenvolvimento do corao. Mostramos que a Arl13b altamente expressa no corao de embries de murganho e de murganhos adultos ao nvel do mRNA e da protena. Alm disso, o perfil de distribuio da Arl13b no corao segue o dos clios primrios, que so essenciais para o desenvolvimento cardaco. Coraes de murganhos hnn no estadio E12,5 mostram um canal trio-ventricular aberto, espessamento da camada compacta ventricular e aumento do ndice mittico no ventrculo esquerdo. Alm disso, um atraso de 1 a 2 dias no desenvolvimento observado em coraes de murganhos hnn, quando comparados com controlos selvagens no estadio E13,5. Assim, estes resultados sugerem que a Arl13b necessria para o desenvolvimento embrionrio do corao e que defeitos cardacos podem contribuir para a letalidade embrionria de murganhos hnn. Em suma, foi estabelecido um novo mecanismo para a regulao dos nveis de superfcie do recetor Ptch1, que envolve a remodelao do citoesqueleto de actina e a formao de CDRs aps a ativao da via de sinalizao Hh. Este mecanismo permite um feedback negativo que evita a represso excessiva da via atravs da remoo de Ptch1 da superfcie da clula. Alm disso, determinou-se que uma mutao de perda de funo na Arl13b causa defeitos cardacos durante o desenvolvimento, possivelmente relacionados com a associao dos defeitos em clios primrios e na sinalizao Hh, existentes em murganhos deficientes para Arl13b. A via de sinalizao Hh tem tido um papel central entre as vias de sinalizao, uma vez que a sua regulao crucial para o funcionamento apropriada da clula. Assim, a descoberta de um novo mecanismo de trfego atravs de macropinocitose e CDRs que controla a ativao e represso da via de sinalizao Hh traz novas perspetivas de como esta via pode ser regulada e pode ainda conduzir identificao de novos alvos e estratgias teraputicas. --------------------ABSTRACT: Eukaryotic cells have evolved a complex signaling system that allows them to respond to extracellular and intracellular cues. Signaling pathways are essential for cell and organism survival, since they regulate fundamental processes such as development, growth, immunity, and tissue homeostasis. The Hedgehog (Hh) pathway of signal transduction involves the receptor Patched1 (Ptch1), which has an inhibitory effect on Smoothened (Smo) in the absence of its ligands, the Sonic hedgehog (Shh) proteins. These proteins are fundamental regulators of embryonic development, as illustrated by the dramatic malformations seen in human and mouse embryos with perturbed Hh signal transduction that include polydactyly, craniofacial defects and skeletal malformations. Equally important are the consequences of inappropriate activation of the Hh signaling response in tumor formation. Interestingly, the components of this pathway localize to primary cilia. Moreover, it has been shown that this localization is crucial for Hh signaling. However, in the presence of the ligands, Ptch1 is internalized and destined for degradation or sequestered in a cell compartment where it no longer can play its inhibitory role. ADP-ribosylation factor-like (Arl) 13b, a small GTPase belonging to Arf/Arl family of the Ras superfamily of small GTPases has been implicated in Joubert syndrome, a ciliopathy characterized by congenital cerebellar ataxia, hypotonia, intellectual disability and congenital heart disease. Arl13b-deficient mice, called hennin (hnn) die at embryonic day 13.5 (E13.5) and display morphological abnormalities in primary cilia that lead to the disruption of Hh signaling. Furthermore, Arl13b is directly involved in the regulation of Hh signaling by controlling the localization of several components of this pathway to primary cilia. Here, we show that Arl13b localizes to and regulates the formation of circular dorsal rufles (CDRs), which are actin-basedstructures known to be involved in macropinocytosis and receptor internalization. Additionally, we extended the knowledge of the Hh signaling activation process by showing that CDRs selectively sequester and internalize Ptch1 receptors. CDRs are formed minutes after Hh activation by Shh ligands or the Smo agonist SAG and keep being formed thereafter, suggesting a continuous induction of actin reorganization when the pathway is switched on. Importantly, we observed that disruption of CDRs by silencing WAVE1, a protein required for CDR formation, results in down-regulation of Hh signaling activation. Moreover, the blockade of macropinocytosis, which follows CDR closure, through silencing of a protein necessary for the fission of macropinosomes, namely BARS has a similar effect. These results suggest that CDRs and macropinocytosis are necessary for activation of Hh signaling and indicate that this pathway of internalization controls Hh signal levels. During development, proliferating cells rely on the primary cilium for the transduction of several signaling pathways. Hh induces the differentiation of cardiac muscle. Accordingly, Hh-deficient mice display a