Uso de Ácido Clorogénico contra Diabetes Mellitus e suas Complicações

Abstract

Ácido Clorogénico (CA) é um composto fenólico comumente encontrado em dietas à base de plantas humanas. O CA é o principal componente de muitas preparações da medicina tradicional chinesa e, nos últimos anos, tem sido encontrado com propriedades hipoglicêmicas, hipolipidêmicas, anti-inflamatórias, antioxidantes e outras propriedades farmacológicas. Especificamente, o CA alivia os efeitos da diabetes mellitus (DM) e previne a sua ocorrência. Além disso, a CA também é benéfica contra complicações decorrentes da DM, tais como nefropatia diabética (DN), retinopatia diabética (DR) e neuropatia periférica diabética (DPN). Aqui, revisamos o uso da PCR na prevenção e tratamento da DM e suas complicações, fornecendo uma base para pesquisas e usos médicos adicionais.

1. Introdução

Ácido clorogênico (AC), também chamado ácido 5-cafeoylquinico (5-CQA) , pertence à família do ácido hidroxicinâmico, e é formado por ácido cafeico e ácido quínico . O CA é produzido em plantas na via do ácido chiquímico durante a respiração aeróbica. Este composto é um ingrediente, não só nos alimentos, mas também nas preparações da medicina tradicional chinesa. Neste último, verificou-se que exerce efeitos hipoglicêmicos, hipolipidémicos, antibacterianos, antioxidantes e anti-inflamatórios. Neste contexto, os efeitos hipoglicêmicos e hipolipidêmicos da PCR atraíram a atenção, especificamente na sua possível aplicação na prevenção e tratamento da diabetes mellitus (DM). A DM é uma doença metabólica causada por função insulínica anormal e caracterizada por hiperglicemia. Seus principais subtipos são (1) tipo 1, com deficiência absoluta de insulina, e (2) DM tipo 2, ou DM não dependente de insulina, com deficiência relativa de insulina e resistência.

De acordo com estimativas da Organização Mundial de Saúde, a DM afeta 366 milhões de pacientes em todo o mundo, um número que deverá crescer para 500 milhões até 2030 . A DM é um fator de alto risco para derrames, doenças cardíacas e renais, afetando seriamente a qualidade de vida e restringindo severamente o desenvolvimento social e econômico. Apesar de muitos estudos relatarem o uso da AC contra a DM e suas complicações, estes estudos não têm sido sistemáticos, e as informações estão dispersas na literatura. A presente revisão tem como objetivo organizar estas informações para futuros trabalhos de pesquisa e uso médico.

2. Uso de AC para Prevenir e Tratar a DM

2,1. Efeito da PCR no Metabolismo da Glicose

A hiperglicemia persistente é a característica predominante da DM. No momento do início da DM, as células da ilhota β secretam continuamente e excessivamente a insulina para reduzir a glicemia, o que eventualmente causa lesão na ilhota β e agrava a hiperglicemia. Sob hiperglicemia persistente, a toxicidade da glucose causa complicações crónicas da DM. A PCR demonstrou reduzir a glicemia em jejum; por exemplo, quando 15 pacientes com tolerância reduzida à glicose foram expostos a 400 mg de PCR, administrados três vezes ao dia durante 12 semanas, em um ensaio clínico randomizado, duplo-cego e controlado por placebo . Em outros ensaios clínicos, o extrato de café verde contendo café verde foi utilizado para reduzir a glicemia em jejum em 21 pacientes com doença metabólica, quando o extrato foi administrado em cápsulas de 400 mg, administradas duas vezes ao dia por um total de 8 semanas . Além disso, a glicose no sangue em ratos com uma dieta rica em gordura tratada com extrato de café verde, que é maioritariamente composto de CA, era significativamente mais baixa do que num grupo controle, quando o extrato atingiu 100 mg/kg de peso corporal, após seis semanas . Em outro estudo, ratos com DM tipo 2 foram tratados com extrato de folha de amora, rutina ou isoquercitrina contendo CA por 11 dias. Enquanto o extrato de folha de amora, CA e rutina reduziu acentuadamente a glicemia nos ratos tratados, a isoquercitrina não teve efeito hipoglicêmico óbvio, sugerindo que mais de 50% do efeito hipoglicêmico observado no extrato de folha de amora poderia ser atribuído ao CA e à rutina . Também, glicemia de jejum mais baixa e um glicogênio muscular elevado foram encontrados em ratos db/db de laboratório quando administrados CA por gavagem na dose de 80 mg/kg/dia durante 12 semanas . Durante um estudo do efeito da PCR no conteúdo de glicemia pós-prandial, Tunnicliffe et al. descobriram que a glicemia em ratos tratados com PCR por 60 minutos após uma refeição era marcadamente mais baixa do que em ratos tratados com placebo. Finalmente, glicemia inferior ao normal foi relatada quando ratos DM induzidos por estreptozotocina/nicotinamida foram tratados com CA na dose de 5 mg/kg/dia por 45 dias, com níveis em ratos tratados e controle de 105,2 e 282,28 mg/dL, respectivamente .

