pmid: "21982712"
title: "Nicotinamida mononucleotídeo, um intermediário chave do NAD(+), trata a fisiopatologia do diabetes induzido por dieta e idade em camundongos."
authors: "Yoshino J, Mills KF, Yoon MJ, Imai S"
journal: "Cell metabolism"
pubdate: "2011 Oct 05"
doi: "10.1016/j.cmet.2011.08.014"
source: "PMC Full Text"

Nicotinamida mononucleotídeo, um intermediário chave do NAD(+), trata a fisiopatologia do diabetes induzido por dieta e idade em camundongos.

Autores

Yoshino J, Mills KF, Yoon MJ, Imai S

Periodico

Cell metabolism (2011 Oct 05)

Conteudo

Mononucleotídeo de nicotinamida, um intermediário chave de NAD+, trata a fisiopatologia do diabetes induzido por dieta e idade em camundongos

Resumo

O diabetes tipo 2 (DT2) tornou-se uma epidemia em nosso estilo de vida moderno, provavelmente devido a dietas ricas em calorias sobrecarregando nossas vias metabólicas adaptativas. Uma dessas vias é mediada pela nicotinamida fosforribosiltransferase (NAMPT), a enzima limitante da taxa na biossíntese de NAD+ em mamíferos, e pela proteína desacetilase dependente de NAD+ SIRT1. Aqui mostramos que a biossíntese de NAD+ mediada por NAMPT é severamente comprometida em órgãos metabólicos pela dieta rica em gordura (HFD). Surpreendentemente, o mononucleotídeo de nicotinamida (NMN), um produto da reação da NAMPT e um intermediário chave de NAD+, melhora a intolerância à glicose ao restaurar os níveis de NAD+ em camundongos com DT2 induzido por HFD. O NMN também melhora a sensibilidade hepática à insulina e restaura a expressão gênica relacionada ao estresse oxidativo, resposta inflamatória e ritmo circadiano, em parte através da ativação de SIRT1. Além disso, os níveis de NAD+ e NAMPT apresentam diminuições significativas em múltiplos órgãos durante o envelhecimento, e o NMN melhora a intolerância à glicose e os perfis lipídicos em camundongos com DT2 induzido por idade. Essas descobertas fornecem insights críticos sobre uma potencial intervenção nutracêutica contra o DT2 induzido por dieta e idade.

Introdução

Estudos recentes levantaram uma possibilidade interessante de que vários mecanismos fisiológicos que medeiam a adaptação metabólica evoluíram em resposta a condições nutricionalmente escassas, como fome e seca. Em nosso estilo de vida moderno e sedentário, com dietas ricas em calorias, tais mecanismos adaptativos podem ser seriamente sobrecarregados, causando uma epidemia mundial de obesidade e DT2. Em mamíferos, um desses mecanismos compreende a biossíntese de NAD+ mediada por NAMPT e a proteína desacetilase dependente de NAD+ SIRT1. A biossíntese de NAD+ mediada por NAMPT e a SIRT1 juntas desempenham papéis críticos na regulação de uma variedade de processos biológicos que incluem metabolismo, resposta ao estresse, diferenciação celular e ritmo circadiano, e também na mediação de respostas adaptativas à ingestão limitada de energia, como jejum e restrição alimentar. Por exemplo, no músculo esquelético, tanto a privação nutricional quanto o exercício aumentam a expressão de Nampt através da ativação da proteína quinase ativada por AMP (AMPK), aumentando a biossíntese de NAD+ e a atividade de SIRT1. Nas células β pancreáticas, tanto a biossíntese de NAD+ mediada por NAMPT quanto a SIRT1 regulam a secreção de insulina estimulada por glicose (GSIS) em resposta à disponibilidade de glicose. Além disso, no fígado e no tecido adiposo branco (WAT), NAMPT e SIRT1 compreendem um novo ciclo de retroalimentação transcricional-enzimático para a regulação do ritmo circadiano, um potente efetor do metabolismo.
Ainda não está claro como perturbações nutricionais e ambientais afetam a dinâmica do sistema dessa rede regulatória adaptativa e sistêmica impulsionada por NAMPT/NAD+/SIRT1, denominada "Mundo NAD". Aqui, mostramos que a dieta rica em gordura (HFD) e o envelhecimento comprometem a biossíntese de NAD+ mediada por NAMPT, contribuindo para a patogênese do diabetes tipo 2 (T2D). Importante, também fornecemos evidências de que a promoção da biossíntese de NAD+ usando mononucleotídeo de nicotinamida (NMN), um produto da reação da NAMPT e um intermediário chave do NAD+, pode ser uma intervenção eficaz contra o T2D induzido por dieta e idade.