variety of laterality defects, including alteration of heart looping, as seen in Arl13b-deficient mice. Therefore, we investigated the role of Arl13b in heart development. We show that Arl13b is highly expressed in the heart of both embryonic and adult mice at mRNA and protein levels. Also, Arl13b localization profile mimics that of primary cilia, which have been shown to be essential to early heart development. E12.5 hnn hearts show an open atrioventricular channel, increased thickening of the ventricular compact layer and increased mitotic index in the left ventricle. Moreover, a delay of 1 to 2 days in development is observed in hnn hearts, when compared to wild-type controls at E13.5. Hence, these results suggest that Arl13b is necessary for embryonic heart development and that cardiac defects might contribute to the embryonic lethality of hnn mice. Altogether, we established a novel mechanism for the regulation of Ptch1 surface levels, involving cytoskeleton remodeling and CDR formation upon Hh signaling activation. This mechanism allows a negative feedback loop that prevents excessive repression of the pathway by removing Ptch1 from the cell surface. Additionally, we determined that the Arl13b loss-offunction mutation causes cardiac defects during development, possibly related to the associated ciliary and Hh signaling defects found in Arl13b-deficient mice. Hh signaling has taken a center stage among the signaling pathways since its regulation is crucial for the appropriate output and function of the cell. Hence, the finding of a novel trafficking mechanism through CDRs and macropinocytosis that controls Hh signaling activation and repression brings new insights to how this pathway can be regulated and can lead to the discovery of novel therapeutic targets and strategies.
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Many conditions are associated with hyperglycemia in preterm neonates because they are very susceptible to changes in carbohydrate homeostasis. The purpose of this study was to evaluate the occurrence of hyperglycemia in preterm infants undergoing glucose infusion during the first week of life, and to enumerate the main variables predictive of hyperglycemia. This prospective study (during 1994) included 40 preterm neonates (gestational age <37 weeks); 511 determinations of glycemic status were made in these infants (average 12.8/infant), classified by gestational age, birth weight, glucose infusion rate and clinical status at the time of determination (based on clinical and laboratory parameters). The clinical status was classified as stable or unstable, as an indication of the stability or instability of the mechanisms governing glucose homeostasis at the time of determination of blood glucose; 59 episodes of hyperglycemia (11.5%) were identified. A case-control study was used (case = hyperglycemia; control = normoglycemia) to derive a model for predicting glycemia. The risk factors considered were gestational age (<=31 vs. >31 weeks), birth weight (<=1500 vs. >1500 g), glucose infusion rate (<=6 vs. >6 mg/kg/min) and clinical status (stable vs. unstable). Multivariate analysis by logistic regression gave the following mathematical model for predicting the probability of hyperglycemia: 1/exp{-3.1437 + 0.5819(GA) + 0.9234(GIR) + 1.0978(Clinical status)} The main predictive variables in our study, in increasing order of importance, were gestational age, glucose infusion rate and, the clinical status (stable or unstable) of the preterm newborn infant. The probability of hyperglycemia ranged from 4.1% to 36.9%.
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Nutrition is essential for maintenance of physiologic homeostasis and growth. Hypermetabolic states lead to a depletion of body stores, with decreased immunocompetence and increased morbidity and mortality. The purpose of this paper is to provide an update regarding the provision of appropriate nutrition for the pediatric surgical patient, emphasizing the preoperative and postoperative periods. Modern nutritional support for the surgical patient comprises numerous stages, including assessment of nutritional status, nutritional requirements, and nutritional therapy. Nutritional assessment is performed utilizing the clinical history, clinical examination, anthropometry, and biochemical evaluation. Anthropometric parameters include body weight, height, arm and head circumference, and skinfold thickness measurements. The biochemical evaluation is conducted using determinations of plasma levels of proteins, including album, pre-albumin, transferrin, and retinol-binding protein. These parameters are subject to error and are influenced by the rapid changes in body composition in the peri-operative period. Nutritional therapy includes enteral and/or parenteral nutrition. Enteral feeding is the first choice for nutritional therapy. If enteral feeding is not indicated, parenteral nutrition must be utilized. In all cases, an individualized, adequate diet (enteral formula or parenteral solution) is obligatory to decrease the occurrence of overfeeding and its undesirable consequences.
