Mecanismos moleculares do efeito citotoxico da dexametasona em linhagens de celulas beta e ilhotas pancreaticas
Leticia Prates Roma
TESE
Português
T/UNICAMP R66m
[Molecular mechanisms of the cytotoxic effect of dexamethasone in insulin producing cells and pancreatic islets]
Campinas, SP : [s.n.], 2009.
99 p. : il.
Orientador: Kleber Luiz de Araujo e Souza
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia
Resumo:Introdução/Objetivos. A produção de espécies reativas de oxigênio (EROs) faz parte de diversos processos fisiológicos. Nos últimos anos, o aumento de EROs têm sido associado ao
desenvolvimento de diversas doenças, dentre elas o Diabetes Mellitus Tipo 2. As células beta
pancreáticas são... Ver mais Resumo:Introdução/Objetivos. A produção de espécies reativas de oxigênio (EROs) faz parte de diversos processos fisiológicos. Nos últimos anos, o aumento de EROs têm sido associado ao
desenvolvimento de diversas doenças, dentre elas o Diabetes Mellitus Tipo 2. As células beta
pancreáticas são notadamente mais suscetíveis ao estresse oxidativo devido a sua baixa
capacidade antioxidativa, resultado da menor expressão e atividade de enzimas antioxidantes
como superóxido dismutase e peroxidases. A dexametasona, um glicocorticóide sintético, tem
efeitos diabetogênicos e citotóxicos em células produtoras de insulina e ilhotas pancreáticas.
Entretanto, os mecanismos pelos quais a dexametasona atua sobre as células-alvo não estão bem
esclarecidos. Dessa forma, nosso objetivo foi analisar se a dexametasona induz estresse oxidativo
em células produtoras de insulina RINm5F e ilhotas pancreáticas. Utilizamos três modelos: 1)
células RINm5F controle, que são extremamente sensíveis ao estresse oxidativo; 2) células
RINm5F superexpressando a enzima catalase (RINm5F.Cat), que são resistente ao estresse
oxidativo e 3) ilhotas de ratos adultos cultivadas por 72 h com dexametasona (Dexa) e ilhotas
tratadas concomitantemente com dexametasona e o antioxidante N-acetilcisteína (Dexa+NAC).
Resultados: Aumento na produção de EROs foi observado em células RINm5F tratadas com
dexametasona. O tratamento com dexametasona aumentou a atividade/clivagem da caspase-3 e
apoptose em células RINm5F após 3 dias de cultura. Expressão protéica e atividade de
Cu/ZnSOD estava aumentada após o tratamento com dexametasona, enquanto que a
expressão/atividade de MnSOD não foi modulada pelo corticóide. A superexpressão da catalase
em linhagens de célula beta previniu todos os efeitos citotóxicos da dexametasona, inclusive a
morte celular. Elevados níveis de Cu/ZnSOD podem favorecer o aumento na geração de EROs e
conseqüentemente, apoptose. Da mesma forma, ilhotas tratadas com dexametasona apresentaramaumento na produção de EROs, efeito que foi revertido quando as ilhotas foram tratadas concomitantemente com dexametasona e NAC. Redução na secreção de insulina estimulada por glicose foi observada em ilhotas cultivadas com dexametasona. O tratamento com dexametasona e NAC restaurou a secreção de insulina a níveis próximos aos controles. Uma menor produção deNAD(P)H no grupo Dexa foi observado, sendo que o grupo Dexa+NAC mostrou níveis
semelhantes ao grupo controle. Não ocorreram diferenças nas concentrações intracelulares de
cálcio estimulado por glicose em nenhum dos grupos. A dexametasona reduziu a expressão
gênica da sinaptotagmina VII, enquanto no grupo Dexa+NAC houve um aumento da expressão
desse gene em ilhotas pancreáticas. Interessantemente, o tratamento com NAC diminuiu a
expressão gênica da Cu/ZnSOD. Conclusões: Nossos resultados indicam que as ações da
dexametasona em células produtoras de insulina e ilhotas pancreáticas são mediadas através do
aumento do estresse oxidativo, sendo a Cu/ZnSOD importante nesse processo. A superexpressão
da catalase e o uso do antioxidante n-acetilcisteína previnem contra os efeitos citotóxicos do
glicocorticóide.
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desenvolvimento de diversas doenças, dentre elas o Diabetes Mellitus Tipo 2. As células beta
pancreáticas são... Ver mais Resumo:Introdução/Objetivos. A produção de espécies reativas de oxigênio (EROs) faz parte de diversos processos fisiológicos. Nos últimos anos, o aumento de EROs têm sido associado ao
desenvolvimento de diversas doenças, dentre elas o Diabetes Mellitus Tipo 2. As células beta
pancreáticas são notadamente mais suscetíveis ao estresse oxidativo devido a sua baixa
capacidade antioxidativa, resultado da menor expressão e atividade de enzimas antioxidantes
como superóxido dismutase e peroxidases. A dexametasona, um glicocorticóide sintético, tem
efeitos diabetogênicos e citotóxicos em células produtoras de insulina e ilhotas pancreáticas.
