EFEITOS DA METFORMINA NA RESISTÊNCIA INSULÍNICA: ASPECTOS FISIOPATOLÓGICOS E MECANISMOS DE AÇÃO FARMACOLÓGICA
Palavras-chave:
resistência insulínica, diabetes mellitus tipo 2, metformina.Resumo
A Resistência Insulínica (RI) é caracterizada por redução das ações biológicas da insulina ocorrendo elevação da produção hepática de glicose e redução da captação de glicose pelo músculo e tecido adiposo. Como consequência ocorre aumento da secreção de insulina para manter a glicemia. Porém, este mecanismo de hipersecreção de insulina pode levar a um esgotamento das células ß pancreáticas, tendo como resultado o surgimento do diabetes mellitus tipo 2 (DM2). O DM2 é uma desordem heterogênea caracterizada por RI e redução progressiva da secreção de insulina, resultando em hiperglicemia que pode ser reduzida com mudanças no estilo de vida e terapia farmacológica. Em termos de terapia farmacológica, a metformina é o antidiabético oral mais prescrito no tratamento do DM2. A metformina atua reduzindo a concentração sanguínea de glicose, hemoglobina glicada, triacilglicerol e colesterol. Contudo, apesar de sua longa história de uso clínico no tratamento do DM2, o mecanismo de ação da metformina permanece relativamente desconhecido. Por esta razão, conhecer melhor os mecanismos pelo qual esta substância interfere na sinalização insulínica representa um desafio em termos de investigação nas ciências biomédicas. Neste contexto, apresentamos este artigo de revisão visando melhor entender os principais mecanismos pelos quais esta substância atua melhorando a sensibilidade à insulina.
ABSTRACT
Insulin resistance (IR) is characterized by reduced biological activity which results in elevated liver glucose production and reduced glucose uptake by muscle and adipose tissue. Consequently, there is an increased insulin secretion to maintain glycemia. However, this mechanism of hypersecretion of insulin may lead to an exhaustion of pancreatic ß cells and results in type 2 diabetes (T2D). The T2D is a heterogeneous disorder characterized by IR and progressive reduction of insulin secretion, resulting in hyperglycemia which can be reduced with changes in lifestyle and pharmacological therapy. In terms of pharmacological therapy, metformin is the most prescribed oral drug for the treatment of T2D. Metformin reduces the blood levels of glucose, glycated hemoglobin, triglycerides and cholesterol. Despite the long history of clinical use in the treatment of T2D, the mechanism of action of metformin is still uncertain. For this reason, a greater understanding about the mechanism by which this substance influences insulin signaling represents an important challenge for research in biomedical science. In this context we present a review article to better understand the main mechanisms by which metformin could improve insulin sensitivity.
Referências
(1) CORRÊA F.H. et al Avaliação da Secreção e Resistência Insulínica em Indivíduos com Diferentes Graus de Tolerância à Glicose - do Metabolismo Normal ao Diabetes Mellitus. Arq Bras Endocrinol Metab, v. 51, n. 9, p. 1498-505, 2007.
(2) ECKET R.H., GRUNDY S.M., ZIMMET P.Z. The metabolic syndrome. Lancet., v. 365, n. 9468, p. 1415-28, 2005.
(3) BAZOTTE R.B., SILVA L.G., SCHIAVON F.P.M. Review/Perspective: Insulin resistance in the liver: Deficiency or excess of insulin? Cell Cycle, v. 13, p. 2494-2500, 2014.
(4) CARVALHEIRA J.B.C., ZECCHIN G.H., SAAD M.J.A. Vias de Sinalização da Insulina. Arq Bras Endocrinol Metab., v. 46, p. 419-425, 2002.
(5) FERREIRA C. B. N. D. et al. Efeitos da administração de metformina sobre a pressão arterial e o metabolismo glicídico de ratos espontaneamente hipertensos tornados obesos pela injeção neonatal de glutamato monossódico. Arq Bras Endocrinol Metab., v. 53, n. 4, p. 409-415, 2009.
(6) ARAÚJO L.M.B., BRITTO M.M.S., CRUZ T.R.P. Tratamento do Diabetes Mellitus do Tipo 2: Novas Opções. Arq Bras Endocrinol Metab., v. 44, n. 6, p. 509-518, 2000.