2,2. O efeito da PCR no conteúdo lipídico

Metabolismo lipídico disfuncional é um conhecido fator de alto risco na DM , e vários relatos têm destacado o efeito da PCR na melhora do metabolismo lipídico. Em ratos Wistar expostos a uma dieta rica em glicose e gordura, o AC melhorou o metabolismo lipídico, reduziu o ganho de peso, o peso hepático, o peso da gordura mesentérica e epidídima, o conteúdo de colesterol hepático, triglicérides, ácidos graxos livres e ácidos graxos livres do plasma. Observações semelhantes foram relatadas em outros experimentos com animais em relação ao ganho de peso, peso hepático e ácidos graxos livres do plasma, e em camundongos expostos a uma dieta rica em gorduras, extrato de grãos de café verde que é composto principalmente de triglicerídeos CA reduzidos no plasma, lipoproteínas de baixa densidade e lipoproteínas de alta densidade. Ong et al. relataram que ratos db/db tratados com CA na dose de 250 mg/kg/dia durante 14 dias apresentaram níveis significativamente reduzidos de colesterol total, triglicerídeos e ácidos graxos livres no plasma, em relação a um grupo controle. Além disso, a histomorfologia hepática mostrou que o CA inibiu a formação de partículas de gordura nos hepatócitos dos ratos tratados.

Em ratos DP expostos a uma dieta rica em glicose e gordura, o CA reduziu drasticamente o colesterol total, lipoproteínas de baixa densidade, lipoproteínas de alta densidade no plasma e conteúdo lipídico no fígado, mas não teve efeito sobre os triglicérides. Isto está em contraste com outro relatório que afirma exatamente o contrário; um efeito do AC sobre os triglicerídeos, mas nenhuma redução dos ácidos graxos livres e do colesterol total no sangue, fígado ou músculo.

Em um estudo que avaliou o efeito da PCR e da tetrahidrocurcumina nos lipídios do sangue em ratos DM, a PCR reduziu significativamente o conteúdo de colesterol, triglicerídeos, ácidos graxos livres, lipoproteínas de alta densidade, lipoproteínas de baixa densidade, lipoproteínas de muito baixa densidade no plasma e lipídios no fígado e nos rins. Finalmente, em hamsters dourados alimentados com uma dieta rica em gorduras, o CA inibiu o ganho de peso ao reduzir o conteúdo de gordura visceral, triglicerídeos no plasma, colesterol total, ácidos graxos livres, lipoproteínas de alta densidade e lipoproteínas de baixa densidade, assim como triglicerídeos e colesterol total no fígado e ácidos graxos livres nos músculos .