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RESUMO: Na sociedade contempornea a diabetes tipo 2 e a obesidade esto a aumentar exponencialmente, representando um grave problema de sade pblica. De acordo com a IDF A diabetes e a obesidade so o principal problema de sade pblica do sculo XXI. Para alm destas duas patologias, a prevalncia de esteatose heptica no-alcolica (NAFLD), entre a populao obesa e diabtica, de cerca de 90%. O aumento da obesidade, diabetes e NAFLD tem uma forte correlao com o aumento do consumo de gorduras e acares, acompanhado de um decrscimo acentuado da actividade fsica. A obesidade, diabetes e NAFLD tem sido escrupolosamente investigada mas as teraputicas disponveis continuam a ser muito limitadas. Tendo em conta o nmero crescente e alarmante de obesos e diabticos o conhecimento detalhado da patofisiologia da obesidade, diabetes e NAFLD, tendo em vista a necessidade extrema de desenvolvimento de novas estratgias teraputicas, da mais elevada urgncia. O fgado reconhecido como um orgo primordial no controlo da homeostase. No estado ps-prandial, o fgado converte a glucose em glicognio e lpidos. Em contraste, no estado de jejum, o fgado promove a produo de glucose. Sistemas neuronais e hormonais, bem como o estado metablico do fgado, controlam de forma muito precisa a alternncia entre os diferentes substratos metablicos, dependente do estado prandial. A insulina tem um papel central no controlo do metabolismo energtico no fgado; se, por um lado, inibe a produo heptica de glucose e corpos cetnicos, por outro, promove a gliclise e a lipognese. O metabolismo energtico no fgado tambm regulado por vrios factores de transcrio e co-reguladores que, por sua vez, so regulados pela insulina, glucagina e outras hormonas metablicas. Em conjunto, todos estes factores e reguladores vo controlar de forma muito estreita a gluconeognese, a -oxidao e a lipognese, no fgado. Para alm dos j conhecidos reguladores do metabolismo heptico, novas molculas tm sido estudadas como tendo um papel fundamental na regulao do metabolismo energtico no fgado. Qualquer desequilbrio no metabolismo heptico vai contribuir para a insulino-resistncia, NAFLD e diabetes tipo 2. O principal objectivo do trabalho de investigao aqui apresentado o contributo para o estudo detalhado da patognese da diabetes e obesidade, num contexto de dietas ricas em acares e gorduras, e com a perspectiva de explorar novas estratgias teraputicas. Os objectivos especficos deste trabalho eram: primeiro, determinar se o tratamento com glutationo (GSH) e xido ntrico (NO) era suficiente para melhorar a insulino-resistncia associada ao elevado consumo de sacarose; segundo, determinar o papel da Rho-kinase 1 (ROCK1) na regulao do metabolismo heptico da glucose e dos lpidos; e terceiro, estudar o efeito do metilsulfonilmetano (MSM) em doenas metablicas associadas obesidade. Na primeira parte deste trabalho de investigao foram utilizados ratos Wistar machos sujeitos a uma dieta rica em sacarose (HS). Tal como esperado, estes animais apresentavam insulino-resistncia e hiperinsulinmia. A dieta HS levou ao aumento dos nveis hepticos de NO e ao decrscimo dos nveis de GSH no fgado. Em jejum, a administrao intraportal de GSH e NO, a animais saudveis promoveu um aumento significativo da sensibilidade insulina. Tambm nestes animais, a administrao intravenosa de S-nitrosotiis, compostos orgnicos que contm um grupo nitroso acoplado a um tomo de enxofre de um tiol, promoveu o aumento significativo da sensibilidade insulina. Pelo contrrio, em animais sujeitos dieta HS, as doses padro de GSH + NO e de S-nitrosotiis no conseguiram promover o aumento da sensibilidade insulina. No entanto, ao aumentar a dose de S-nitrosotiis administrados por via intravenosa, foi possvel observar o aumento da sensibilidade insulina dependente da dose, indicando um possvel papel dos S-nitrosotiis como sensibilizadores de insulina. O estudo detalhado do papel dos S-nitrosotiis na via de sinalizao da insulina revelou que h um aumento da fosforilao do receptor da insulina (IR) e da protena cinase B (Akt), sugerindo um efeito dos S-nitrosotiis nesta via de sinalizao. Os resultados apresentados nesta primeira parte sugerem que os S-nitrosotiis promovem a correcta aco da insulina, podendo vir a ser importantes alvos teraputicos. Na segunda parte deste trabalho de investigao utilizmos murganhos, com uma deleco especfica da ROCK1 no fgado, e sujeitos a uma dieta rica em lpidos (HFD). Foi possvel concluir que a ausncia da ROCK1 no fgado previne a obesidade, melhora a sensibilidade insulina e protege contra a esteatose heptica. A ausncia de ROCK1 no fgado levou a um decrscimo significativo da expresso gnica de genes associados lipognese, com uma diminuio acentuada do fluxo metablico associado a esta via. Pelo