(7) SANTOMAURO J.A.S. et. al. Metformina e AMPK: Um Antigo Fármaco e Uma Nova Enzima no Contexto da Síndrome Metabólica. Arq Bras Endrocrinol Metab., v. 52, p. 120-125, 2008.
(8) ZANG M. et. al. AMP-activated protein kinase is required for the lipid-lowering effect of metformin in insulin-resistant human HepG2 cells. J Biol Chem., v. 279, n. 47, p. 898-905, 2004.
(9) MUSI N., HIRSHMAN M.F. Metformin increases AMP-activated protein kinase activity in skeletal muscle of subjects with type 2 diabetes. Diabetes., v. 51, n. 7, p. 2074-2081, 2002.
(10) ZOU M.H. et al Activation of the AMP-activated protein kinase by the anti-diabetic drug metformin in vivo – role of mitochondrial reactive nitrogen species. J Biol Chem., v. 279, n. 43, p. 940-951, 2004.
(11) MILLER R.A. et al Biguanides suppress hepatic glucagon signalling by decreasing production of cyclic AMP. Nature. , v. 494, n. 7436, p. 256–260, 2013.
(12) WALI J.A., THOMAS H.E, SUTHERLAND A.P.R Linking obesity with type 2 diabetes: the role of T-bet Diabetes Metab Syndr Obes., v. 7, p. 331–340, 2014.
(13) HABER E.P. et al Secreção da Insulina: Efeito Autócrino da Insulina e Modulação por Ácidos Graxos. Arq Bras Endocrinol Metab., v. 45, n. 3, 2001.
(14) JENSEN M. D. et al. Role of body fat distribution and the metabolic complications of obesity. J Clin Endocrinol Metab., v. 93, n. 11, p. 57-63, 2008.
(15) GRIFFIN M.E. et. al. Free fatty acid-induced insulin resistance is associated with activation of protein kinase C theta and alterations in the insulin signaling cascade. Diabetes., v. 48, n. 6, p. 1270-1274, 1999.
(16) KIM J.Y. et al. High-fat diet-induced muscle insulin resistance: relationship to visceral fat mass. Am J Physio., v. 279, n. 6, p. 2057-2065, 2000.
(17) YU C.L. et. al. Mechanism by which fatty acids inhibit insulin activation of insulin receptor substrate-1 (IRS-1)-associated phosphatidylinositol 3-kinase activity in muscle. J Biol Chem., v. 277, n. 52, p. 50230-50236, 2002.
(18) MORINO K., PETERSEN K.F., SHULMAN G.I. Molecular Mechanisms of Insulin Resistance in Humans and Their Potential Links With Mitochondrial Dysfunction. Diabetes., v.55, n. 2, p. 9-15, 2006.
(19) SCHENK S., SABERI M., OLEFSKY J.M. Insulin sensitivity: modulation by nutrients and inflammation. J Clin Invest. , v. 118, n. 9, p. 2992–3002, 2008.
(20) KALUPAHANA N.S., MOUSTAIS-MOUSSA N., CLAYCOMBE K.J. Immunity as a link between obesity and insulin resistance. Mol Aspects Med., v. 33, n. 1, p. 26-34, 2012.
(21) BAILEY C.J. et al. Eds. Metformin: The Gold Standard. Chichester, U.K., John Wiley & Sons, 2007.
(22) I Diretriz Brasileira de Diagnóstico e Tratamento da Síndrome Metabólica. Arq Bras Cardiol., v.84, p. 1-28, 2005.
(23) KNOWLER W.C et al. Diabetes Prevention Program Research Group. Reduction in the incidence of type 2 diabetes with lifestyle intervention or metformin. N Engl J Med., v. 346, n. 6, p. 393-403, 2002.
(24) STEINBERG G.R., KEMP B.E. AMPK in Health and Disease. Physiol Rev., v. 89, n. 3, p. 1025–1078, 2009.
(25) BUZZAI M. et al. Systemic treatment with the antidiabetic drug metformin selectively impairs p53-deficient tumor cell growth. Cancer Res., v. 67, n. 14, p. 6745–6752, 2007.
(26) PAULI J. R. et al. Efeitos do Exercicio Fisico na Expressao e Atividade da AMPKα em Ratos Obesos Induzidos por Dieta Rica em Gordura Rev Bras Med Esporte., v. 15, n. 2 , 2009.
(27) O’NEILL H.M. AMPK and exercise: glucose uptake and insulin sensitivity. Diabetes Metab J., v. 37, n.1, p. 1-21, 2013.
