#Mapa da Ciência (Pessoas por trás das descobertas científicas)
Conheça o controle do metabolismo intermediário nas diferentes linhas de pesquisa do Laboratório de Controle do Metabolismo
| DESTAQUES: O Laboratório de Controle do Metabolismo (LCM) investiga diversas mecanismos de controle do corpo sobre suas funções vitais. Entre elas: • Efeitos da dieta rica em proteínas e pobre em carboidratos no metabolismo de glicose no fígado; • Efeitos de hormônios, fármacos e exposição ao frio no metabolismo e na produção de calor do tecido adiposo marrom; • Mecanismos de controle de perda e ganho muscular exercido pela miocina Urocortina 2. |
A manutenção dos níveis de glicose no sangue (glicemia) é essencial para o funcionamento e sobrevivência de todas as células dos mamíferos. A variação frequente na composição e oferta de nutrientes impõe um desafio metabólico constante na manutenção do fornecimento energético para todo organismo e neste contexto, o fígado, com sua notável flexibilidade metabólica, desempenha papel crucial no metabolismo e no direcionamento dos substratos energéticos.
Nosso Laboratório de Controle do Metabolismo (LCM – USP) vem estudando, há mais de 50 anos, o comportamento metabólico de diferentes espécies de animais (aves, gatos, ratos e camundongos) submetidos a dieta rica em proteínas e pobre em carboidratos. Sabemos que, de forma geral, os carboidratos são as principais fontes de glicose para o organismo, assim, nos interessa investigar como o corpo regula a glicemia na escassez dos carboidratos e grande oferta de proteínas.
Demonstramos que a manutenção da glicemia nestes animais depende da elevada neoglicogênese hepática, uma via metabólica que sintetiza glicose a partir de outros compostos, como aminoácidos, lactato e glicerol. Atualmente, estamos investigando os mecanismos moleculares que controlam essa adaptação fisiológica. Utilizando técnicas moleculares, analisamos a modulação das principais proteínas e genes envolvidos nas vias de sinalização intracelulares nas células do fígado de animais que se alimentam com dieta hiperproteica.
Os dados revelam a dinâmica molecular envolvida na alta atividade neoglicogênica hepática nesses animais, destacando o papel regulador dos hormônios insulina, glucagon e glicocorticoides. Estes estudos podem contribuir para o entendimento da cinética molecular que ocorre em situações fisiológicas que estimulam a neoglicogênese hepática, podendo revelar novos mecanismos e estratégias para tratar doenças metabólicas associadas a alterações nesta importante via metabólica, como diabetes e câncer.
Outro campo de estudo do laboratório é com o tecido adiposo marrom (TAM), que desempenha um papel crucial no metabolismo, especialmente na produção de calor (termogênese) pelo organismo.
Ao contrário do tecido adiposo branco, que armazena energia na forma de gordura, o TAM é especializado em dissipar energia na forma de calor, graças à presença de grande quantidade de mitocôndrias, as quais contém em sua membrana interna uma proteína chamada UCP1 (proteína desacopladora). Se por um lado as mitocôndrias utilizam o movimento de prótons para a produção de ATP (principal moeda energética do corpo), a UCP1 permite a passagem alternativa desses prótons de volta à matriz mitocondrial sem participar da produção de ATP, convertendo um potencial energético em calor.
A capacidade termogênica do TAM é ativada principalmente por estímulos neurais e hormonais, como a ativação do sistema nervoso simpático, com a consequente liberação de noradrenalina neste tecido. Em estudos recentes conduzidos em nosso laboratório, investigamos como diferentes intervenções impactam o metabolismo e a capacidade termogênica do TAM em camundongos. Essas intervenções podem ser alterações hormonais, como dos glicocorticoides, ou exposição ao frio, por exemplo.
Utilizando técnicas moleculares e de imagem, demonstramos que o tratamento com glicocorticoides por uma semana compromete o metabolismo e a termogênese no TAM, principalmente por meio da redução da atividade do sistema nervoso simpático neste tecido. Esses achados oferecem novas perspectivas sobre o controle do metabolismo e da capacidade termogênica do TAM.
A manutenção da massa muscular esquelética é fundamental para a saúde e o bem-estar ao longo da vida. Os músculos esqueléticos não só fornecem suporte estrutural e facilitam o movimento como também desempenham papel vital no metabolismo energético, na preservação da força e da funcionalidade física.
A perda de massa muscular pode levar a fraqueza, aumento do risco de quedas, redução da qualidade de vida e predisposição a diversas doenças crônicas. Neste contexto, estratégias que visam atenuar ou até mesmo prevenir a perda de massa muscular em diferentes doenças são essenciais para a longevidade e qualidade de vida. Nosso laboratório vem estudando os efeitos da Urocortina 2 no metabolismo de proteínas e na massa muscular esquelética de camundongos.
Por meio de uma sofisticada técnica de eletroporação in vivo, a qual nos permite injetar diferentes moléculas especificamente no músculo esquelético de camundongos, observamos que a injeção com Urocortina 2 aumenta as vias moleculares de síntese e inibe as de degradação protéica, resultando em ganho de massa muscular independente de atividade física. A partir deste significativo impacto positivo na massa muscular, recentemente estamos investigando o papel da Urocortina 2 na proteção da perda de massa muscular em diferentes situações atróficas, como o diabetes, denervação motora, etc., podendo abrir novos caminhos no tratamento de condições que levam à perda de massa e função muscular.
Colaboração:
Isis do Carmo Kettelhut sobre a autora
Professora Titular do Departamento de Bioquímica e Imunologia da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto – USP, com mestrado e doutorado em Fisiologia pela FMRP-USP. Realizou pós-doutorado na Harvard Medical School e na Universidade de Fukuyama, Japão. Sua pesquisa tem como principal enfoque a Endocrinologia e Controle do Metabolismo, com ênfase no controle hormonal, nutricional e neural do metabolismo em diferentes situações fisiológicas e patológicas.
João Batista Camargo Neto sobre o autor
Biomédico formado pela Universidade Federal do Triângulo Mineiro. Aluno de mestrado do Programa de Pós-Graduação em Bioquímica da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto – USP, com projeto de pesquisa que busca entender os efeitos da dieta hiperproteica nos mecanismos moleculares envolvidos no controle da neoglicogênese hepática.
Andressa Pereira Silva
Biomédica formada pela Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT). Aluna de mestrado do Programa de Pós-Graduação em Bioquímica da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto – USP, com projeto de pesquisa que buscar compreender a ação da Urocortina 2 e inibidores da Fosfodiesterase no metabolismo proteico de músculos esqueléticos submetidos a diferentes modelos atróficos.
Referências:
Artigo científico intitulado “New Genomic Approaches to Enhance Biomass Degradation by the Industrial Fungus Trichoderma reesei”, publicado na revista International Journal of Genomics em 2018, de autoria de de Paula, R.;Antoniêto, A.; Ribeiro, L.; e colaboradores.doi: 10.1155/2018/1974151.
Artigo científico intitulado “The recombinant L-lysine α-oxidase from the fungus Trichoderma harzianum promotes apoptosis and necrosis of leukemia CD34 + hematopoietic cells”, publicado na revista Microbial Cell Factories em 2024, de autoria de Costa, M Silva, T.; Guimarães, D.; e colaboradores. https://doi.org/10.1186/s12934-024-02315-2
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(Editoração: Fernando F. Mecca e Nathália A. Khaled)