Advanced glycation end products accelerate rat vascular calcification through RAGE/oxidative stress
BMC Cardiovascular Disorders 2013, 13:13 doi:10.1186/1471-2261-13-13
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| Received: | 31 July 2012 |
| Accepted: | 19 February 2013 |
| Published: | 5 March 2013 |
© 2013 Wei et al.; licensee BioMed Central Ltd.
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Abstract
Background
Arterial media calcification (AMC) is highly prevalent and is a major cause of morbidity, mortality, stroke and amputation in patients with diabetes mellitus (DM). Previous research suggests that advanced glycation end products (AGEs) are responsible for vascular calcification in diabetic patients. The potential link between oxidative stress and AGEs-induced vascular calcification, however, has not been examined.
Methods
Male Wistar rats received a high fat diet for 8 weeks followed by a single dose of streptozotocin to induce DM (DM). Calcification was induced with Vitamin D3 and nicotine (VDN). We started VDN treatment at 1 week after the initial streptozotocin injection (DM+VDN). Age-matched rats were used as controls (CON). Metabolic parameters, aortic calcium content, alkaline phosphatase (ALP) protein, malondialdehyde (MDA) content, Cu/Zn superoxide dismutase (SOD) activity, aorta receptor for advanced glycation end products (RAGE) and aorta AGEs levels were measured. In vitro, vascular smooth muscle cells (VSMCs) were cultured with AGEs in DMEM containing 10 mmol·L-1 ß -glycerophosphate (ß-GP). Calcium content and ALP activity were used to identify osteoblastic differentiation and mineralization. Western blots were used to examine protein expression of Cu/Zn SOD, NADPH oxidase Nox1 and RAGE. In addition, the intracellular reactive oxygen species (ROS) generation was evaluated using fluorescent techniques with dihydroethidine (DHE) method.
Results
The DM+VDN group showed a significant increase in aortic calcium content, levels of aorta AGEs, MDA content, ALP protein levels and RAGE expression, although Cu/Zn SOD activity decreased significantly. In vitro, enhanced Nox1, RAGE expression as well as the production of intracellular superoxide anions, and reduced expression of Cu/Zn SOD induced by AGEs were attenuated by the anti-RAGE antibody or a ROS inhibitor. Furthermore, the AGEs-stimulated ROS increase was also significantly inhibited by a SOD mimetic. Increased ALP activity and calcium deposition were also inhibited markedly by the ROS inhibitor and the anti-RAGE antibody.
Conclusions
These results suggest that AGEs enhance vascular calcification partly through a RAGE/oxidative stress pathway.
Keywords:
Diabetes mellitus; Advanced glycation end products; Vascular smooth muscle cells; Calcification; Oxidative stress
Produtos de glicação avançada (AGEs) são compostos tóxicos formados por meio de uma reação não enzimática entre açúcares redutores e proteínas, fosfolipídeos ou ácidos nucleicos, conhecida como reação de Maillard. Isto ocorre como parte do metabolismo normal, porém, quando produzidos em excesso, os AGEs promovem estresse oxidativo, inflamação e alteração na função de proteínas, tornando-se patogênicos. Carboximetilisina (CML) e derivados do metilglioxal (MG) estão entre os mais estudados1.
Além da produção endógena, estas glicotoxinas também estão presentes nos alimentos, sendo o processamento (temperatura e método de cocção) o principal responsável pela formação de AGEs nos alimentos. A exposição ao calor (alimentos grelhados, fritos, assados e churrasco) gera mais AGEs do que a cocção em temperaturas mais baixas e na presença de água (alimentos cozidos em água ou no vapor)2. Por exemplo, amostras de peito de frango frito apresentam 73.896 U/g de AGEs, enquanto este valor em amostras cozidas é de 11.236 U/g3.
Durante muito tempo o papel destes compostos nos processos de saúde e doença foi ignorado, pois se acreditava que eles praticamente não eram absorvidos no trato gastrointestinal. Entretanto, atualmente sabe-se que aproximadamente 10 a 30% dos AGEs consumidos são absorvidos, com um terço da quantidade ingerida sendo excretada na urina e nas fezes. Assim, as concentrações plasmáticas parecem sofrer influência direta do consumo alimentar e da capacidade fisiológica de eliminação destas substâncias4.
