Efeitos benéficos da insulina associada a bioativos naturais no combate ao estresse glico-oxidativo em ratos diabéticos - Figueiredo, Ingrid Delbone [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023)
A hiperglicemia crônica é um dos principais fatores envolvidos no estabelecimento e manutenção do estresse glico-oxidativo, o qual participa no desenvolvimento das complicações do diabetes mellitus (DM) tipo 1. A insulina é o principal agente antidiabético utilizado para o tratamento do DM tipo 1; no entanto, a insulinização crônica pode aumentar os riscos de ocorrência de episódios de hipoglicemia. Com o objetivo de diminuir os efeitos indesejados da terapia insulínica, a utilização de bioativos naturais como opção terapêutica complementar torna-se interessante. O licopeno e o ácido alfa lipoico possuem elevada capacidade antioxidante. Tornam-se interessantes os estudos dos benefícios que podem ser alcançados com as terapias combinadas entre insulina em menor dose e o licopeno ou o ácido alfa lipoico, principalmente na atenuação do estresse glico-oxidativo e prevenção das complicações diabéticas. O trabalho foi dividido em duas etapas. Na primeira etapa do trabalho, ratos diabéticos induzidos com estreptozotocina (40 mg/kg; i.v) foram tratados com insulina (4U/dia ou 1U/dia, via subcutânea) ou licopeno em iogurte (45 mg/kg, via oral), sozinhos ou combinados, durante 30 dias. Níveis de glicose (pós-prandial e jejum), frutosamina, perfil lipídico e atividade de paraoxonase 1 (PON 1) foram avaliados no plasma, e hemoglobina glicada (HbA1c) no sangue. Substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS) e produtos finais de glicação avançada (AGEs fluorescentes) foram determinados no plasma e rins. As atividades das enzimas antioxidantes superóxido dismutase, (SOD), catalase (CAT) e glutationa peroxidase (GSH-Px) foram determinadas nos rins. Massa corporal, massas de tecidos (adiposos, muscular e rins), ingestão alimentar, ingestão hídrica e volume urinário foram monitorados. A função e a integridade dos rins foram avaliadas pela determinação dos níveis de ácido úrico no plasma, proteinúria e excreção de albumina (urina de 24 horas). A sensibilidade à insulina foi monitorada em músculos gastrocnemius através da análise dos níveis de fosforilação da AKT após estímulo com insulina. Níveis proteicos dos componentes pertencentes aos sistemas de detoxificação dos AGEs, AGE receptor-1 (AGER-1) e glioxalase 1 (GLO 1), também foram avaliados nos rins. Na segunda etapa do trabalho, ratos diabéticos induzidos com estreptozotocina (40 mg/kg; i.v) foram tratados com insulina (4U/dia ou 1U/dia, via subcutânea) ou ácido alfa lipoico em iogurte (50 mg/kg ou 25 mg/kg; via oral), sozinhos ou combinados, durante 30 dias. Tal como na primeira etapa do trabalho, os marcadores bioquímicos, fisiológicos e relacionados ao estresse glico-oxidativo no plasma, fígado e rins, bem como a função e a integridade dos rins foram monitorados. A terapia combinada “insulina (1U/dia) + licopeno” promoveu significativa diminuição da glicemia, atenuou a dislipidemia, diminuiu os níveis dos biomarcadores relacionados ao estresse oxidativo (TBARS no plasma), aumentou a atividade de PON 1 no plasma. Maiores níveis de fosforilação de AKT estimulada por insulina foram observados, indicando uma melhoria na sensibilidade à insulina. Foi observada uma ação benéfica nos rins de ratos diabéticos, com aumento nas atividades de SOD e CAT, diminuição da peroxidação lipídica (TBARS), aumento nos níveis de AGER-1 e GLO 1. Houve diminuição da albuminúria e nos níveis de ácido úrico no plasma de ratos diabéticos tratados com “insulina (1U/dia) + licopeno”. Em relação às terapias combinadas entre “insulina (1U/dia) + ácido alfa lipoico (50 mg/kg ou 25 mg/kg)”, estas também promoveram significativa diminuição