Resultados
A biossíntese de NAD+ mediada por NAMPT é comprometida pela HFD
Para examinar a conexão entre a biossíntese de NAD+ mediada por NAMPT e o T2D, camundongos B6 selvagens machos e fêmeas com 3–6 meses de idade foram alimentados com uma HFD contendo 42% de calorias provenientes de gordura. Tanto machos quanto fêmeas desenvolveram diabetes manifesto após 3,5 e 6 meses, respectivamente. Nesses camundongos, descobrimos que os níveis da proteína NAMPT estavam significativamente reduzidos no fígado e no tecido adiposo branco (WAT), mas não no músculo esquelético, em comparação com camundongos controle alimentados com ração regular (RC) (Figuras 1A, S1A e S1B). Consistentes com essas reduções nos níveis de NAMPT, os níveis de NAD+ também estavam significativamente reduzidos no fígado e no WAT, mas não no músculo esquelético (Figuras 1B e S1C), indicando que há um defeito subjacente na biossíntese de NAD+ no fígado e no WAT de camundongos diabéticos induzidos por HFD.

O NMN melhora os defeitos na biossíntese de NAD+ e no metabolismo da glicose em camundongos com T2D
Com base nesses achados, levantamos a hipótese de que o defeito na biossíntese de NAD+ mediada por NAMPT poderia ser melhorado pela administração de NMN a camundongos diabéticos. Para testar essa ideia, inicialmente examinamos como a administração de NMN influencia a biossíntese de NAD+ no fígado, pâncreas e WAT. O NMN foi imediatamente utilizado e convertido em NAD+ em 15 minutos, resultando em aumentos significativos nos níveis de NAD+ ao longo de 60 minutos (Figuras 1C e S1D). Também observamos um aumento leve (~5 vezes) nos níveis de ribosídeo de nicotinamida (NR) em comparação com o aumento de ~15 vezes do NMN, sugerindo que parte do NMN pode ser convertida em NR para entrar no fígado (Figura S1E). Confirmamos ainda que o NMN aumentou a biossíntese de NAD+ em hepatócitos primários de camundongo de forma dependente da dose (Figura 1D). O NMN também foi capaz de superar os déficits de NAD+ causados por um potente inibidor da NAMPT, FK866, mas não conseguiu aliviar a redução de NAD+ devido à inibição das nicotinamida/ácido nicotínico mononucleotídeo adenililtransferases (NMNATs) pelo seu potente inibidor, galotanino (Figuras 1E e S1F). Esses resultados demonstram a eficácia e especificidade do NMN em estimular a biossíntese de NAD+ in vivo e in vitro.
Com base nesses achados, administramos NMN na dose de 500 mg/kg de peso corporal/dia por via intraperitoneal a camundongos diabéticos machos e fêmeas alimentados com HFD por 10 e 7 dias consecutivos, respectivamente. Nenhuma anormalidade evidente ou alteração no peso corporal foi detectada durante esse período (dados não mostrados). A administração de NMN restaurou com sucesso os níveis de NAD+ no fígado e no WAT de camundongos diabéticos, e até mesmo no músculo esquelético diabético, um aumento moderado, porém significativo, de NAD+ foi detectado (Figura 1B). Esses resultados demonstram a eficácia do tratamento com NMN em melhorar o defeito subjacente na biossíntese de NAD+ no diabetes induzido por HFD.