2,3. Efeitos da PCR na Secreção e Resistência à Insulina

CA tem sido relatado para aliviar a resistência à insulina, que é a causa direta da DM . Em um exame clínico, um declínio na glicemia em jejum e secreção de insulina de pacientes tratados com PCR por 12 semanas, sugeriu que a PCR pode melhorar a resistência insulínica e aumentar a sensibilidade insulínica. Entretanto, em outro experimento clínico, a PCR não aumentou a secreção de peptídeo 1 do tipo glucagon e do hormônio estimulante da insulina dependente do glucose-dependente. Experimentos realizados em β células pré-tratadas com CA mostraram que a secreção de insulina foi aumentada após cultura em meios com 4 mM ou 10 mM de glicose . Em outro experimento com a linha celular secretora de insulina INS-1E e ilhotas de rato de Langerhans, a estimulação da secreção de insulina foi observada após o tratamento com 50 μg/mL CA; o efeito foi próximo ao causado por 5 mM de glicose, enquanto em 8,3 mM de glicose, CA aumentou significativamente a secreção de insulina . Ratos expostos a uma dieta rica em gorduras e administrados 50 mg/kg CA durante 20 semanas mostraram um aumento na secreção de insulina e uma melhora na resistência à insulina . Além disso, o tratamento com AC tanto de ratos obesos induzidos por uma dieta rica em gordura quanto de ratos obesos espontâneos reduziu a hiperinsulinemia e aumentou a sensibilidade insulínica, sugerindo que o AC pode melhorar a resistência insulínica relacionada à obesidade . Em camundongos expostos a leite com alto teor de gordura, o CA aumentou a sensibilidade insulínica e reduziu a resistência insulínica. Finalmente, quando ratos obesos foram expostos a uma dieta rica em gordura, a administração de extrato de grãos de café verde contendo CA reduziu a resistência à insulina de forma dose-dependente . No entanto, outras experiências clínicas mostraram que a redução observada na resistência à insulina hepática induzida pelo café, causada pela overdose de frutose de curto prazo, não pode ser atribuída a CA ou cafeína, mas a outros compostos ativos não identificados .

2,4. Efeito da PCR na atividade das enzimas envolvidas na glicose e no metabolismo lipídico

A atividade das enzimas associadas à glicose e ao metabolismo lipídico e sua regulação por produtos naturais tornou-se um foco de pesquisa na prevenção e no tratamento da DM . In vitro, CA modula a atividade das enzimas envolvidas no metabolismo da glicose. De fato, 100 μg/mL CA inibiu competitivamente α-amilase, reduzindo sua atividade em 75%, semelhante ao efeito inibitório da acarbose , o que é consistente com os resultados de Oboh et al. . CA também demonstrou inibir a atividade da α-glucosidase, mas este efeito foi muito mais fraco do que o da acarbose . Outros estudos in vitro mostraram que o CA inibe competitivamente a glicose-6-fosfatase no fígado e reduz a hidrólise do glicogênio hepático, contribuindo assim para a prevenção e tratamento da DM .

Num estudo anterior, um grupo de 4-caffeoyl mostrou-se responsável pela inibição observada pelo CA . CA inibiu ambas isozimas do pâncreas suíno α-amilase (PPA), PPA-I, e PPA-II, sugerindo que os inibidores da amilase α-amilase poderiam ser usados para prevenir e tratar a DM. CA também pode modular a atividade das enzimas envolvidas no metabolismo lipídico. Wenna et al. mostraram que um extrato contendo AC de Eucommia ulmoides ou AC puro reduziu a absorção intestinal e posterior conversão de lipídios e colesterol e também reduziu a síntese do colesterol hepático. Entretanto, nesse estudo, a inibição da atividade da lipase pancreática foi mais forte para o extrato de Eucommia ulmoides do que para a mesma concentração de AC de controle, sugerindo que o extrato também pode conter outros componentes sinérgicos eficazes. Finalmente, em ratos obesos expostos a uma dieta rica em gorduras, o metabolismo lipídico regulado pelo CA inibiu a atividade da ácido gordo sintetase, HMG-CoA redutase, e colesterol acyltransferase .

2,5. Efeitos da CA nas vias de transmissão de sinal de DM

Insulina medeia o metabolismo da glicose no organismo e exerce sua atividade biológica após interação com os receptores. O sinal é então transferido para o interior da célula principalmente através de uma via de tirosina quinase. A transdução do sinal de insulina envolve o substrato receptor de insulina (IRS), o fosfatidilinositol-3-quinase (PI3K) e a serina/treonina quinase (Akt), e o transportador de glicose (GLUT), que são os focos das pesquisas atuais sobre o mecanismo molecular de resistência à insulina .