contrrio, a sobreexpresso de ROCK1, exclusivamente no fgado, promove a insulino-resistncia e a esteatose heptica no contexto de obesidade induzida pela dieta. Para alm disto, a deleco da ROCK1 no fgado de animais obesos e diabticos, os murganhos deficientes em leptina, corroborou os dados obtidos no primeiro modelo animal, com a franca melhoria da hiperglicmia, hiperinsulinmia e esteatose heptica. Os dados que compem esta parte do trabalho de investigao sugerem que a ROCK1 tem um papel crucial na regulao do metabolismo lipdico. Na terceira e ltima parte deste trabalho de investigao foi investigado o efeito do composto metilsulfunilmetano (MSM), um composto organosulfrico naturalmente presente em plantas e utilizado tambm como suplemento diettico, em murganhos obesos e insulino-resistentes, por exposio a uma dieta rica em lpidos (DIO). O tratamento com MSM melhorou a insulino-resistncia e protegeu contra a esteatose heptica. O contedo heptico em triglicridos e colesterol tambm diminuu de forma significativa nos animais DIO sujeitos ao tratamento com MSM, bem como a expresso gnica associada lipognese. Para alm disto, o tratamento com MSM levou a uma diminuio da expresso gnica associada inflamao. De realar que o tratamento com MSM levou a uma melhoria do perfil hematopoitico destes animais, tanto na medula ssea como no sangue. Para comprovar o efeito benfico do MSM na obesidade e insulino-resistncia utilizmos murganhos deficientes no receptor da leptina, e por isso obesos e diabticos, tendo observado um perfil semelhante ao obtido para murganhos sujeitos a uma dieta rica em lpidos e tratados com MSM. Conclumos, atravs dos dados recolhidos, que o MSM como suplemento pode ter efeitos benficos na hiperinsulinmia, insulino-resistncia e inflamao que caracterizam a diabetes tipo 2. Em resumo, os dados obtidos neste trabalho de investigao mostram que os S-nitrosotiis podem ter um papel importante como sensibilizadores da insulina, promovendo um aumento da sensibilidade insulina num contexto de dietas ricas em sacarose. Para alm disto, estudos in vitro, sugerem que os S-nitrosotiis regulam, especificamente, a via de sinalizao da insulina. Este trabalho teve tambm como objectivo o estudo da ROCK1 como regulador do metabolismo da glucose e dos lpidos no fgado. Atravs do estudo de animais com uma deleco ou uma sobreexpresso da ROCK1 no fgado mostrou-se que esta tem um papel crucial na patognese da obesidade e diabetes tipo 2, especificamente atravs do controlo da lipognese de novo. Finalmente, foi tambm objectivo deste trabalho, explorar o efeito do MSM em animais DIO e deficientes em leptina. O tratamento com MSM protege de forma evidente contra a obesidade e insulino-resistncia, com especial enfse para a capacidade que esta molcula demonstrou ter na proteco contra a inflamao. Em conjunto os vrios estudos aqui apresentados mostram que tanto os S-nitrosotiis como a ROCK1 tm um papel na patognese da obesidade e diabetes tipo 2 e que a utilizao de MSM como suplemento s teraputicas convencionais pode ter um papel no tratamentos de doenas metablicas.-------------------------------ABSTRACT: In modern western societies type 2 diabetes and obesity are increasing exponentially, representing a somber public concern. According to the International Diabetes Federation (IDF) Diabetes and Obesity are the biggest public health challenges of the 21st century. Aside from these the prevalence of nonalcoholic fatty liver disease (NAFLD), among the diabetic and obese population, is as high as 90%. It is now well established that the increase in obesity, diabetes and NAFLD strongly correlates with an increase in fat and sugar intake in our diet, alongside physical inactivity. The pathogenesis of obesity, diabetes and NAFLD has been thoroughly studied but the treatment options available are still narrow. Considering the alarming number in the obese and diabetic population the complete understanding of the pathogenesis, keeping in mind that new therapeutic strategies need to be attained, is of the highest urgency. The liver has been well established as a fundamental organ in regulating whole-body homeostasis. In the fed state the liver converts the glucose into glycogen and lipids. Conversely, in the fasted state, glucose will be produced in the liver. Neuronal and hormonal systems, as well as the hepatic metabolic states, tightly control the fast to fed switch in metabolic fuels. Insulin has a central role in controlling hepatic energy metabolism, by suppressing glucose production and ketogenesis, while stimulating glycolysis and lipogenesis. Liver energy metabolism is also regulated by various transcription factors and coregulators that are, in turn, regulated by insulin, glucagon and other metabolic hormones. Together, these regulators will act to control gluconeogenesis, -oxidation and lipogenesis in the liver. Aside from the well-established regulators of liver energy metabolism new molecules are being studied has