Surpreendentemente, a administração de NMN normalizou completamente a tolerância à glicose prejudicada em camundongos diabéticos fêmeas (Figura 2A). Enquanto os níveis de insulina plasmática durante os testes de tolerância à glicose intraperitoneal (IPGTTs) não diferiram antes e após o tratamento com NMN, a tolerância à insulina melhorou significativamente nessas fêmeas (Figuras 2B e 2C). Em machos diabéticos, o NMN melhorou a tolerância à glicose prejudicada, mas o efeito foi mais suave em comparação com as fêmeas (Figura 2D). Diferentemente das fêmeas, a GSIS nos machos foi aumentada nos pontos de tempo de 15 e 30 minutos nos IPGTTs após a administração de NMN (Figura 2E). Usando ilhotas pancreáticas primárias isoladas de machos diabéticos, também confirmamos que tanto os níveis de NAD+ quanto a GSIS foram aumentados pelo NMN (Figura S2). Por outro lado, a tolerância à insulina permaneceu inalterada nos machos (Figuras 2F), sugerindo que o NMN exerce seus principais efeitos em diferentes tecidos-alvo entre machos e fêmeas. Embora a razão para essa diferença sexual não esteja clara atualmente, esses resultados demonstram que o tratamento com NMN pode melhorar a tolerância à glicose prejudicada ao melhorar a sensibilidade à insulina ou a secreção de insulina em camundongos diabéticos induzidos por HFD.
O NMN melhora a sensibilidade hepática à insulina revertendo a expressão gênica causada pelo HFD.
Considerando que a administração de NMN restaurou os níveis normais de NAD+ em fígados diabéticos (Figura 1B) e que o fígado é conhecido por ter um grande efeito na sensibilidade à insulina em camundongos, examinamos se o NMN melhora a sensibilidade hepática à insulina em fêmeas diabéticas. Primeiro, avaliamos o estado de fosforilação da AKT, uma quinase a jusante na sinalização da insulina, em fígados diabéticos com ou sem tratamento com NMN. Aumentos claros na fosforilação da AKT foram detectados em camundongos diabéticos tratados com NMN, indicando que a sensibilidade hepática à insulina é melhorada pelo tratamento com NMN (Figura 3A). Em seguida, comparamos os perfis de expressão gênica entre fígados alimentados com RC, alimentados com HFD e alimentados com HFD tratados com NMN. Também realizamos a análise paramétrica de enriquecimento de conjuntos gênicos (PAGE) usando esses dados de expressão gênica e conjuntos de genes GO. Curiosamente, as vias biológicas e os genes relacionados ao estresse oxidativo, resposta inflamatória, resposta imune e metabolismo lipídico, todos conhecidos por contribuir para a resistência hepática à insulina, foram afetados pela HFD e revertidos pelo NMN (Figuras 3B e S3A). Por exemplo, as vias relacionadas às glutationa S-transferases, que desempenham um papel importante na proteção contra produtos da peroxidação lipídica e, consequentemente, na manutenção da sensibilidade hepática à insulina, foram suprimidas pela HFD e restauradas pelo NMN (Figura 3B, GO:0004364 e GO: 0016765). De fato, os níveis de expressão do gene da glutationa S-transferase alfa 2 (Gsta2) foram significativamente reduzidos pela HFD e recuperados pelo NMN (Figuras 3C). Gsta1 e Gsta4 também mostraram as mesmas direções de alterações (12,3 e 6,18 para a soma da razão Z, respectivamente), embora suas taxas de descoberta falsa não tenham atingido significância estatística (dados não mostrados). As vias relacionadas a danos, respostas inflamatórias e imunes foram induzidas pela HFD e suprimidas pelo NMN (Figura 3B, GO:0006952, GO:0006954, GO:0009611, GO:0006955 e GO:0009605). Consistente com essas alterações nas vias, os níveis de expressão do gene da interleucina 1β (Il1b) e dos genes da proteína S100 de ligação ao cálcio A8 e A9 (S100a8 e S100a9), que são todos genes alvo diretos do NF-κB e desempenham papéis importantes na resistência hepática à insulina, foram significativamente regulados positivamente pela HFD e regulados negativamente pelo NMN (Figuras 3C e S3A). Outros genes que mostraram alterações significativas tanto pela HFD quanto pelo NMN, como Lipin1 e piruvato desidrogenase quinase 4 (Pdk4), também foram associados à resistência à insulina. Deve-se notar também que a expressão de genes relacionados ao ritmo circadiano (Dbp, Dec1 e Rev-erb-α) foi alterada pela HFD e revertida pelo NMN (Figuras 3C). Os genes regulados pelo DBP, como Cyp2a5 e Rgs16, também mostraram perfis de expressão semelhantes (Figura 3C e S3A). Essas descobertas fornecem forte suporte para a importância da biossíntese de NAD+ mediada pela NAMPT na conexão entre o ritmo circadiano e os distúrbios metabólicos.
SIRT1 é um dos mediadores do efeito do NMN.
Para elucidar quais fatores de transcrição medeiam as alterações na expressão gênica induzidas por DHA e NMN, foi realizada uma análise de redes biológicas utilizando os algoritmos de caminho mais curto e de regulação da transcrição (TR) (Figura S3B). Observamos que fatores de transcrição que formaram hubs relativamente grandes na rede deduzida, como c-Myc, NF-κB, PPARγ e p53, são todos alvos relatados de SIRT1 (Figura S3C), sugerindo que a SIRT1 pode ser um dos mediadores das alterações na expressão gênica observadas. Dado que o NF-κB é regulado pela desacetilação mediada por SIRT1 e desempenha um papel crítico na resistência hepática à insulina, analisamos o status de acetilação do NF-κB em fígados de cada condição experimental (Figura 3D). Consistente com as alterações nos níveis de NAD+ e na expressão dos genes alvo do NF-κB, os níveis de p65 acetilado, um componente do NF-κB, aumentaram com a DHA e diminuíram consideravelmente com o NMN, sugerindo que a atividade da SIRT1 é suprimida pela DHA e restaurada pelo NMN.

