Estudo do efeito de proteínas e peptídeos naturais bioativos no tratamento de diabetes mellitus

dc.contributor.advisorMorais, Ana Heloneida de Araújo
dc.contributor.authorMedeiros, Isaiane
dc.contributor.referees1Rezende, Adriana Augusto de
dc.contributor.referees2Moreira, Ana Luisa Pires
dc.contributor.referees3Souza, Augusto Monteiro de
dc.contributor.referees4Melo, Eduardo Borges de
dc.date.accessioned2025-03-27T22:51:13Z
dc.date.available2025-03-27T22:51:13Z
dc.date.issued2024-12-27
dc.description.abstractDiabetes mellitus (DM) is a public health issue, characterised by hyperglycaemia. The aim of the present study was to evaluate the effect of natural bioactive proteins and peptides in the treatment of DM. Accordingly, this thesis is divided into three chapters. The first chapter outlines the protocol for the systematic review (SR) as registered in the International Register of Prospective Systematic Reviews (PROSPERO, number: CRD42022355540), which guided the construction of the SR presented in the second chapter. In the second chapter, the SR was conducted with the aim of answering the starting question: which peptides or proteins have been studied in silico for the treatment of diabetes mellitus? The articles were selected based on PECOs (Population, Exposure, and Context) from databases such as PubMed, ScienceDirect, Scopus, Web of Science, Virtual Health Library, and EMBASE. Based on the eligibility criteria, five articles were included, and risk of bias was assessed using the adapted Strengthening the Reporting of Empirical Simulation Studies (STRESS) tool. The results showed that proteins and/or peptides extracted from natural sources interacted in silico with therapeutic targets involved in DM management, such as α-amylase, dipeptidyl peptidase IV (DPP-IV), α-glucosidase, insulin receptor (IR), glucose transporter type 2 (GLUT-2), and sodium-glucose co-transporter 1 (SGLT1), and when re-evaluated in vivo, they promoted a reduction in fasting blood glucose, improvement in pancreatic morphology, positive regulation of insulin secretion and expression, reduction or maintenance of plasma insulin, decreased HOMA-IR, increased HOMA-β, and maintenance of GLP-1. It was demonstrated that in silico studies provided crucial insights into therapeutic strategies for DM. In the third chapter, a preclinical study was conducted to evaluate the effect of trypsin inhibitor isolated from tamarind seed (ITT) in zebrafish, with increased fasting blood glucose triggered by overfeeding with Artemia sp. Protein glycation (in vitro and in vivo), biochemical parameters, relative expression of the IR gene, and morphological changes in organs and tissues relevant to T2D were evaluated. DM2 diagnosis was made using Accu-Chek® to assess fasting capillary glucose in the fish before the start of treatments. The animals (N = 140), of both sexes, were distributed into four groups (n = 35): 1) healthy animals without treatment and fed a normal diet; 2) animals with DM2 without treatment and overfed; 3) animals with DM2 treated with ITT (25 mg/L) and overfed; 4) animals with DM2 treated with ITT (25 mg/L) and fed a normal diet for 10 days. Fasting blood glucose was 62.33 mg/dL (2.52) for normo-fed animals and 104.70 mg/dL (4.16) for overfed animals pre-treatment (p = 0.008). No significant change (p > 0.05) was observed in the in vitro glycation of bovine serum albumin for ITT concentrations of 1.4 and 5 mg/mL; however, the concentration of 25 mg/mL ITT significantly increased glycation (p < 0.01). This finding was not maintained when checking the formation of advanced glycation end-products (AGEs) in vivo (p > 0.05) between the groups analysed, using 25 mg/L. After treatment, a significant reduction (p < 0.01) in fasting blood glucose, HOMA-IR, and QUICKI index, and a significant increase (p < 0.01) in HOMA-β were observed in animals treated with ITT and overfeeding compared to the untreated DM2 group, but these values did not show significant differences (p > 0.05) compared to healthy animals, except for the QUICKI index. Significant increases (p < 0.01) in insulin were observed for all groups in relation to the healthy control. Furthermore, ITT promoted negative regulation of the relative expression of IR in adipose and skeletal muscle tissue. Additionally, histopathological findings revealed lower visceral adiposity, pancreatic and hepatic steatosis, and renal degeneration in animals treated with ITT and overfed. However, further studies are needed to elucidate the mechanisms underlying the reduction in fasting blood glucose.pt_BR