Entretanto, os mecanismos pelos quais a dexametasona atua sobre as células-alvo não estão bem
esclarecidos. Dessa forma, nosso objetivo foi analisar se a dexametasona induz estresse oxidativo
em células produtoras de insulina RINm5F e ilhotas pancreáticas. Utilizamos três modelos: 1)
células RINm5F controle, que são extremamente sensíveis ao estresse oxidativo; 2) células
RINm5F superexpressando a enzima catalase (RINm5F.Cat), que são resistente ao estresse
oxidativo e 3) ilhotas de ratos adultos cultivadas por 72 h com dexametasona (Dexa) e ilhotas
tratadas concomitantemente com dexametasona e o antioxidante N-acetilcisteína (Dexa+NAC).
Resultados: Aumento na produção de EROs foi observado em células RINm5F tratadas com
dexametasona. O tratamento com dexametasona aumentou a atividade/clivagem da caspase-3 e
apoptose em células RINm5F após 3 dias de cultura. Expressão protéica e atividade de
Cu/ZnSOD estava aumentada após o tratamento com dexametasona, enquanto que a
expressão/atividade de MnSOD não foi modulada pelo corticóide. A superexpressão da catalase
em linhagens de célula beta previniu todos os efeitos citotóxicos da dexametasona, inclusive a
morte celular. Elevados níveis de Cu/ZnSOD podem favorecer o aumento na geração de EROs e
conseqüentemente, apoptose. Da mesma forma, ilhotas tratadas com dexametasona apresentaramaumento na produção de EROs, efeito que foi revertido quando as ilhotas foram tratadas concomitantemente com dexametasona e NAC. Redução na secreção de insulina estimulada por glicose foi observada em ilhotas cultivadas com dexametasona. O tratamento com dexametasona e NAC restaurou a secreção de insulina a níveis próximos aos controles. Uma menor produção deNAD(P)H no grupo Dexa foi observado, sendo que o grupo Dexa+NAC mostrou níveis
semelhantes ao grupo controle. Não ocorreram diferenças nas concentrações intracelulares de
cálcio estimulado por glicose em nenhum dos grupos. A dexametasona reduziu a expressão
gênica da sinaptotagmina VII, enquanto no grupo Dexa+NAC houve um aumento da expressão
desse gene em ilhotas pancreáticas. Interessantemente, o tratamento com NAC diminuiu a
expressão gênica da Cu/ZnSOD. Conclusões: Nossos resultados indicam que as ações da
dexametasona em células produtoras de insulina e ilhotas pancreáticas são mediadas através do
aumento do estresse oxidativo, sendo a Cu/ZnSOD importante nesse processo. A superexpressão
da catalase e o uso do antioxidante n-acetilcisteína previnem contra os efeitos citotóxicos do
glicocorticóide.
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Abstract: Introduction/Aims: Reactive oxygen species (ROS) play a dual role on living organisms, being involved in many physiological processes and also being linked to the development of several
pathologies, including the type 2 diabetes mellitus. Pancreatic beta cells are very sensitive... Ver mais Abstract: Introduction/Aims: Reactive oxygen species (ROS) play a dual role on living organisms, being involved in many physiological processes and also being linked to the development of several
pathologies, including the type 2 diabetes mellitus. Pancreatic beta cells are very sensitive to
oxidative stress because of their low antioxidant capacity, wich results from their low expression
and activity of antioxidant enzymes, especially peroxidases. Dexamethasone is a synthetic
diabetogenic glucocorticoid that induces cytotoxic effects on pancreatic beta cells. However, the
precise mechanisms of dexamethasone toxicity on target cells are not fully understood. The aim
of the present study was to analyzed whether dexamethasone induces oxidative stress in insulinproducing cells and pancreatic islets. Experimental design: The experiments were performed
using 3 models: 1) RINm5F control cells, extremely sensitive to oxidative stress; 2) RINm5F
cells overexpressing the enzyme catalase (RINm5F.Cat), very resistant to oxidative stress and 3)
rat pancreatic islets cultured for 72 h with dexamethasone (Dexa) or cultured concomitantly with
dexamethasone and the antioxidant N-acetylcysteine (Dexa+NAC). Results: An increased
generation of reative oxygen species (ROS) was observed in dexamethasone-treated insulinproducing cells together with an increase in caspase-3 activity and apoptosis rate. Interestingly, exposure to dexamethasone increased the cytosolic superoxide dismutase Cu/ZnSOD protein expression and activity, while the mitochondrial MnSOD isoform was not affected by the
glucocorticoid. Overexpression of catalase in insulin-producing cells prevented all the cytotoxic
effects of dexamethasone. Pancreatic islets cultured in the presence of dexamethasone (Dexa) for
72 h showed increased ROS production. Glucose-stimulated insulin secretion was decreased
after Dexa treatment. Intracellular ROS levels were decreased and the insulin secretion capacitywas recovered by concomitant treatment with Dexa+NAC. The total insulin content and
intracellular Ca+2 levels were not modulated in either Dexa or Dexa+NAC groups. There was a
decrease in the NAD(P)H production rate, used as an indicator of viability, after dexamethasone
treatment. Concomitant incubation with NAC returned viability to control levels.