Como tanto as citocinas inflamatórias quanto o estresse oxidativo estão ligados à resistência hepática à insulina, testamos também se o TNF-α e a menadiona podem afetar a biossíntese de NAD+ mediada por NAMPT e causar alterações semelhantes na expressão gênica in vitro. Curiosamente, embora ambos os reagentes tenham sido capazes de reduzir significativamente os níveis de NAMPT e NAD+ em hepatócitos primários, apenas o TNF-α apresentou padrões de expressão gênica semelhantes aos observados em fígados diabéticos alimentados com DHA (Figura 3E, 3F, S3D e dados não mostrados). Essa redução nos níveis de NAD+ mediada por TNF-α foi atenuada pelo NMN (Figura 3F). Em hepatócitos primários tratados com TNF-α/NMN, o NMN foi capaz de restaurar a expressão de Gsta2 a um nível semelhante ao observado em fígados tratados com DHA e NMN, e seu efeito foi abolido por EX527, um potente inibidor específico de SIRT1, confirmando ainda que a SIRT1 é pelo menos um dos mediadores do efeito do NMN (Figura 3G).
O NMN melhora as complicações metabólicas em camundongos T2D induzidos por idade
Além de dietas ricas em calorias, o envelhecimento é um dos maiores fatores de risco para o desenvolvimento de DM2. Descobrimos que os níveis de NAD+ apresentaram diminuições significativas no pâncreas, no tecido adiposo branco (TAB) e no músculo esquelético, e também a mesma tendência com uma variação muito maior no fígado de camundongos idosos, em comparação com camundongos jovens (Figura 4A). Os níveis da proteína NAMPT também diminuíram nesses tecidos (Figuras S4A e S4B). Com base nessas descobertas, especulamos que o tratamento com NMN também poderia ser eficaz em modelos de DM2 induzida pela idade. Triamos camundongos B6 machos e fêmeas RC do tipo selvagem com 15–26 meses de idade e descobrimos que ~15% dos machos eram diabéticos (>200 mg/dl no ponto de 2 horas nos IPGTTs). A esses camundongos machos diabéticos idosos de ocorrência natural, administramos intraperitonealmente a mesma dose de NMN. Surpreendentemente, apenas uma dose de NMN normalizou a tolerância à glicose prejudicada (Figura 4B). Nesses camundongos, a GSIS nos pontos de 15 e 30 minutos durante os IPGTTs foi maior após o tratamento com NMN, embora a diferença não tenha atingido significância estatística (Figura 4C). Isso é consistente com os resultados em camundongos machos diabéticos induzidos por HFD (Figura 2E). Importante, o NMN não transmitiu quaisquer efeitos significativos a camundongos machos idosos não diabéticos (Figuras S4C e S4D), indicando que o tratamento com NMN é eficaz para indivíduos diabéticos induzidos pela idade e não afeta negativamente a homeostase da glicose em indivíduos não diabéticos. Como as fêmeas se mostraram difíceis de desenvolver DM2 naturalmente, alimentamos camundongos fêmeas idosas com uma HFD por 7 semanas. Ao contrário das fêmeas mais jovens, as fêmeas idosas eram muito suscetíveis à HFD e desenvolveram diabetes grave dentro desse período. Nessas fêmeas idosas e diabéticas, 11 injeções consecutivas de NMN normalizaram completamente a tolerância à glicose gravemente prejudicada (Figura 4D). Qualitativamente consistente com essa melhora, seu quociente respiratório (QR) mostrou um aumento significativo após o tratamento com NMN, implicando uma melhor utilização da glicose, embora seu consumo de oxigênio não tenha mudado (Figura S4E). A temperatura corporal retal também diminuiu, o que pode ser explicado por uma mudança significativa na utilização de energia de gordura para glicose (Figura S4F). Além disso, a hiperlipidemia induzida por HFD também foi corrigida pelo NMN (Figura 4E). Assim, esses resultados apoiam a eficácia do NMN em melhorar significativamente a tolerância à glicose prejudicada na DM2 induzida pela idade, bem como na DM2 induzida por HFD.
Discussão
Os resultados apresentados neste estudo demonstram que a biossíntese de NAD+ mediada por NAMPT é comprometida pela HFD e pelo envelhecimento, contribuindo para a patogênese do T2D. Também fornecemos prova de conceito de que promover a biossíntese de NAD+ através da administração de NMN, um intermediário chave do NAD+, pode ser uma intervenção eficaz para tratar a fisiopatologia do T2D induzido por dieta e idade (Figura S4G). Em ambos os modelos diabéticos, a administração de NMN melhorou dramaticamente a tolerância à glicose prejudicada ao restaurar os níveis normais de NAD+ e aumentar a sensibilidade à insulina ou a secreção de insulina, apoiando nossa conclusão de que defeitos subjacentes na biossíntese de NAD+ mediada por NAMPT desempenham um papel importante na patogênese do T2D induzido por dieta e idade. Embora a administração de NMN em curto prazo não tenha conseguido uma melhora significativa nos níveis de glicose em jejum, o NMN ainda é eficaz na normalização de múltiplas vias metabólicas, como estresse oxidativo, resposta inflamatória e ritmo circadiano, e GSIS, no T2D. Embora atualmente não se saiba como o NMN é transportado para as células, os tecidos e órgãos metabólicos parecem utilizar o NMN e convertê-lo em NAD+ de forma eficiente. Portanto, um suprimento adequado e consistente desse intermediário chave do NAD+ deve ser crítico para manter a sensibilidade hepática normal à insulina e a GSIS nas células β pancreáticas. Para avaliar de forma mais abrangente os efeitos benéficos e possíveis adversos do NMN, estamos atualmente conduzindo experimentos de suplementação de NMN em longo prazo em diferentes condições dietéticas.