CA é o principal ácido fenólico no Sonchus oleraceus, que melhorou a sensibilidade insulínica nas células HepG2 . Também reduziu a diminuição da expressão da IRS-1 causada pela alta concentração de insulina, preveniu a inativação da via PI3K/Akt, e também preveniu a redução do nível de GLUT4 observada após a alta exposição à glicose. Estes resultados são consistentes com os de Liang et al. , onde ratos tratados com CA previamente expostos a leite com alto teor de gordura mostraram um aumento nos níveis de GLUT-4 mRNA no músculo esquelético. Entretanto, outros componentes no extrato de ácido fenólico do Sonchus oleraceus que não o CA podem ser responsáveis por este efeito. Da mesma forma, se o efeito na via da tirosina quinase é exercido pelo CA ou por outros componentes permanece desconhecido.

Em segmentos intestinais de ratos expostos a uma dieta rica em gordura, Peng et al. mostraram a supressão da desregulação do GLUT2 após a administração do CA. Além disso, experimentos com animais mostraram que essa desregulamentação pode ter sido mediada pela ativação da adenosina 5-monofosfato ativada pela proteína quinase (AMPK) facilitada pela PCR. De fato, esses autores mostraram que a CA promoveu a fosforilação da AMPK e do Akt para aumentar o transporte do GLUT4 para as membranas plasmáticas, facilitando assim o transporte da glicose. Na verdade, o transporte do GLUT4 não pôde ser observado após o knockout da inibição da AMPKa1/2 ou AMPK. O CA também demonstrou promover a expressão e translocação do GLUT4, eventualmente inibindo a produção de glicose hepática, mas esta inibição desapareceu após a inibição do AMPK ou knockout. No entanto, o ácido cafeico, um metabolito do CA, ao invés do próprio CA, pode ser o responsável final pela ativação do AMPK no músculo esquelético para facilitar o transporte da glicose .

2,6. Os efeitos da PCR no estresse oxidativo e na resposta inflamatória

Stress oxidativo e resposta inflamatória são fatores chave na ocorrência e desenvolvimento de DM tipo 2. Esses fatores resultam na lesão celular da ilhota β , aceleram a resistência à insulina e aumentam o desenvolvimento de complicações relacionadas à DM . Portanto, a prevenção e tratamento da DM deve se beneficiar do alívio do estresse oxidativo e da resposta inflamatória.

Em ratos modelo de DM, a administração de PCR reduziu o conteúdo de peróxido de hidrogênio lipídico e aumentou o conteúdo de antioxidantes não enzimáticos no sangue como glutationa (GSH), vitamina C, vitamina E e ceruloplasmina, sugerindo que a PCR protege contra a DM exposta ao estresse oxidativo induzido por estreptozotocina, nicotinamida. No fígado e nos rins, o CA reduziu os níveis de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico e ao hidroperóxido e aumentou a atividade da superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT), glutationa peroxidase (GSH-Px) e glutationa S-transferase (GST). No fígado e tecidos adiposos brancos, a CA inibiu a expressão de proteínas e mRNA de F4/80 e CD68 e aliviou a resposta inflamatória. Além disso, a AC teve um efeito protetor sobre a secreção de insulina – célulasIE (INS-1E) expostas à estreptozotocina (STZ) . Nesse estudo, a AC promoveu a secreção de insulina nas células INS-1E e aumentou o conteúdo de GSH e a atividade GSH-Px. Além disso, reduziu a produção de espécies reativas de oxigênio (ROS) e as alterações morfológicas das células causadas pela STZ, protegendo assim as células β cells.

3.1. Os efeitos da PCR na Nefropatia Diabética (DN)

DN é uma das complicações microvasculares mais comuns da DM e também uma das principais causas de morte em pacientes com DM . Tem havido algumas tentativas de utilização da PCR na prevenção e tratamento do DN. Em ratos experimentais de DM, a CA diminuiu os níveis de malondialdeído renal (MDA), aumentou a atividade de SOD e GSH-Px e reduziu a expressão de fatores (IL-6, TNF-α e IL-1β) relacionados ao estresse oxidativo e à resposta inflamatória no rim. Nesse estudo, o exame patológico constatou que a PCR reduziu a hipertrofia glomerular e a expansão da matriz mesangial. Outra experiência em animais foi consistente com estes resultados, mostrando que o CA aumentou a SOD, GSH-Px e a atividade do CAT no rim, reduziu os níveis de MDA, diminuiu a expressão da proteína ciclo-oxigenase 2 (COX-2) e reduziu a proliferação e expansão mesangial das células mesangianas. Assim, os resultados acima sugerem que a PCR pode prevenir e tratar o DN, aliviando o estresse oxidativo e a resposta inflamatória no rim.

