Repercussões intergeracionais da vitamina D combinada à insulina em ratas com diabete pré-gestacional

Contexto: O diabetes é considerado uma das principais epidemias globais do século XXI, representando um problema significativo de saúde pública. Embora a vitamina D tenha sido investigada como um potencial agente terapêutico para essa doença, nenhuma revisão sistemática e metanálise avaliou de forma abrangente seus efeitos na homeostase da glicose em ratos diabéticos. Objetivo: Determinar se o tratamento com vitamina D influencia a homeostase da glicose em ratos machos e fêmeas hiperglicêmicos. Fontes de dados: Foi realizada uma busca sistemática na literatura nas bases de dados PubMed, EMBASE, Web of Science e CINAHL. Extração de dados: As características dos estudos, incluindo desenho do estudo, população, intervenção, desfecho e risco de viés, foram analisadas. Análise de dados: Seis estudos experimentais foram incluídos em uma revisão sistemática e metanálise quantitativa. Investigações em humanos são limitadas por variáveis não controladas, incluindo nutrição, genética e questões éticas. Portanto, o uso de modelos animais para estudar doenças humanas faz parte da pesquisa pré-clínica. A suplementação com vitamina D reduziu os níveis de glicose no sangue e aumentou os níveis de insulina circulante em ratos diabéticos em comparação com os controles não tratados. Não foram observados efeitos da suplementação de vitamina D em ratos diabéticos nos índices HOMA-IR, TyG ou QUICKI, em comparação com os controles não tratados. As análises de meta-regressão não mostraram efeitos de diferentes períodos de intervenção e doses de vitamina D nos níveis de glicose no sangue em ratos diabéticos que receberam vitamina D. Conclusão: A suplementação de vitamina D aumenta efetivamente os níveis de insulina circulante e reduz os níveis de glicose no sangue em ratos diabéticos, o que sugere um efeito protetor relevante nas células beta-pancreáticas. No entanto, essas melhorias metabólicas não foram suficientes para reverter a resistência sistêmica à insulina, conforme determinado pelos índices HOMA-IR e QUICKI.

Resumo (inglês)

Context: Diabetes is considered one of the major global epidemics of the 21st century, posing a significant public health problem. Although vitamin D has been investigated as a potential therapeutic agent for this disease, no systematic review and meta-analysis have yet comprehensively assessed its effects on glucose homeostasis in diabetic rats. Objective: To determine whether treatment with vitamin D influences glucose homeostasis in hyperglycemic male and female rats. Data Sources: A systematic literature search was performed with PubMed, EMBASE, Web of Science, and CINAHL databases. Data Extraction: The study characteristics, including study design, population, intervention, outcome, and risk of bias, were analyzed. Data Analysis: Six experimental studies were included in a systematic review and quantitative meta-analysis. Investigations in humans are limited by uncontrolled variables, including nutrition, genetics, and ethical issues. Therefore, the use of animal models to study human diseases is part of preclinical research. Vitamin D supplementation reduced blood glucose levels and increased circulating insulin levels in diabetic rats as compared with untreated controls. No effects of vitamin D supplementation were observed in diabetic rats for either HOMA-IR, TyG, or QUICKI indexes as compared with untreated controls. Meta-regression analyses showed no effects of different intervention periods and vitamin D doses on blood glucose levels in diabetic rats that received vitamin D. Conclusion: Vitamin D supplementation effectively increases circulating insulin levels and reduces blood glucose levels in diabetic rats, which suggests a relevant beta-pancreatic cell protective effect. However, these metabolic improvements were not sufficient to reverse systemic insulin resistance when determined by HOMA-IR and QUICKI indexes.

Resumo (português)