Inflamação e/ou estresse oxidativo causados por hepatosteatose ou envelhecimento parecem desencadear a redução na biossíntese de NAD+ mediada por NAMPT e contribuir para a patogênese do T2D. Dado que o NMN é capaz de reverter alterações na expressão gênica relacionadas ao estresse oxidativo, resposta inflamatória e ritmo circadiano, a biossíntese de NAD+ mediada por NAMPT regula mecanismos homeostáticos e protetores contra perturbações nutricionais, como a HFD. Nossos resultados também indicam que o SIRT1 é pelo menos um dos mediadores desses efeitos benéficos do NMN na sensibilidade hepática à insulina. Além do SIRT1, pode haver outros fatores sensíveis ao NAD+ ou consumidores de NAD+ que também contribuem para os efeitos do NMN. Por exemplo, outros membros da família das sirtuínas (SIRT2–7) também provavelmente desempenham alguns papéis nos efeitos metabólicos do NMN. Particularmente, as funções das sirtuínas mitocondriais (SIRT3–5) podem ser afetadas por déficits na biossíntese de NAD+ mediada por NAMPT, resultando potencialmente na disfunção mitocondrial observada no T2D. A diferença sexual que observamos neste estudo também é interessante. Dado que a sinalização do estrogênio é crítica para a regulação da sensibilidade hepática à insulina e da GSIS, o estrogênio pode desempenhar um papel nos efeitos do NMN sob alimentação com HFD. Serão necessárias investigações adicionais para identificar mecanismos detalhados da eficácia do NMN.
Nossos resultados fornecem uma implicação interessante de que a suplementação de NMN também pode ser eficaz em pacientes humanos com T2D se eles apresentarem defeitos na biossíntese de NAD+ mediada por NAMPT. Como o NMN é um composto endógeno, esta é uma abordagem nutracêutica para o T2D. No entanto, será de grande interesse examinar se os efeitos do NMN são sinérgicos com os de pequenos ativadores químicos da SIRT1, particularmente em indivíduos idosos e diabéticos. Em conjunto, prevemos que a administração de NMN a longo prazo possa ser uma forma altamente eficaz de sustentar a atividade aumentada da SIRT1 em tecidos e órgãos onde a biossíntese de NAD+ mediada por NAMPT está comprometida e de combater a preocupante epidemia de T2D.