(28) HAWLEY S.A. et al. Use of cells expressing gamma subunit variants to identify diverse mechanisms of AMPK activation. Cell Metab. , v. 11, n. 6, p. 554–565, 2010.
(29) HARDIE D.G. Minireview: the AMP-activated protein kinase cascade: the key sensor of energy status. Endocrinology., v. 144, p. 5179-5183, 2003.
(30) ZHOU G., et al. Role of AMP-activated protein kinase in mechanism of metformin action. J Clin Invest., v. 108, n. 8, p. 1167–1174, 2001.
(31) ROVARIS D. L. et al. Metformina e Diabetes Melito tipo 2: Passado, presente e Farmacogenética Rev HCPA., v. 30, n. 4, 2010.
(32) HARDIE D. G. AMPK: A Target for Drugs and Natural Products With Effects on Both Diabetes and Cancer. Diabetes., v. 62, n. 7, p. 2164-2172, 2013.
(33) COOL B. et al. Identification and charac¬terization of a small molecule AMPK activator that treats key components of type 2 diabetes and the metabolic syndrome. Cell Metab., v. 3, n. 6, p. 403–416, 2006.
(34) LOCHHEADD P.A. et al 5-aminoimidazole-4-carboxamide riboside mimics the effects of insulin on the expression of the 2 key gluconeogenic genes PEPCK and glucose-6- phosphatase. Diabetes., v. 49, p.896–903, 2000.
(35) DZAMKO N.L., STEINBERG G.R. AMPK-dependent hormonal regulation of whole-body energy metabolism. Acta Physiol (Oxf)., v. 196, n. 1, p. 115-127, 2009.
(36) JESSEN N. Effects of AICAR and exercise on insulin-stimulated glucose uptake, signaling, and GLUT-4 content in rat muscles Journal of Applied Physiology., v. 94,n. 4,p. 1373-1379, 2003.
(37) VIOLLET B. et al. AMP-activated protein kinase in the regulation of hepatic energy metabolism: from physiology to therapeutic perspectives. Acta Physiol (Oxf)., v. 196, p.81–98, 2009.
(38) CHAU-VAN C. et al Metformin inhibits adenosine 5'- monophosphate-activated kinase activation and prevents increases in neuropeptide Y expression in cultured hypothalamic neurons. Endocrinology. , v. 148, n. 2, p. 507-511, 2007.
(39) RUDERMAN N., PRENTKI M. AMP kinase and malonyl-CoA: targets for therapy of the metabolic syndrome. Nat Rev Drug Discov., v. 3, n. 4, p. 340–351, 2004.
(40) SHAW R.J. et al. The kinase LKB1 mediates glucose homeostasis in liver and therapeutic effects of metformin. Science. , v. 310, n. 5754, p. 1642–1646, 2005.
(41) OWEN M.R., DORAN E., HALESTRAP A.P. Evidence that metformin exerts its anti-diabetic effects through inhibition of complex 1 of the mitochondrial respiratory chain. Biochem J., v. 348, p.607-614, 2000.
(42) FRYER L. G., PARBU-PATEL A., CARLING D. The anti-diabetic drugs rosiglitazone and metformin stimulate AMP-activated protein kinase through distinct signaling pathways. J Biol Chem., v. 277, n. 25, p. 226-232, 2002.
(43) FAIN J.N. , POINTER R.H., WARD W.F. Effects of adenosine nucleosides on adenylate cyclase, phosphodiesterase, cyclic adenosine monophosphate accumulation, and lipolysis in fat cells. J Biol Chem., v.247, n. 21, p. 247:6866–6872, 1972.
Downloads
Publicado
Como Citar
Edição
Seção
Licença
Direitos Autorais para artigos publicados nesta revista são cedidos pelo autor à SaBios-Revista de Saúde e Biologia, que está autorizada a publicá-lo em meio impresso, digital, ou outro existente, sem retribuição financeira para os autores. Em virtude da aparecerem nesta revista de acesso público, os artigos são de uso gratuito, com atribuições próprias, em aplicações educacionais e não-comerciais.
Copyright of articles published in this journal are transferred by the author to SaBios-Journal of Health and Biology, which is authorized to publish them in printed, digital or other existing way, without financial reward for authors. Considering that articles appear in this public accessed journal, they are free to be used in educational and non-commercial applications.