Capítulo 2 Diabetes mellitus é uma doença crônica que acomete mais de 580 milhões de adultos no mundo todo e pode afetar negativamente o desenvolvimento embriofetal, resultando na vulnerabilidade a doenças na vida adulta de descendentes. A fim de melhorar a insulinoterapia durante a gravidez, o objetivo desse estudo foi avaliar os efeitos do tratamento com insulina associada à vitamina D sobre a homeostase glicêmica, desempenho reprodutivo materno e morfologia pancreática e muscular de ratas diabéticas ao final da prenhez. Para esse estudo, foi calculado o tamanho amostral de 5 ratas/grupo. Ratas fêmeas Sprague-Dawley normoglicêmicas (Controle) e diabéticas (DMod) foram utilizadas. O diabete foi induzido quimicamente pela droga beta-citotóxica Streptozotocin. As ratas diabéticas foram tratadas com insulina (DMod+Ins), vitamina D (DMod+VitD) ou ambas (DMod+VitD e Ins) por 15 dias na fase adulta e durante a prenhez. Após 15 dias de tratamento, foram feitos o teste oral de tolerância à glicose (TOTG) e o acasalamento com machos normoglicêmicos. Ao final da prenhez, foi determinado o desempenho reprodutivo e realizada a coleta de sangue, pâncreas e músculo sóleo. Todos os procedimentos foram autorizados pela Comissão de Ética no Uso de Animais (nº 1409/2022). P<0,05 foi considerado como limite de significância estatística. Os grupos que receberam insulina, isolada ou combinada à vitamina D, apresentaram redução da glicemia pré-gestacional e da glicemia de jejum ao final da prenhez comparados ao grupo DMod. No desempenho reprodutivo materno, grupos tratados com insulina apresentaram aumento do número de corpos lúteos, implantações, fetos vivos e peso de ninhada, além da redução de mortes embrionárias em relação aos demais grupos experimentais. Os grupos DMod e DMod+Ins apresentaram aumento do peso fetal em relação ao grupo Controle, enquanto o grupo DMod+VitD apresentou peso fetal maior quando comparado com os demais grupos experimentais. Todos os grupos diabéticos, tratados ou não, apresentaram menor peso de placentas em comparação com o grupo Controle. Nas análises histológicas, os grupos DMod e DMod+Ins apresentaram redução da área das ilhotas pancreáticas comparados com os grupos Controle e DMod+VitD. O grupo DMod+VitD apresentou aumento da porcentagem de células β-pancreáticas em proliferação em comparação com os demais grupos diabéticos. O grupo DMod+VitD e Ins apresentou redução da porcentagem de células β-pancreáticas em proliferação em comparação com o grupo Controle. Portanto, o tratamento de ratas diabéticas com insulina e vitamina D antes e durante a prenhez mostrou resultados semelhantes aos de ratas diabéticas tratadas somente com insulina, não apresentando benefícios substanciais no tratamento do diabete após a adição da vitamina D.

Resumo (inglês)

Chapter 2 Diabetes mellitus is a chronic disease that affects more than 580 million adults worldwide and can negatively impact embryofetal development, resulting in vulnerability to diseases in the offspring’s adult life. To improve insulin therapy during pregnancy, this study aimed to evaluate the effects of insulin treatment combined with vitamin D on glycemic homeostasis, maternal reproductive performance, and pancreatic and muscle morphology in pregnant diabetic rats. A sample size of 5 rats/group was calculated. Normoglycemic (control) and diabetic (DMod) female Sprague-Dawley rats were used. Diabetes was chemically induced by the beta-cytotoxic drug Streptozotocin. Diabetic rats were treated with insulin (DMod+Ins), vitamin D (DMod+VitD), or both (DMod+VitD and Ins) for 15 days in adulthood and during pregnancy. After 15 days of treatment, an oral glucose tolerance test (OGTT) was performed, and mating with normoglycemic males was carried out. At the end of pregnancy, reproductive performance was determined, and blood, pancreas, and soleus muscle samples were collected. All procedures were authorized by the Ethics Committee on the Use of Animals (#1409/2022). P<0.05 was considered the limit of statistical significance. Groups that received insulin, alone or combined with vitamin D, showed a reduction in pre-gestational blood glucose and fasting blood glucose levels at the end of pregnancy compared to the DMod group. Regarding reproductive performance, groups treated with insulin showed an increase in the number of corpora lutea, implantation sites, live fetuses, and litter weight, and a reduction in embryonic deaths compared to the other experimental groups. DMod and DMod+Ins groups showed increased fetal weight compared to the Control group, while the DMod+VitD group showed higher fetal weight when compared to all groups. All diabetic groups, treated or not, showed lower placental weight compared to the Control group. In histological analyses, the DMod and DMod+Ins groups showed a reduction in pancreatic islet area compared to the Control and DMod+VitD groups. The DMod+VitD group showed an increase in the percentage of proliferating pancreatic β-cells compared to the other diabetic groups. DMod+VitD and Ins group showed a reduction in the percentage of proliferating pancreatic β-cells compared to the Control group. Therefore, treating diabetic rats with insulin and vitamin D before and during pregnancy showed similar outcomes to those of diabetic rats treated with insulin alone, showing no substantial benefits in the treatment of diabetes after addition of vitamin D.