Procedimentos Experimentais

Experimentação Animal

Para o modelo de T2D induzido por HFD, camundongos com 3–6 meses de idade foram alimentados com uma HFD contendo 42% do total de calorias provenientes de gordura (TD88137; Harlan Taklad). Definimos diabetes como camundongos com níveis de glicemia de jejum > 120 mg/dl ou níveis de glicemia no ponto de 2 horas em IPGTTs ≥ 200 mg/dl. Para obter camundongos diabéticos induzidos pela idade, triamos camundongos machos e fêmeas com 15–26 meses de idade seguindo os critérios. Para o tratamento com NMN, administramos NMN (Sigma) por via intraperitoneal na dose de 500 mg/kg de peso corporal/dia conforme indicado no texto e nas legendas das figuras. Esta dose foi determinada em nossos estudos anteriores. Todos os estudos com animais foram aprovados pelo Comitê de Estudos com Animais da Universidade de Washington. Detalhes estão disponíveis no Procedimento Experimental Suplementar.

Medições de NAD+ e NMN

Os níveis de NAD+ e NMN foram determinados usando um sistema de HPLC (Shimadzu) com uma coluna Supelco LC-18-T (15cm × 4,6cm; Sigma) e uma coluna Hypercarb (15cm × 4,6cm; Thermo Scientific), respectivamente. Detalhes estão disponíveis no Procedimento Experimental Suplementar.

Isolamento de hepatócitos primários

Hepatócitos primários foram isolados e cultivados conforme descrito anteriormente. Para tratamentos com NMN, inibidores enzimáticos (FK866, galotanino, EX527), TNF-α e menadiona, os hepatócitos foram cultivados em DMEM contendo 1,0% de SFB e cada reagente ou suas combinações conforme indicado no texto.

Microarrays

O RNA total foi isolado de amostras de fígado congelado de camundongos RC, HFD e HFD tratados com NMN e usado para microarranjos de genoma completo Illumina Mouse Ref 8 (versão 2). Detalhes estão disponíveis no Procedimento Experimental Suplementar.

PCR em Tempo Real Quantitativo

A PCR em tempo real foi realizada usando o sistema 7900HT Fast Real-Time PCR (Applied Biosystems). Os níveis de expressão relativa foram determinados com base nos valores de CT e normalizados para os valores de CT do gene Gapdh. Os valores de P para as diferenças dos valores de CT foram calculados usando ANOVA de uma via com o teste PLSD de Fisher.