dc.description.resumoO diabetes mellitus (DM) é um problema de saúde pública, caracterizado pela hiperglicemia. O objetivo do presente estudo foi avaliar o efeito de proteínas e peptídeos naturais bioativos no tratamento de DM. Dessa forma, esta tese está dividida em três capítulos. No primeiro foi realizado o protocolo da revisão sistemática (RS) conforme registrado no International Register of Prospective Systematic Review (PROSPERO, número: CRD42022355540), que norteou a construção da RS apresentada no segundo capítulo. No segundo capítulo, foi realizada a RS que teve o objetivo de responder à pergunta de partida: quais peptídeos ou proteínas vêm sendo estudados in sílico para o tratamento de diabetes mellitus? Os artigos foram selecionados de acordo com PECOs (População, Exposição e Contexto), nas bases de dados PubMed, ScienceDirect, Scopus, Web of Science, Virtual Health Library e EMBASE. Com base nos critérios de elegibilidade, foram incluídos cinco artigos e a avaliação do risco de viés foi realizada utilizando a ferramenta adaptada Strengthening the Reporting of Empirical Simulation Studies (STRESS). Os resultados mostraram que proteínas e/ou peptídeos extraídos de fontes naturais interagiram in sílico com alvos terapêuticos envolvidos no manejo do DM, como αamilase, dipeptidil peptidase IV (DPP-IV), α-glicosidase, receptor de insulina (RI), transportador de glicose tipo 2 (GLUT-2) e proteína transportadora de sódio-glicose (SGLT1), e quando reavaliados in vivo, promoveram a redução de glicemia de jejum, melhora da morfologia pancreática, regulação positiva da secreção e expressão de insulina, redução ou manutenção de insulina plasmática, diminuição em HOMA-IR, aumento de HOMA-β e manutenção de GLP-1. Com isso, foi demonstrado que os estudos in sílico ofereciam percepções cruciais sobre estratégias terapêuticas para o DM. No terceiro capítulo, foi realizado um estudo pré-clínico para avaliar o efeito do inibidor de tripsina isolado de semente de tamarindo (ITT) em peixes-zebra, com glicemia de jejum aumentada desencadeada por hiperalimentação com Artemia sp. Foram avaliados glicação de proteínas (in vitro e in vivo), parâmetros bioquímicos, expressão relativa do gene do RI, além de alterações morfológicas em órgãos e tecidos relevantes para o DM2. O diagnóstico de DM2 foi feito utilizando AccuChek®, para avaliação da glicemia capilar dos peixes em jejum, antes do início dos tratamentos. Os animais (N = 140), de ambos os sexos, foram dristribuídos em quatro grupos (n = 35): 1) animais saudáveis sem tratamento e normoalimentados; 2) animais com DM2 sem tratamento e hiperalimentados; 3) animais com DM2 tratados com de ITT (25 mg/L) e hiperalimentados; 4) animais com DM2 tratados com ITT (25 mg/L) e normoalimentados durante 10 dias. Foi verificada glicemia de jejum de 62,33 mg/dL (2,52) para animais normoalimentados e 104,70 mg/dL (4,16) para os animais hiperalimentados pré-tratamento (p = 0,008). Não foi verificada alteração significativa (p > 0,05) de glicação in vitro da albumina sérica bovina para as concentrações de ITT de 1,4 e 5 mg/mL; em contrapartida a concentração de 25 mg/mL de ITT aumentou a glicação significativamente (p < 0,01). Esse achado não se manteve, ao verificar a formação de produtos finais de glicação avançada (AGEs) in vivo (p > 0,05) entre os grupos analisados, utilizando 25 mg/L. Após o tratamento, verificou-se redução significativa (p < 0,01) de glicemia de jejum, HOMA-IR e índice QUICKI e aumento significativo (p < 0,01) de HOMA-β nos animais tratados com ITT e hiperalimentação em relação ao grupo de animais com DM2 sem tratamento, mas esses valores não tiveram diferença significativa (p > 0,05) para os animais saudáveis, com exceção para índice QUICKI. Enquanto foram observados aumentos significativos (p < 0,01) de insulina para todos os grupos em relação ao controle saudável. Além disso, o ITT promoveu a regulação negativa da expressão relativa do RI em tecido adiposo e muscular esquelético. Adicionalmente, nos achados histopatológicos, foi verificada menor adiposidade visceral, esteatose pancreática e hepática, e degeneração renal nos animais tratados com ITT e hiperalimentação. Contudo, ainda são necessários novos estudos para elucidar os mecanismos de redução da glicemia de jejum.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpt_BR
dc.identifier.citationMEDEIROS, Isaiane. Estudo do efeito de proteínas e peptídeos naturais bioativos no tratamento de diabetes mellitus. Orientadora: Dra. Ana Heloneida de Araújo Morais. 2024. 104f. Tese (Doutorado em Bioquímica e Biologia Molecular) - Centro de Biociências, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2024.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/63287
dc.languagept_BRpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio Grande do Nortept_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.initialsUFRNpt_BR
dc.publisher.programPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM BIOQUÍMICA E BIOLOGIA MOLECULARpt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectTamarindus indica L.pt_BR
dc.subjectHiperglicemiapt_BR
dc.subjectSimulação computacionalpt_BR
dc.subjectRevisão sistemáticapt_BR
dc.subjectDanio reriopt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS BIOLOGICASpt_BR
dc.titleEstudo do efeito de proteínas e peptídeos naturais bioativos no tratamento de diabetes mellituspt_BR
dc.title.alternativeStudy of the effect natural bioactive proteins and peptides in the treatment of diabetes mellituspt_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR

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