Avaliação da Homeostase Entre o Eixo Osso-Rim em um Ambiente Hiperglicêmico por Meio da Regulação Epigenética da Osteocalcina e do Receptor Gprc6a
Documento
Informações
Título
Avaliação da Homeostase Entre o Eixo Osso-Rim em um Ambiente Hiperglicêmico por Meio da Regulação Epigenética da Osteocalcina e do Receptor Gprc6a
Autor(es)
Caren Ingrid Silva Macedo
Orientador(es)
Anuska Marcelino Alvares Saraiva
Data de Defesa
16/12/2024
Resumo
Fatores genéticos e epigenéticos podem predispor a população ao diabetes, doença com potencial para várias complicações como a nefropatia diabética (ND). Um ponto em comum entre o diabetes e a ND são as possíveis complicações na biologia óssea. Estudos recentes têm abordado a função endócrina do osso e, mais especificamente, as condições que a hiperglicemia podem causar desequilíbrio na expressão de hormônios sintetizados pelo osso. Neste sentido, destacamos a osteocalcina (OCN), uma proteína codificada pelo gene Bglap, e seu receptor expresso no rim Gprc6a (receptor acoplado à proteína G da família C grupo 6 membro A). O papel da epigenética na quebra de homeostase entre o eixo osso-rim, decorrente da hiperglicemia, permanece ainda desconhecido. Objetivo: Investigar o controle transcricional epigenético da OCN e do receptor Gprc6a no rim de ratos submetidos à hiperglicemia crônica, além de avaliar o metabolismo energético renal. Metodologia: Ratos Wistar foram submetidos à hiperglicemia crônica, por meio da administração intraperitoneal de estreptozotocina (STZ). Foram avaliadas as variações da glicemia e peso ao longo de 60 dias e, ao final do estudo, foram coletados os órgãos para avaliação morfológica do pâncreas e rim e do metabolismo renal. Amostras de rins, fêmures e mandíbulas foram preparadas para avaliação da expressão gênica da OCN e Gprc6a no tecido renal e ósseo; expressão das Dnmt’s e Tet’s no rim; e as porcentagens das marcas responsávéis pela metilação específica, relacionado aos genes responsáveis pela expressão da OCN e do receptor Gprc6a no rim. Resultados: o grupo STZ apresentou diminuição de peso e permaneceu em estado hiperglicêmico durante todo o período experimental. Na avaliação histológica, o pâncreas apresentou diminuição na área e perímetro das ilhotas pancreáticas, no rim foram observadas alterações semelhantes às encontradas na ND, com presença de espessamento na membrana basal glomerular e tubular, comparados ao controle. A atividade máxima das enzimas associadas ao metabolismo não foi diferente estatisticamente entre os grupos observados, porém há uma tendência no aumento da atividade de Cpt1 e diminuição de hexoquinase e fosfofrutoquinase, mas não de G6PDH. No grupo controle, na comparação entre o rim, mandíbula e fêmur os resultados mostram maior expressão de Bglap no tecido ósseo e maior expressão do gene codificador de Gprc6a no rim. No grupo STZ foi observado nos rins diminuição na expressão de Bglap, aumento na expressão de Gprc6a, aumento na expressão das Dnmt1 e Dnmt3a, diminuição na expressão da Dnmt3b e aumento na expressão das Tet1, Tet2 e Tet3. Na razão entre 5-meC/5-hmeC foi identificado porcentagem significante de 5-meC na região codificante de Gprc6a. Conclusão: a hiperglicemia crônica alterou a comunicação entre o eixo osso-rim por meio da modificação na expressão da OCN e Gprc6a e alterações nas vias de ácidos graxos e glicólise. No entanto, apesar da modulação epigenética, não foi possível correlacionar a metilação específica com o estado transcricional. Os resultados demonstrados aqui poderão auxiliar na compreensão de estudos futuros e subsidiar a exploração das funções do eixo osso-rim.