Detecção de NF-κB p65 acetilada
Extratos nucleares foram preparados a partir de amostras de fígado congeladas conforme descrito anteriormente. 100 μg de extrato nuclear de fígado foram analisados por Western blotting com um anticorpo anti-acetil NF-κB p65 (Lys310) (Cell Signaling Technology). O mesmo blot foi reprovado com anticorpo anti-NF-κB p65 (Santa Cruz). Os sinais foram visualizados utilizando o sistema de detecção ECL Plus (Amersham).
Análises Estatísticas
As diferenças entre dois grupos foram avaliadas usando o teste t pareado ou não pareado de Student. Comparações entre vários grupos foram realizadas usando ANOVA de uma via com o teste post-hoc de Fisher's PLSD. Valores de P menores que 0,05 foram considerados estatisticamente significativos.
Material Suplementar
Compartimentação subcelular e propriedades catalíticas diferenciais das três isoformas humanas de nicotinamida mononucleotídeo adenililtransferase
Interdependência de AMPK e SIRT1 para adaptação metabólica ao jejum e exercício no músculo esquelético
A expressão hepática de lipina 1beta é diminuída em indivíduos obesos resistentes à insulina e é reativada pela perda de peso acentuada
A base molecular para a resistência à insulina induzida por estresse oxidativo
A restrição de glicose inibe a diferenciação de mioblastos esqueléticos ativando SIRT1 através da regulação mediada por AMPK de Nampt
Uma interação sensível a nutrientes entre Sirt1 e HNF-1alfa regula a expressão de Crp
Sirtuínas de mamíferos: insights biológicos e relevância para doenças
FK866, um inibidor não competitivo altamente específico da nicotinamida fosforribosiltransferase, representa um novo mecanismo para indução de apoptose de células tumorais
“Relógios” no Mundo do NAD: NAD como um oscilador metabólico para a regulação do metabolismo e envelhecimento
Dez anos de desacetilases da família SIR2 dependentes de NAD: implicações para doenças metabólicas
A deficiência de piruvato desidrogenase quinase-4 reduz a glicose sanguínea e melhora a tolerância à glicose em camundongos obesos induzidos por dieta
PAGE: análise paramétrica de enriquecimento de conjuntos de genes
Como a obesidade causa diabetes: não é um conto exagerado
Disfunção mitocondrial e diabetes tipo 2
Papéis do produto de peroxidação lipídica 4-hidroxinonenal na obesidade, síndrome metabólica e distúrbios vasculares e neurodegenerativos associados
Obesidade, resistência à insulina e diabetes: diferenças sexuais e papel dos receptores de estrogênio
Efeitos do envelhecimento na secreção e ação da insulina
O aumento da dosagem de Sir2 de mamíferos em células β pancreáticas melhora a secreção de insulina estimulada por glicose em camundongos
S100A8 e S100A9 são novos genes alvo do fator nuclear kappa B durante a progressão maligna da carcinogênese hepática murina e humana
A interleucina-1beta pode mediar a resistência à insulina em células derivadas do fígado em resposta à inflamação dos adipócitos
TNF-alfa e resistência à insulina: resumo e perspectivas futuras
Perda associada à idade do aumento mediado por Sirt1 da secreção de insulina estimulada por glicose em camundongos com superexpressão específica de Sirt1 em células β (BESTO)
Nampt/PBEF/visfatina regula a secreção de insulina em células β como uma enzima biossintética de NAD sistêmica
Resposta metabólica de glicose e lipídios dependente de jejum através da sirtuína 1 hepática
Inflamação e resistência à insulina
Consequências epidemiológicas e econômicas das epidemias globais de obesidade e diabetes
Modulação da transcrição dependente de NF-κB e da sobrevivência celular pela desacetilase SIRT1
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NMN melhora os defeitos na biossíntese de NAD+ mediada por NAMPT em camundongos diabéticos induzidos por HFD
(A) Níveis da proteína NAMPT no fígado, WAT e músculo esquelético. Camundongos fêmeas foram alimentados com RC ou HFD por 6–8 meses. Os níveis de NAMPT foram normalizados para ACTINA (fígado) ou TUBULINA (WAT e músculo esquelético) (n=4 a 5 camundongos por grupo). (B) Níveis de NAD+ tecidual no fígado, WAT e músculo esquelético de camundongos RC, HFD e HFD tratados com NMN (n=5 a 13 camundongos por grupo). NMN (500 mg/kg de peso corporal/dia) foi administrado por via intraperitoneal a camundongos fêmeas alimentados com HFD por 7 dias consecutivos. (C) Alterações nos níveis de NMN e NAD+ no fígado após a administração de uma dose única de NMN a camundongos B6 (n=3 a 5 camundongos para cada ponto temporal). (D e E) Níveis intracelulares de NAD+ em hepatócitos primários de camundongos. As células foram tratadas com NMN nas concentrações indicadas (D) ou com inibidores enzimáticos [500 nM de FK866 ou 100 μM de galotanino (GTN)] na presença ou ausência de 100 μM de NMN (E), por 4 horas (n=3 por grupo). Os dados foram analisados pelo teste t não pareado de Student (A) e pela ANOVA de uma via com o teste post-hoc de Fisher PLSD (B, D, E). Todos os valores são apresentados como média ± EPM. *P < 0,05; **P < 0,01; ***P < 0,001.