As consequências negativas à saúde pelo aumento dos AGEs incluem inflamação, aumento da rigidez arterial, disfunção endotelial e aterosclerose. A glicação da LDL aumenta sua susceptibilidade à oxidação e a torna ainda mais aterogênica5. Há evidências de que os AGEs favoreçam a ocorrência de complicações do diabetes, doenças renais e cardiovasculares5.
Luévano-Contreras et al. (2013)6 investigaram o efeito da restrição dietética de AGEs sobre parâmetros inflamatórios (TNF-α e proteína C-reativa) e relacionados ao estresse oxidativo (malondialdeído) em pacientes com diabetes mellitus tipo 2. Para isso, conduziram um estudo prospectivo randomizado no qual os indivíduos receberam durante seis semanas uma dieta convencional ou pobre em AGEs. A intervenção levou a uma redução estatisticamente significante nas concentrações séricas de AGEs, TNF-α e malondialdeído.
Kellow e Savige (2013)7 realizaram uma revisão sistemática para avaliar o efeito da restrição dietética de AGEs em indivíduos saudáveis ou com diabetes ou doença renal, incluindo 12 trabalhos. Destes, apenas cinco (42%) foram considerados de alta qualidade metodológica. Embora tenha sido encontrado que a diminuição da ingestão promove menor inflamação, resistência à insulina e modificação oxidativa da LDL, a baixa qualidade das pesquisas torna os achados inconclusivos. Os autores afirmam que ainda não há dados suficientes para recomendar a restrição de AGEs, até que mais ensaios clínicos bem conduzidos e com grandes amostras tenham sido realizados para fortalecer estas evidências.
De qualquer forma, uma dieta com menor quantidade destas glicotoxinas pode ser alcançada pelo consumo de frutas, hortaliças, leguminosas, laticínios desnatados, carnes magras e peixes, o que é condizente com a maioria das diretrizes e guias de alimentação saudável. Além disso, os métodos de cocção em água ou vapor também são mais adequados do que frituras, por exemplo, e podem ser recomendados em conjunto à adoção de hábitos de vida como cessação do tabagismo e prática regular de atividade física1.
Referências:
1) Uribarri J, Woodruff S, Goodman S, et al. Advanced glycation end products in foods and a practical guide to their reduction in the diet. J Am Diet Assoc 2010; 110(6): 911-16.e12
2) Uribarri J, Cai W, Sandu O, et al. Diet-derived advanced glycation end products are major contributors to the body’s AGE pool and induce inflammation in healthy subjects. Ann NY Acad Sci 2005; 1043: 461–466.
3) Barbosa JHP, de Oliveira SL, Tojal L. Produtos da glicação avançada dietéticos e as complicações crônicas do diabetes. Rev Nutrição 2009; 22(1): 113-124.
4) Kellow NJ, Savige GS. Dietary advanced glycation end-product restriction for the attenuation of insulin resistance, oxidative stress and endothelial dysfunction: a systematic review. Eur J Clin Nutr 2013; 67(3): 239-248.
5) Nedić O, Rattan SI, Grune T, et al. Molecular effects of advanced glycation end products on cell signalling pathways, ageing and pathophysiology. Free Radic Res 2013; 47 Suppl 1: 28-38.
6) Luévano-Contreras C, Garay-Sevilla ME, Wrobel K, et al. Dietary advanced glycation end products restriction diminishes inflammation markers and oxidative stress in patients with type 2 diabetes mellitus. J Clin Biochem Nutr 2013; 52(1): 22-26.
7) Kellow NJ, Savige GS. Dietary advanced glycation end-product restriction for the attenuation of insulin resistance, oxidative stress and endothelial dysfunction: a systematic review. Eur J Clin Nutr 2013; 67(3): 239-248.
http://www.unileverhealthinstitute.com.br/artigo/produtos-de-glicacao-avancada 
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