sinalização intracelular na ilhota pancreática materna durante o período perinatal silvana...
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Sinalização intracelular na ilhota Sinalização intracelular na ilhota pancreática materna durante o pancreática materna durante o
período perinatalperíodo perinatal
Silvana BordinDepto. De Fisiologia e Biofísica
ICB - USP
Homeostase glicêmica
Resitência à insulina
Aumento da secreção
Alterações da secreção de insulina durante a gravidez e lactação
Hiperinsulinemia e normo- ou hipoglicemiaHiperinsulinemia e normo- ou hipoglicemia
Gravidez normal
Demanda Nutricional + Hormônios
Diabetogênicos
Resistência periférica + secreção de insulina
Diabetes Mellitus Gestacional (GDM)
Resistência periférica sem compensação da resposta secretora de insulina
Hiperglicemia maternaHiperglicemia materna++
Hiperinsulinemia fetalHiperinsulinemia fetal
Histórico:
Aumento da massa da ilhota (1930)Aumento da massa da ilhota (1930)(Akehi T. Apud Hellman B, Acta Obstr Gynec Scandinav.39:331-342, 1960)(Akehi T. Apud Hellman B, Acta Obstr Gynec Scandinav.39:331-342, 1960)
Aumento da secreção de insulina (60’)Aumento da secreção de insulina (60’)(Spellacy , 1962; Malaisse ; 1969; Green & Taylor, 1972)
Lactogênio Placentário & Prolactina (80’)Lactogênio Placentário & Prolactina (80’)(Nielsen, 1982; Sorenson, 1985; Boschero, 1993)
Glut2, HK, cAMP, Ca2+, K+, CX, etc
Adaptações da ilhota pancreática na gestação
Vias de sinalização da Prolactina
Bole-Feysot et al. Endocrine Reviews, 1998
J Endocrinol, 2004
Control Pregnant
0
10
20
30
Ins
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S AS S AS
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Protein PhosphorylationS AS
0
50
100
150
200
250
p-AKT
*
*
Pp70S6K
0
100
200
control; pregnant
Ativação das vias PI3K/AKT e MAPK pela PRL
Aumento da secreção de insulina na gestação é dependente da ação da Prolactina
PRL
EfeitosEfeitosBiológicosBiológicos
ATP
JAK2 JAK2
STAT5STAT5 STAT5STAT5
Genes-alvo (?)Genes-alvo (?)
Secreção de insulinaSecreção de insulina Crescimento celularCrescimento celular
Mol Cell Endocrinol, 2004
Cell cycle regulatorsCell cycle regulators
Cyclins D1, D2
PCNA
CDK 4
p27kip-1
EIF-2
TranslationTranslation
40 S & 60 S Ribosomal proteins (4)
TranscriptionTranscriptionfactorsfactors
c-jun
Max
OthersOthers
TRH
MIF
SST
CD24
NSE
Cu/Zn SOD
CAM
ExocytosisExocytosis
Synaptotagmin IVSecretogranin V
CaBP2
Effectors & intracellularEffectors & intracellulartransducerstransducers
MEK 2ERK-1,-2, -3AKT-2
I-kappa BLAR14-3-3 zeta/deltaSTAT3
AKT-1
Receptors &Receptors &TransportersTransporters
TNF-R1
IL1-R1
IL6-R
IGF2-R
BMP-R
ACh-R
Na/K ATPase
PRL
Gestação
prohormoneconvertase 1
Exocytosis
Cell cycle regulators
Receptors & transporters
Cyclins D3
PCNA
Effectors & intracellulartransducers
ERK -3
I-kappa B
VDCC
CaBP2
Translation
40 S & 60 S Ribosomal proteins (3)
Transcriptionfactors
c-junMax
STAT3
Others
TRH
CD24
Cu/Zn SODc-fos
Jun-D
IL1-R1, IL6-R
IGF2-R, IGF1-R
BMP-R
ACh-R
PGD2-R
GRP-R
Proteasome C3
GLUR2 & 8
GLUT-1 & 2
CREBPPMCA
nur77
GH-R
AKT -1
ERK3
• Membro atípico da família das MAPKs
• Isoformas p97 e p63
• Localização nuclear e citoplasmática
• Função ? (ciclo celular)
• Ativação ? (PKC)
MAPK = Mitogen-Activated Protein Kinase
Microtubule-Associated Protein Kinase
Insulin ERK3 Insulin/ERK3
Glucose 5.6 mM Glucose 11.1 mM
0
100
200
SO-ERK3 ASO-ERK3CTL SO-ERK3 ASO-ERK3CTL
## #
IP: Map2
IB: p-Ser
IP: Map2
IB: Map2
ASO-ERK3CTL
*
Vehicle PMA Vehicle PMA
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
phos
pho
serin
e/M
ap2
ratio
ERK3 participa do processo de ERK3 participa do processo de secreção de insulinasecreção de insulinaMecanismo proposto: ativação de Mecanismo proposto: ativação de proteínas reguladoras do rearranjo proteínas reguladoras do rearranjo de microtúbulosde microtúbulos
Mol Cell Endocrinol, 2006
STAT3
• IL6: estimula proliferação e expressão da insulina
• Leptina: inibe síntese e secreção de insulina
KO-STAT3 (mamária): retarda a involução
A secreção de insulina volta aos valores A secreção de insulina volta aos valores normais já no terceiro dia de lactaçãonormais já no terceiro dia de lactação
Kawai and Kishi, 1999
Expressão e Fosforilação do Expressão e Fosforilação do STAT3 na gestação e lactaçãoSTAT3 na gestação e lactação
STAT3-insKO
BBRC, 2004
Supressão da 1ª fase da secreção na lactaçãoSupressão da 1ª fase da secreção na lactação
Primeira fase da secreção de insulinaPrimeira fase da secreção de insulina
Expressão diminuída de SERCA2 em ilhotas pancreáticas está associada à diminuição da oscilação de [Ca2+]c, consumo de O2 e secreção de insulina frente ao estímulo com glicose.