(A and D) Tolerância à glicose em camundongos fêmeas (A) e machos (D) alimentados com dieta rica em gordura (HFD) antes e após o tratamento com NMN (n=10 para fêmeas, e n=6 para machos). Os IPGTTs foram realizados nos mesmos indivíduos antes (círculos fechados) e após (círculos abertos) o NMN. O NMN (500 mg/kg de peso corporal/dia) foi administrado a camundongos fêmeas e machos por 7 e 10 dias consecutivos, respectivamente. As áreas sob cada curva de tolerância à glicose são apresentadas ao lado das curvas de tolerância à glicose. (B and E) Níveis plasmáticos de insulina em camundongos fêmeas (B) e machos (E) durante os IPGTTs antes e após o tratamento com NMN (n=10 para fêmeas, e n=6 para machos). (C and F) Tolerância à insulina em camundongos fêmeas (C) e machos (F) alimentados com HFD antes e após o tratamento com NMN (n=10 para fêmeas, e n=6 para machos). Os ITTs foram realizados antes (círculos fechados) e após (círculos abertos) o NMN. Os ITTs foram conduzidos vários dias antes ou após os IPGTTs. As áreas sob cada curva de tolerância à insulina são apresentadas ao lado das curvas de tolerância à insulina. Os dados foram analisados pelo teste t pareado de Student. Todos os valores são apresentados como média ± EPM. *P < 0,05; **P < 0,01; ***P < 0,001.
O NMN melhora a resistência hepática à insulina e restaura a expressão gênica relacionada ao estresse oxidativo, resposta inflamatória e ritmo circadiano.
(A) Status de fosforilação da AKT em fígados femininos HFD e HFD tratados com NMN (n=3 camundongos por grupo). Os níveis de sinal da AKT fosforilada foram normalizados para os níveis totais da proteína AKT.
(B) Vias biológicas que foram alteradas pela HFD e revertidas pelo NMN em fígados femininos. A análise paramétrica de enriquecimento de conjuntos gênicos (PAGE) foi realizada para identificar vias que foram significativamente reguladas positivamente (vermelho) ou negativamente (azul) pela HFD ou NMN usando nossos dados de microarranjo (n=4 camundongos para cada condição). Vinte vias principais são listadas de acordo com a soma dos valores absolutos dos escores Z entre duas comparações.
(C) Resultados de RT-PCR quantitativo para genes representativos relacionados ao estresse oxidativo, resposta inflamatória, ritmo circadiano e metabolismo (n=4 a 5 camundongos por grupo). Gsta2, glutationa S-transferase alfa 2; Il1b, interleucina 1 beta; Pdk4, piruvato desidrogenase quinase isoenzima 4; Dbp, proteína de ligação ao sítio D do promotor da albumina (albumina D-box); Dec1, deletado no câncer de esôfago 1.
(D) Status de acetilação do NF-κB p65 em fígados RC, HFD e HFD tratados com NMN. Dois conjuntos independentes de camundongos foram usados para esta análise, e os números abaixo de cada painel representam as razões normalizadas dos níveis de p65 acetilado para total.
(E–G) Efeitos do TNF-α na biossíntese de NAD+ mediada por NAMPT e na expressão gênica em hepatócitos primários de camundongos. As células foram tratadas com 50 ng/ml de TNF-α por 72 h e receberam os reagentes indicados por 6 h antes da coleta para medições. (E) Os níveis da proteína NAMPT foram normalizados para ACTINA (n=3 por grupo). (F) As células tratadas com TNF-α receberam 100 μM de NMN antes das medições de NAD+ (n=3–6 por grupo). (G) As células tratadas com TNF-α foram cultivadas com NMN ou NMN mais 40 μM de EX527 e examinadas quanto à expressão de Gsta2 (n=6–9 por grupo).
Os dados foram analisados pelo teste t não pareado de Student (A, E). As diferenças nos valores de Ct ou nos níveis de NAD+ foram analisadas com ANOVA de uma via com o teste post-hoc de Fisher’s PLSD (C, F, G). Todos os valores são apresentados como média ± EPM. *P < 0,05; **P <0,01; ***P < 0,001.
NMN melhora a homeostase da glicose e lipídios em camundongos diabéticos tipo 2 induzidos por HFD.
(A) Níveis de NAD+ em tecidos metabólicos entre camundongos jovens e idosos. Pâncreas, fígado, WAT e músculo esquelético foram coletados de camundongos jovens (n=5–11) e idosos (n=5–15) com 3–6 e 25–31 meses de idade, respectivamente. (B) Tolerância à glicose em camundongos machos idosos com diabetes natural antes (círculos fechados) e após (círculos abertos) uma dose única de NMN (500 mg/kg de peso corporal) (n=11). As áreas sob cada curva de tolerância à glicose são apresentadas ao lado das curvas de tolerância à glicose. (C) Os níveis de insulina plasmática foram medidos durante IPGTTs (n=5). (D e E) Tolerância à glicose (D) e níveis de lipídios (E) em camundongos fêmeas idosas em dieta HFD antes (círculos fechados) e após (círculos abertos) NMN (n=5). Amostras de plasma em jejum foram coletadas dos mesmos camundongos e submetidas às medições de colesterol (Chol), triglicerídeos (TG) e ácidos graxos livres não esterificados (FFA). Os dados foram analisados pelo teste t não pareado de Student (A), teste t pareado (B–D) e ANOVA de uma via com o teste post-hoc de Fisher PLSD (E). Todos os valores são apresentados como média ± EPM. *P < 0.05; **P < 0.01; ***P < 0.001.
Destaques
A biossíntese de NAD+ mediada por NAMPT é comprometida em órgãos metabólicos pela HFD.
NMN melhora os defeitos na biossíntese de NAD+ e no metabolismo da glicose em camundongos com DM2.
NMN aumenta a sensibilidade hepática à insulina ao reverter a expressão gênica causada pela HFD.
NMN também melhora os defeitos no metabolismo da glicose e lipídios em camundongos com DM2 induzida pela idade.