Resumo (EN)
Introduction: Genetic and epigenetic factors may predispose the population to diabetes, a disease with the potential for several complications, such as diabetic nephropathy (DN). One thing diabetes and DN have in common is the potential complications in bone biology. Recent studies have addressed the endocrine function of bone and, more specifically, the conditions in which hyperglycemia can cause an imbalance in the expression of hormones synthesized by bone. In this sense, we highlight osteocalcin (OCN), a protein encoded by the Bglap gene , and its receptor expressed in the kidney Gprc6a (G protein- coupled receptor family C group 6 member A). The role of epigenetics in the disruption of homeostasis between the bone-kidney axis, resulting from hyperglycemia, remains unknown. Objective: To investigate the epigenetic transcriptional control of OCN and the Gprc6a receptor in the kidney of rats subjected to chronic hyperglycemia, in addition to evaluating renal energy metabolism. Methodology: Wistar rats were subjected to chronic hyperglycemia through intraperitoneal administration of streptozotocin (STZ). Variations in blood glucose and weight were evaluated over 60 days and, at the end of the study, organs were collected for morphological evaluation of the pancreas and kidney and renal metabolism. Samples of kidneys, femurs and mandibles were prepared to evaluate the gene expression of OCN and Gprc6a in the renal and bone tissue; expression of Dnmt's and Tet's in the kidney; and the percentages of the markers responsible for specific methylation, related to the genes responsible for the expression of OCN and the Gprc6a receptor in the kidney. Results: the STZ group showed weight loss and remained in a hyperglycemic state throughout the experimental period. In the histological evaluation, the pancreas showed a decrease in the area and perimeter of the pancreatic islets; in the kidney, changes similar to those found in DN were observed, with the presence of thickening in the glomerular and tubular basement membrane, compared to the control. The maximum activity of the enzymes associated with metabolism was not statistically different between the observed groups, but there was a tendency towards an increase in the activity of Cpt1 and a decrease in hexokinase and phosphofructokinase, but not in G6PDH. In the control group, when comparing the kidney, mandible and femur, the results showed a higher expression of Bglap in the bone tissue and a higher expression of the gene encoding Gprc6a in the kidney. In the STZ group, a decrease in the expression of Bglap , an increase in the expression of Gprc6a , an increase in the expression of Dnmt1 and Dnmt3a , a decrease in the expression of Dnmt3b and an increase in the expression of Tet1 , Tet2 and Tet3 were observed in the kidneys . In the 5- meC/5-hmeC ratio, a significant percentage of 5-meC was identified in the Gprc6a coding region. Conclusion: chronic hyperglycemia altered the communication between the bone- kidney axis through modification in the expression of OCN and Gprc6a and alterations in the fatty acid and glycolysis pathways. However, despite the epigenetic modulation, it was not possible to correlate specific methylation with the transcriptional state. The results demonstrated here may help in the understanding of future studies and subsidize the exploration of the functions of the bone-kidney axis.
Tipo
Dissertação
Palavras-chave
Diabetes Mellitus, Rim, Osteocalcina
Publicado em
MACEDO, C. I. S.; ALVARES-SARAIVA, A. M. (Orientadora). Avaliação da Homeostase Entre o Eixo Osso-Rim em um Ambiente Hiperglicêmico por Meio da Regulação Epigenética da Osteocalcina e do Receptor Gprc6a. 2024. Dissertação (Mestrado em Patologia Ambiental e Experimental) - Universidade Paulista, São Paulo, 2024.
Área de Concentração
Patologia Ambiental e Experimental
Linha de Pesquisa
Patologia Integrada e Translacional
Grupo de Pesquisa da UNIP cadastrado no CNPq
CLININFECT - Clínica e Doenças Infecciosas Veterinárias
Instituição
Universidade Paulista
Direito de Acesso
Acesso Aberto
Financiamento
CAPES - PROSUP