Kulkarni et al., 2004
SERCA2 (mas não SERCA3) está envolvida na regulação do [Ca2+]c de repouso das células , o que indica que SERCA2 é a principal Ca2+-ATPase do ER em condições fisiológicas.
(Varadi & Rutter 2002).
Expressão de SERCA em ilhotas de Expressão de SERCA em ilhotas de ratas grávidas e lactantesratas grávidas e lactantes
STAT3-ASO reproduz os efeitos observados em STAT3-ASO reproduz os efeitos observados em animais STAT3-insKOanimais STAT3-insKO
0
0,4
1,0
0,6
1,2
0,2
1,4
0,8
IP3R
/ R
PL
37a
rati
o
CTL PRL ASO ASO+PRL
STAT3-knockdown previne o aumento de expressão de SERCA2 e IP3R induzido por PRL
Gestação Lactação
Níveis circulantes de PRL permanecem altosem ratas no início da lactação
Kawai and Kishi, 1999
Dexametasona diminui os efeitos da PRL sobre a secreção de insulina em ilhotas pancreáticas de
ratas
Weinhaus et al., 2000
Dexametasona modula negativamente a fosforilação em serina induzida por PRL do STAT3 em células RINm5F
Dexametasona modula negativamente o efeito Dexametasona modula negativamente o efeito da PRL sobre a expressão de SERCA2 em da PRL sobre a expressão de SERCA2 em
ilhotas pancreáticasilhotas pancreáticas
Conclusões
• A fosforilação em serina do STAT3 e a expressão de SERCA dois aumentam no fim da gestação e retomam valores normais já no 3º dia de lactação.
• O efeito positivo da PRL sobre a expressão de SERCA2 é dependente do STAT3.
• A DEX regula negativamente a ação da PRL sobre a fosforilação em serina do STAT3 e expressão de SERCA2
STAT3-regulated SERCA2 expression by prolactin and glucocorticoids is involved in the adaptation of insulin secretory response during the peripartum period. Anhê GF, Nogueira TCA, Nicoletti-Carvalho JE, Lellis-Santos C, Cipolla-Neto J, Bosqueiro JR, Boschero AC, Bordin S. J. Endocrinol (submetido)
Expressão e fosforilação de proteínas da via da Expressão e fosforilação de proteínas da via da AKT em ilhotas pancreáticas de ratas grávidas AKT em ilhotas pancreáticas de ratas grávidas
e lactantese lactantes
Expressão e fosforilação das ERKs 1 e 2 em Expressão e fosforilação das ERKs 1 e 2 em ilhotas pancreáticas de ratas grávidas e ilhotas pancreáticas de ratas grávidas e
lactanteslactantes
Dexametasona contrapõe o efeito da PRL sobre Dexametasona contrapõe o efeito da PRL sobre a fosforilação de ERK1/2a fosforilação de ERK1/2
Expressão de fosfatases reguladoras das Expressão de fosfatases reguladoras das vias da AKT e ERK 1/2 em ilhotas de ratas vias da AKT e ERK 1/2 em ilhotas de ratas
lactanteslactantes
Expressão de fosfatases reguladoras das vias Expressão de fosfatases reguladoras das vias da AKT e ERK 1/2 em células RINm5F tratadas da AKT e ERK 1/2 em células RINm5F tratadas
com DEXcom DEX
Os glicocorticóides estimulam a expressão da fosfatase MKP-1 e consequentemente regulam negativamente a fosforilação das ERK 1/2. Este
mecanismo deve estar envolvido na regressão ao estado basal de ilhotas de ratas grávidas, que
ocorre no início da lactação.
Conclusão
Laboratório de Biologia Molecular
Silvana BordinGabriel F. Anhê
José Edgar N. CarvalhoCamilo de Lellis Santos
Tatiane C. de Araújo NogueiraLuciana C. Caperuto
Rui CuriJosé Cipolla Neto
Carla R. O. CarvalhoAndrea S. Torrão
Angelo R. CarpinelliA. C. Boschero
M. Esméria. C. AmaralJosé Roberto Bosqueiro
Licio A. Velloso