Transcript Sinalização intracelular na ilhota pancreática materna durante o

Sinalização intracelular na ilhota
pancreática materna durante o período
perinatal
Silvana Bordin
Depto. De Fisiologia e Biofísica
ICB - USP
Homeostase glicêmica
Resitência à insulina
Aumento da secreção
Alterações da secreção de insulina durante a
gravidez e lactação
Gravidez normal
Demanda Nutricional + Hormônios Diabetogênicos
Resistência periférica +
secreção de insulina
Hiperinsulinemia e normo- ou hipoglicemia
Diabetes Mellitus Gestacional (GDM)
Resistência periférica sem compensação da resposta
secretora de insulina
Hiperglicemia materna
+
Hiperinsulinemia fetal
Adaptações da ilhota pancreática na gestação
Histórico:
Aumento da massa da ilhota (1930)
(Akehi T. Apud Hellman B, Acta Obstr Gynec Scandinav.39:331-342, 1960)
Aumento da secreção de insulina (60’)
(Spellacy , 1962; Malaisse ; 1969; Green & Taylor, 1972)
Lactogênio Placentário & Prolactina (80’)
(Nielsen, 1982; Sorenson, 1985; Boschero, 1993)
Glut2, HK, cAMP, Ca2+, K+, CX, etc
Vias de sinalização da Prolactina
Bole-Feysot et al. Endocrine Reviews, 1998
J Endocrinol, 2004
Pregnant
Control
30
Insulin secretion
(ng/islet/h)
S
AS
S
AS
20
*
10
0
basal;
stimulated
Ativação das vias PI3K/AKT e MAPK pela PRL
Protein
S
Phosphorylation
AS
Pp70S6K
Arbitrary densitometric
200
*
100
0
p-AKT
250
200
150
100
50
0
control;
pregnant
*
Aumento da secreção de insulina na gestação é
dependente da ação da Prolactina
PRL
JAK2
ATP
STAT5
Genes-alvo (?)
Secreção de insulina
Crescimento celular
Efeitos
Biológicos
Mol Cell
Endocrinol, 2004
Effectors & intracellular
transducers
PRL
Cell cycle regulators
MEK 2
ERK-1,-2, -3
AKT-2
AKT-1
I-kappa B
LAR
14-3-3 zeta/delta
STAT3
Cyclins D1, D2
PCNA
CDK 4
p27kip-1
EIF-2
Receptors &
Transporters
Exocytosis
Transcription
factors
Synaptotagmin IV
Secretogranin V
CAM
c-jun
CaBP2
Max
Translation
TNF-R1
IL1-R1
IL6-R
IGF2-R
40 S & 60 S
Ribosomal proteins
(4)
TRH
MIF
BMP-R
SST
CD24
ACh-R
NSE
Na/K ATPase
Cu/Zn SOD
Others
Gestação
Effectors & intracellular
transducers
Cell cycle regulators
ERK -3
AKT -1
I-kappa B
STAT3
Cyclins D3
PCNA
Proteasome C3
Receptors & transporters
Others
Exocytosis
Transcription
factors
VDCC
CaBP2
prohormone
convertase 1
c-jun
Max
c-fos
PMCA
Jun-D
CREBP
nur77
Translation
TRH
CD24
Cu/Zn SOD
40 S & 60 S
Ribosomal
proteins (3)
GH-R
IL1-R1, IL6-R
GRP-R
IGF2-R, IGF1-R
BMP-R
ACh-R
PGD2-R
GLUR2 & 8
GLUT-1 & 2
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
Mol Cell Endocrinol,
2006
200
#
Insulin
Insulin/ERK3
ERK3
# #
IP: Map2
IB: p-Ser
100
IP: Map2
IB: Map2
*
2.0
0
phospho serine/Map2 ratio
CTL
SO-ERK3
ASO-ERK3
CTL
SO-ERK3
ASO-ERK3
1.5
Glucose 5.6 mM
Glucose 11.1 mM
ERK3 participa do processo de secreção
de insulina
Mecanismo proposto: ativação de
proteínas reguladoras do rearranjo de
microtúbulos
1.0
0.5
0.0
Vehicle
PMA
CTL
Vehicle
PMA
ASO-ERK3
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 normais já no
terceiro dia de lactação
Kawai and Kishi, 1999
Expressão e Fosforilação do STAT3
na gestação e lactação
STAT3-insKO
BBRC, 2004
Supressão da 1ª fase da secreção na lactação
Primeira 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 b, o que indica que SERCA2 é
a principal Ca2+-ATPase do ER em condições fisiológicas.
(Varadi & Rutter 2002).
Expressão de SERCA em ilhotas de ratas
grávidas e lactantes
STAT3-ASO reproduz os efeitos observados em
animais STAT3-insKO
STAT3-knockdown previne o aumento de expressão de
SERCA2 e IP3R induzido por PRL
1,4
IP3R / RPL37a ratio
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0
CTL
PRL
ASO
ASO+
PRL
Níveis circulantes de PRL permanecem altos
em ratas no início da lactação
Gestação
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 da PRL
sobre a expressão de SERCA2 em ilhotas 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 AKT
em ilhotas pancreáticas de ratas grávidas e lactantes
Expressão e fosforilação das ERKs 1 e 2 em ilhotas
pancreáticas de ratas grávidas e lactantes
Dexametasona contrapõe o efeito da PRL sobre a
fosforilação de ERK1/2
Expressão de fosfatases reguladoras das vias da
AKT e ERK 1/2 em ilhotas de ratas lactantes
Expressão de fosfatases reguladoras das vias da AKT
e ERK 1/2 em células RINm5F tratadas com DEX
Conclusão
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.
Laboratório de Biologia Molecular
Silvana Bordin
Gabriel F. Anhê
José Edgar N. Carvalho
Camilo de Lellis Santos
Tatiane C. de Araújo Nogueira
Luciana C. Caperuto
Rui Curi
José Cipolla Neto
Carla R. O. Carvalho
Andrea S. Torrão
Angelo R. Carpinelli
A. C. Boschero
M. Esméria. C. Amaral
José Roberto Bosqueiro
Licio A. Velloso
(11)3091-7961
[email protected]