having a role in regulating hepatic metabolism. Any imbalance in the liver energy metabolism is a major contributor to insulin resistance, NAFLD and type 2 diabetes. The overall goal of this research work was to contribute to the understanding of the pathogenesis of diabetes and obesity, on a setting of high-sucrose and high-fat diets, and to explore potential therapeutic options. The specific aims were: first, to determine if treatment with glutathione (GSH) and nitric oxide (NO) was sufficient to ameliorate insulin resistance induced by high-sucrose feeding; second, to determine the physiological role of rho-kinase 1 (ROCK1) in regulating hepatic and lipid metabolism; and third, to study the effect of methylsulfonylmethane (MSM) on obesity-linked metabolic disorders. In the first part of this research work we used male Wistar rats fed a high-sucrose (HS) diet. As expected, rats fed a HS diet were insulin resistant and hyperinsulinemic. HS feeding increased hepatic levels of NO, while decreasing GSH. In fasted healthy animals administration of both GSH and NO, to the liver, was able to increase insulin sensitivity. Intravenous administration of S-nitrosothiols, organic compounds containing a nitroso group attached to the sulfur atom of a thiol, in fasted control animals also increased insulin sensitivity. Under HS feeding the standard doses of GSH + NO and S-nitrosothiols were unable to promote an increase in insulin sensitivity. However, the intravenous administration of increasing concentrations of S-nitrosothiols was able to restore insulin sensitivity, suggesting that S-nitrosothiols have an insulin sensitizing effect. Investigation of the effect of S-nitrosothiols on the insulin signaling pathway showed increased phosphorylation of the insulin receptor (IR) and protein kinase B (Akt), suggesting that S-nitrosothiols may have an effect on the insulin signaling pathway. Together, these data showed that S-nitrosothiols promote normal insulin action, suggesting that they may act as potential pharmacological tools. In the second part of this research work we used liver-specific ROCK1 knockout mice fed a high-fat (HF) diet. Liver-specific deletion of ROCK1 prevented obesity, improved insulin sensitivity and protected against hepatic steatosis. Deficiency of ROCK1 in the liver caused a significant decrease in the gene expression of lipogenesis associated gene, ultimately leading to decreased lipogenesis. Contrariwise, ROCK1 overexpression in the liver promoted insulin resistance and hepatic steatosis in diet-induced obesity. Furthermore, liver-specific deletion of ROCK1 in obese and diabetic mice, the leptin-deficient mice, improved the typical hyperglycemia, hyperinsulinemia and liver steatosis. Together, these data identify ROCK1 as a crucial regulator of lipid metabolism. In the third and final part of this research work we investigated the effect of MSM, an organosulfur compound naturally found in plants and used as a dietary supplement, on diet-induced obese (DIO) and insulin resistant mice. MSM treatment ameliorated insulin resistance and protected against hepatosteatosis. Hepatic content in triglycerides and cholesterol was significantly decreased by MSM treatment, as well as lipogenesis associated gene expression. Furthermore, MSM treated mice had decreased inflammation associated gene expression in the liver. Importantly, FACS analysis showed that MSM treatment rescued the inflammatory hematopoietic phenotype of DIO mice in the bone marrow and the peripheral blood. Moreover, MSM treatment of the obese and diabetic mice, the leptin-deficient mice, resulted in similar effects as the ones observed for DIO mice. Collectively, these data suggest that MSM supplementation has a beneficial effect on hyperinsulinemia, insulin resistance and inflammation, which are often found in type 2 diabetes. In conclusion, this research work showed that S-nitrosothiols may play a role as insulin sensitizers, restoring insulin sensitivity in a setting of high-sucrose induced insulin resistance. Furthermore, in vitro studies suggest that S-nitrosothiols specifically regulate the insulin signaling pathway. This research work also investigated the role of hepatic ROCK1 in regulation of glucose and lipid metabolism. Using liver-specific ROCK 1 knockout and ROCK1 overexpressing mice it was shown that ROCK1 plays a role in the pathogenesis of obesity and type 2 diabetes, specifically through regulation of the de novo lipogenesis pathway. Finally, this research work aimed to explore the effect of MSM in DIO and leptin receptor-deficient mice. MSM strongly protects against obesity and insulin resistance, moreover showed a robust ability to decrease inflammation. Together, the individual studies that compose this dissertation showed that S-nitrosothiols and ROCK1 play a role in the pathogenesis of obesity and type 2 diabetes and that MSM supplementation may have a role in the treatment of metabolic disorders.