Resumo (português)

Capítulo 3 Fatores maternos e ambientais, como o Diabetes mellitus, podem atuar no início da vida e influenciar na vulnerabilidade a doenças e no processo da saúde na vida adulta do indivíduo ou de animais. A fim de trazer benefícios no processo de saúde de descendentes adultos de diabéticas, o objetivo desse estudo foi avaliar os efeitos do tratamento de ratas diabéticas com insulina combinada à vitamina D sobre a homeostase glicêmica e morfologia pancreática de descendentes na fase adulta. Ratas fêmeas Sprague-Dawley normoglicêmicas (Controle) e diabéticas (DMod) foram utilizadas. O diabete foi induzido quimicamente pela droga beta-citotóxica Streptozotocin. As ratas diabéticas foram tratadas com insulina (DMod+Ins), vitamina D (DMod+VitD) ou ambas (DMod+VitD e Ins) por 15 dias na fase adulta. O cálculo de tamanho amostral foi de 5 ratas/grupo. Após 15 dias de tratamento, foi feito o acasalamento com machos normoglicêmicos e o tratamento continuou durante a prenhez. As ratas tiveram parto vaginal e as descendentes fêmeas foram distribuídas em cinco grupos: descendentes de mães Controle (FC), mães diabéticas (FDMod), mães diabéticas tratadas com insulina (FDMod+Ins), vitamina D (FDMod+VitD) ou ambas (FDMod+VitD e Ins). Aos 115 dias de vida, as ratas foram submetidas ao teste oral de tolerância à glicose (TOTG) e, aos 120 dias de vida, foi feita a eutanásia para a coleta de sangue e tecido pancreático. Todos os procedimentos foram autorizados pela Comissão de Ética no Uso de Animais local (Protocolo Número: 1409/2022). P<0,05 foi considerado como limite de significância estatística. As descendentes de mães diabéticas, independentemente do tratamento, apresentaram aumento dos níveis glicêmicos em comparação com o grupo FC. Os grupos FDMod e FDMod+VitD apresentaram aumento das concentrações séricas de triglicerídeos e do índice TyG. Não foi observada alteração na área das ilhotas pancreáticas e na relação entre fibras musculares e o peso do músculo sóleo entre os grupos experimentais. No entanto, o grupo FDMod apresentou aumento da porcentagem de células β-pancreáticas em proliferação em comparação com os demais grupos. Portanto, o tratamento materno com insulina promoveu a diminuição das concentrações séricas de triglicerídeos das filhas adultas, atenuando o quadro de resistência à insulina. Entretanto, a suplementação de vitamina D para ratas-mães diabéticas não foi capaz de promover a normoglicemia de descendentes na fase adulta e trazer outras contribuições.

Resumo (inglês)

Maternal and environmental factors, such as Diabetes mellitus, can act early in life and may impact on the vulnerability to disease and the health process in adulthood of individuals and animals. To improve the health of adult offspring, this study aimed to evaluate the effects of insulin and vitamin D therapy in diabetic rats on glycemic homeostasis and pancreatic morphology of adult offspring. A sample size of 5 rats/group was calculated. Normoglycemic (control) and diabetic (DMod) female Sprague-Dawley rats were used. Diabetes was chemically induced by the beta-cytotoxic drug Streptozotocin. Diabetic rats were treated with insulin (DMod+Ins), vitamin D (DMod+VitD), or both (DMod+VitD and Ins) for 15 days in adulthood. After 15 days of treatment, mating with normoglycemic males was performed, and treatment continued during pregnancy. The rats had vaginal deliveries, and the female pups were allocated into 5 groups: female pups from control dams (FC), diabetic dams (FDMod), diabetic dams given insulin (FDMod+Ins), vitamin D (FDMod+VitD), or both (FDMod+VitD e Ins). On day 115, an oral glucose tolerance test (OGTT) was performed, and on day 120, euthanasia was performed for the collection of blood and pancreatic tissue. All procedures were authorized by the local Ethics Committee on the Use of Animals (#1409/2022). P<0.05 was considered the limit of statistical significance. Female pups from diabetic dams, regardless of treatment, showed increased blood glucose levels compared to the FC group. FDMod and FDMod+VitD groups showed increased serum triglyceride concentrations and TyG index. No changes were observed regarding the area of the pancreatic islets, nor in the ratio of muscle fibers to the weight of the soleus muscle between the experimental groups. However, the FDMod group showed an increased percentage of proliferating pancreatic β-cells compared to the other groups. Therefore, maternal insulin treatment promoted a decrease in serum triglyceride concentrations of adult female offspring, attenuating insulin resistance. However, vitamin D supplementation for diabetic rat mothers promotes no normoglycemia in adult offspring nor provides other benefits.

Palavras-chave

Hiperglicemia, Ratos como animais de laboratório, Pâncreas, Desenvolvimento fetal, Vitamina D

Idioma

Português

Citação

BARCO, Vinícius Soares. Repercussões intergeracionais da vitamina D combinada à insulina em ratas com diabete pré-gestacional. 2026. Tese (Doutorado em Tocoginecologia) - Faculdade de Medicina, Universidade Estadual Paulista (UNESP), Botucatu, 2026.