3,2. Efeitos da PCR na Retinopatia Diabética (DR)

DR é uma complicação microvascular da DM que é a principal causa de deficiência visual em pessoas de meia-idade e idosos em todo o mundo . Assim, o papel da PCR na prevenção e tratamento da DR tem sido objeto de intensa pesquisa. O tratamento da DM com extrato de madressilva, demonstrado por cromatografia líquida de alta eficiência para conter principalmente PCR, supressão da proliferação vascular da retina induzida por STZ e redução do conteúdo de fator de crescimento endotelial vascular (VEGFs) no soro. Além disso, em experimentos celulares e em animais, a PCR contraria o efeito do fator 1-α induzível pela hipóxia e diminui a expressão do VEGF durante a DR, melhorando assim a neovascularização da retina. Estes resultados são consistentes com a coloração por imunofluorescência da retina de grupos de diferenciação e observações histopatológicas . Além disso, em ratos DM, a CA melhorou a redução da oclusina, uma proteína de junção estreita e um componente da barreira hemato-retiniana, e inibiu a expressão de VEGFs . Em geral, os resultados acima mostram que a PCR pode mitigar o efeito da DR no contexto da permeabilidade vascular da retina.

h5>3,3. Efeitos da PCR na neuropatia periférica diabética (DPN)

Uma das complicações crônicas mais comuns da DM é a doença sistêmica diabética, manifestada principalmente como neuropatia periférica . Assim, estudos têm sido direcionados para o efeito da PCR sobre a neuropatia diabética. Em camundongos de DM, a PCR melhorou a função auditiva do canal auditivo externo, aliviou a disfunção da via auditiva central, contribuiu para a recuperação da lesão das células ciliadas externas cocleares, preveniu o neuroma e protegeu as células ciliadas do ouvido. Estes efeitos são consistentes com um efeito amelhorante da PCR sobre a função auditiva. Além disso, usando um teste mecânico de pressão da garra, a PCR foi eficaz para aliviar a dor neuropática induzida por DM, possivelmente através da redução do nível de glicose no sangue e do alívio do estresse oxidativo .

4. Resumo e perspectivas

CA é um produto natural que pode ser obtido a partir de uma variedade de fontes que tem uma ampla gama farmacológica. Em comparação com os medicamentos hipoglicemiantes existentes, tem baixa toxicidade ou efeitos secundários. Devido aos seus efeitos farmacológicos multi-sistemas e multi-alvos, a AC pode tornar-se uma droga clínica útil no tratamento da patogénese complexa típica da DM e também das suas complicações relacionadas. Entretanto, a presente revisão mostra que ainda existem muitas limitações na aplicação da PCR para este fim. Primeiro, apesar do uso da PCR na prevenção e tratamento da DM em diferentes condições, o mecanismo de ação e alvos específicos permanecem pouco claros. Em segundo lugar, a dosagem de AC aplicada em DM precisa ser confirmada por evidências adicionais. Em terceiro lugar, os esforços do passado têm se concentrado apenas no DN, DR e DPN, mas estes estudos não envolvem doenças cerebrovasculares diabéticas e cardiopatias diabéticas. Quarto, há um potencial para a aplicação combinada da PCR com drogas hipoglicêmicas ocidentais ou com outros medicamentos chineses tradicionais. Estes podem trazer toxicidade reduzida e maior eficácia para atacar o efeito mais saliente da DM, que é a glicose no sangue. Finalmente, o desenvolvimento da PCR como um novo medicamento para a prevenção e tratamento da DM requer melhora na estabilidade, solubilidade e biodisponibilidade absoluta oral.

Conflitos de interesse

Os autores declararam que não há conflitos de interesse.

Agradecimentos

Este trabalho foi apoiado pelo Fundo de Pesquisa Científica do Departamento de Educação Provincial de Hunan (No. 17C0123) e pelo Fundo de Pesquisa Científica do Comitê Empresarial de Saúde e Planejamento Provincial de Hunan (No. C2017010). Os autores gostariam de expressar sua gratidão à EditSprings (https://www.editsprings.com/) pelos serviços linguísticos especializados prestados.