da glicemia, atenuaram a dislipidemia, diminuiram os níveis de HbA1c, frutosamina, TBARS, AGEs fluorescentes e aumentaram a atividade de PON 1 no plasma. O tratamento com “insulina (1U/dia) + ácido alfa lipoico (50 mg/kg ou 25 mg/kg)”, nos rins de ratos diabéticos, aumentou a atividade de SOD, reduziu a peroxidação lipídica (TBARS) e a glicação avançada (AGEs fluorescentes). Houve diminuição da albuminúria e nos níveis de ácido úrico no plasma de ratos diabéticos tratados com “insulina (1U/dia) + ácido alfa lipoico (50 mg/kg ou 25 mg/kg)”. Adicionalmente, foi observado um aumento expressivo nos níveis de AGER-1 e GLO 1 em ratos diabéticos tratados com “insulina (1U/dia) + ácido alfa lipoico (25mg/kg)”. O tratamento com “insulina (1U/dia) + ácido alfa lipoico (50 mg/kg ou 25 mg/kg)”, no fígado de ratos diabéticos, aumentou as atividades de SOD e CAT, diminuiu os AGEs fluorescentes. O tratamento de ratos diabéticos com “insulina 1U/dia + ácido alfa lipoico (50 mg/kg)” promoveu diminuição significativa nos níveis de AGEs fluorescentes no fígado. Houve uma diminuição nos níveis de ALT no plasma dos ratos tratados com “insulina (1U/dia) + ácido alfa lipoico (50 mg/kg ou 25 mg/kg)”. Os tratamentos de ratos diabéticos com “insulina (1U/dia) + licopeno” ou “insulina (1U/dia) + ácido alfa lipoico” promoveram diversos efeitos benéficos, os quais muitas vezes não foram observados com os tratamentos isolados. Os benefícios das terapias combinadas foram especialmente observados na diminuição dos níveis glicêmicos e na atenuação do estresse glico-oxidativo, com ênfase no potencial em acionar os sistemas endógenos de detoxificação das espécies reativas de oxigênio e dos produtos avançados da glicação. Levando-se em consideração que um fármaco antidiabético ideal deve ser aquele capaz de controlar efetivamente os níveis glicêmicos e atenuar o estresse glico-oxidativo, as terapias combinadas “insulina 1U/dia + licopeno” e “insulina 1U/dia + ácido alfa lipoico” surgem como estratégias terapêuticas promissoras para atenuar ou prevenir as complicações relacionadas ao DM tipo 1, principalmente àquelas que impactam o fígado e os rins.

Chronic hyperglycemia is one of the main factors involved in establishment and maintenance of glycooxidative stress, which contributes to the development of complications in type 1 diabetes mellitus (DM). Insulin is the primary antidiabetic agent used for the treatment of type 1 DM; however, chronic insulinization can increase the risk of hypoglycemic episodes. The use of natural bioactives as a complementary therapeutic option becomes interesting to mitigate undesirable effects of insulin therapy. Lycopene and alpha-lipoic acid have high antioxidant capacity. Studies have shown the benefits that can be achieved with combined therapies of lower-dose insulin and lycopene or alpha- lipoic acid, especially in attenuating glyco-oxidative stress and preventing diabetic complications. The work was divided into two stages. In the first stage of the study, streptozotocin-induced diabetic rats (40 mg/kg; i.v) were treated with insulin (4U/day or 1U/day, subcutaneously) or lycopene in yogurt (45 mg/kg, orally), alone or in combination, for 30 days. Glucose levels (postprandial and fasting), fructosamine, lipid profile, and paraoxonase 1 (PON 1) activity were evaluated in plasma, and glycated hemoglobin (HbA1c) in blood. Thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) and advanced glycation end products (AGEs) were determined in plasma and kidneys. The activities of antioxidant enzymes superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), and glutathione peroxidase (GSH-Px) were determined in kidneys. Body mass, tissue masses (adipose, muscle, and kidneys), food intake, water intake, and urinary volume were monitored. Kidney function and integrity