Dexamethasone also decreased SYT VII gene expression; in contrast, the Dexa+NAC group
showed increased expression of SYT VII compared to controls. Surprisingly, treatment with
NAC decreased the gene expression of the antioxidant enzyme, Cu/ZnSOD. Conclusions: The
cytotoxic effects of dexamethasone in RINm5F insulin-producing cells and pancreatic islets are
primarily ROS-mediated. High levels of expression and activity of the Cu/ZnSOD might favour
the generation of ROS. The overexpression of catalase and the use of the antioxidant Nacetylcysteine counteract the cytotoxic effects of dexamethasone.
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pathologies, including the type 2 diabetes mellitus. Pancreatic beta cells are very sensitive... Ver mais Abstract: Introduction/Aims: Reactive oxygen species (ROS) play a dual role on living organisms, being involved in many physiological processes and also being linked to the development of several
pathologies, including the type 2 diabetes mellitus. Pancreatic beta cells are very sensitive to
oxidative stress because of their low antioxidant capacity, wich results from their low expression
and activity of antioxidant enzymes, especially peroxidases. Dexamethasone is a synthetic
diabetogenic glucocorticoid that induces cytotoxic effects on pancreatic beta cells. However, the
precise mechanisms of dexamethasone toxicity on target cells are not fully understood. The aim
of the present study was to analyzed whether dexamethasone induces oxidative stress in insulinproducing cells and pancreatic islets. Experimental design: The experiments were performed
using 3 models: 1) RINm5F control cells, extremely sensitive to oxidative stress; 2) RINm5F
cells overexpressing the enzyme catalase (RINm5F.Cat), very resistant to oxidative stress and 3)
rat pancreatic islets cultured for 72 h with dexamethasone (Dexa) or cultured concomitantly with
dexamethasone and the antioxidant N-acetylcysteine (Dexa+NAC). Results: An increased
generation of reative oxygen species (ROS) was observed in dexamethasone-treated insulinproducing cells together with an increase in caspase-3 activity and apoptosis rate. Interestingly, exposure to dexamethasone increased the cytosolic superoxide dismutase Cu/ZnSOD protein expression and activity, while the mitochondrial MnSOD isoform was not affected by the
glucocorticoid. Overexpression of catalase in insulin-producing cells prevented all the cytotoxic
effects of dexamethasone. Pancreatic islets cultured in the presence of dexamethasone (Dexa) for
72 h showed increased ROS production. Glucose-stimulated insulin secretion was decreased
after Dexa treatment. Intracellular ROS levels were decreased and the insulin secretion capacitywas recovered by concomitant treatment with Dexa+NAC. The total insulin content and
intracellular Ca+2 levels were not modulated in either Dexa or Dexa+NAC groups. There was a
decrease in the NAD(P)H production rate, used as an indicator of viability, after dexamethasone
treatment. Concomitant incubation with NAC returned viability to control levels.
Dexamethasone also decreased SYT VII gene expression; in contrast, the Dexa+NAC group
showed increased expression of SYT VII compared to controls. Surprisingly, treatment with
NAC decreased the gene expression of the antioxidant enzyme, Cu/ZnSOD. Conclusions: The
cytotoxic effects of dexamethasone in RINm5F insulin-producing cells and pancreatic islets are
primarily ROS-mediated. High levels of expression and activity of the Cu/ZnSOD might favour
the generation of ROS. The overexpression of catalase and the use of the antioxidant Nacetylcysteine counteract the cytotoxic effects of dexamethasone.
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Souza, Kleber Luiz de Araujo e
Orientador
Bordin, Silvana, 1962-
Avaliador
Silveira, Leonardo dos Reis, 1970-
Avaliador
Toyama, Marcos Hikari
Avaliador
Araujo, Eliana Pereira de, 1965-
Avaliador
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Leticia Prates Roma
Mecanismos moleculares do efeito citotoxico da dexametasona em linhagens de celulas beta e ilhotas pancreaticas
Leticia Prates Roma
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