were assessed by determining plasma uric acid levels, proteinuria, and albumin excretion (24-hour urine). Insulin sensitivity was monitored in gastrocnemius muscles by analyzing AKT phosphorylation levels after insulin stimulation. Protein levels of AGE detoxification components, AGE receptor-1 (AGER-1), and glyoxalase 1 (GLO 1) were also evaluated in the kidneys. In the second stage of the study, streptozotocin-induced diabetic rats (40 mg/kg; i.v) were treated with insulin (4U/day or 1U/day, subcutaneously) or alpha-lipoic acid in yogurt (50 mg/kg or 25 mg/kg; orally), alone or in combination, for 30 days. Likewise to the first stage of the study, biochemical, physiological, and glyco-oxidative stress-related markers in the plasma, liver, and kidneys, as well as kidney function and integrity, were monitored in the second stage of study. The combined therapy "insulin (1U/day) + lycopene" significantly reduced blood glucose levels, attenuated dyslipidemia, decreased oxidative stress-related biomarkers (plasma TBARS), and increased PON 1 activity in the plasma. Higher levels of insulin-stimulated AKT phosphorylation were observed, indicating improved insulin sensitivity. A beneficial effect on the kidneys of diabetic rats was observed, with increased SOD and CAT activities, reduced lipid peroxidation (TBARS), increased levels of AGER-1 and GLO 1. There was a decrease in albuminuria and plasma uric acid levels in diabetic rats treated with "insulin (1U/day) + lycopene." Regarding the combined therapies of "insulin (1U/day) + alpha-lipoic acid (50 mg/kg or 25 mg/kg)," these also significantly reduced blood glucose levels, attenuated dyslipidemia, reduced HbA1c, fructosamine, TBARS, fluorescent AGEs levels, and increased PON 1 activity in plasma. Treatment with "insulin (1U/day) + alpha-lipoic acid (50 mg/kg or 25 mg/kg)" in the kidneys of diabetic rats increased SOD activity, reduced lipid peroxidation (TBARS) and advanced glycation (fluorescent AGEs). There was a decrease in albuminuria and plasma uric acid levels in diabetic rats treated with "insulin (1U/day) + alpha-lipoic acid (50 mg/kg or 25 mg/kg)." Additionally, a significant increase in AGER-1 and GLO 1 levels was observed in diabetic rats treated with "insulin (1U/day) + alpha-lipoic acid (25mg/kg)." Treatment with "insulin (1U/day) + alpha-lipoic acid (50 mg/kg or 25 mg/kg)" in the livers of diabetic rats increased SOD and CAT activities and reduced fluorescent AGEs. Treatment of diabetic rats with "insulin 1U/day + alpha-lipoic acid (50 mg/kg)" significantly reduced fluorescent AGEs levels in the liver. There was a decrease in ALT levels in the plasma of rats treated with "insulin (1U/day) + alpha-lipoic acid (50 mg/kg or 25 mg/kg)." The treatments of diabetic rats with "insulin (1U/day) + lycopene" or "insulin (1U/day) + alpha-lipoic acid" resulted in various beneficial effects, which were often not observed with individual treatments. The benefits of combined therapies were particularly observed in the reduction of glycemic levels and the attenuation of glycooxidative stress, with an emphasis on the potential to activate endogenous systems for detoxifying reactive oxygen species and advanced glycation products. Considering that an ideal antidiabetic drug should effectively control glycemic levels and attenuate glycooxidative stress, the combined therapies "insulin 1U/day + lycopene" and "insulin 1U/day + alpha-lipoic acid" emerge as promising therapeutic strategies to attenuate or prevent complications related to type 1 DM, especially those impacting the liver and kidneys.
Beneficial effects of insulin associated with natural bioactives against glyco-oxidative stress in diabetic rats
Keywords: diabetes mellitus; licopeno; ácido alfa lipoico; terapias combinadas; complicações diabéticas; memória metabólica