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Papel da carnosina no manejo do Ca2+, controle do estresse oxidativo e na proteção à glicação proteica: avanços e aplicações do estudo "Vida sem Carnosina"

Resumo

Este projeto tem como objetivos avaliar, in vivo em modelos experimentais de desafio à homeostase (exercício físico agudo e diabetes mellitus), utilizando marcadores bioquímicos e funcionais, se a carnosina desempenha as seguintes funções: proteção contra espécies reativas de oxigênio, nitrogênio e produtos tóxicos do metabolismo; proteção contra glicação e carbonilação proteica; controle metabólico, perfil inflamatório e captação de glicose em modelo experimental de diabetes; regulação da motilidade de Ca2+ durante a contração muscular. Três estudos independentes e complementares são propostos, todos utilizando ratos Wistar nocaute (KO) para o gene CARNS1 (codifica enzima responsável pela síntese endógena de carnosina nos tecidos - a linhagem já foi desenvolvida e está à disposição de nossa equipe de pesquisa), que serão comparados com seus controles selvagens (WT). Estudo 1: amostras de músculo esquelético e cardíaco obtidas em repouso (sem desafios à homeostase) de animais KO e WT serão submetidas a ensaios de atividade da SERCA, afinidade SERCA-Ca2+ e transporte de Ca2+, por meio do ensaio Time-Resolved Fluorescence Resonance Energy Transfer (TR-FRET). Estudo 2: animais WT e KO serão tratados com estreptozotocina para indução de diabetes (DB), ou apenas com tampão sem princípio ativo (SHAM) para controle (CON), formando-se assim 4 grupos: WT-DB, WT-CON, KO-DB e KO-CON. Após confirmação do diabetes, os animais serão acompanhados frequentemente por 8 semanas (acompanhamento de massa corporal, glicemia de jejum, consumo de água e ração), quando o experimento será encerrado. Na última semana de experimento, as seguintes avaliações funcionais serão realizadas: ecocardiografia e clamp euglicêmico-hiperinsulinêmico (subgrupo 1), teste de tolerância à insulina (ITT) e avaliação da função renal por clearance de inulina (subgrupo 2), e função contrátil do músculo sóleo e respiração mitocondrial cardíaca (subgrupo 3). Ao final dos experimentos em todos os subgrupos, sangue e tecidos (sóleo, coração e rins) serão coletados para determinação dos seguintes parâmetros: no sangue/plasma/soro: glicemia de jejum, insulina de jejum, hemoglobina glicada, perfil lipídico (VLDL, LDL, HDL, TG), perfil inflamatório (TNF-±, IL-6, IL-1², IL-10), aldeídos reativos (HNE e HHE) e seus adutos com carnosina; nos tecidos: malondiadeído (TBARS), 3-nitrotirosina, 8-isoprostano, atividade das enzima SOD, CAT e glutationa peroxidase, glutationa total e oxidada, proteína carbonilada, produtos da glicação avançada e sonda fluorescente dihidroetidina (DHE) para visualização de radicais peróxido em cortes histológicos. Estudo 3: animais WT e KO serão eutanasiados em repouso ou após 1 sessão aguda de 100 minutos de exercício de natação com carga de 5% da massa corporal, um protocolo que sabidamente leva ao aumento agudo de marcadores de estresse oxidativo. Serão coletados sangue e os tecidos sóleo, coração e rins, os quais serão submetidos às mesmas análises descritas no estudo 2. (AU)

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Publicações científicas (11)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
SAUNDERS, BRYAN; DE OLIVEIRA, LUANA FARIAS; DOLAN, EIMEAR; DURKALEC-MICHALSKI, KRZYSZTOF; MCNAUGHTON, LARS; ARTIOLI, GUILHERME GIANNINI; SWINTON, PAUL ALAN. Sodium bicarbonate supplementation and the female athlete: A brief commentary with small scale systematic review and meta-analysis. European Journal of Sport Science, . (19/25032-9, 16/50438-0, 19/26899-6, 19/05616-6)
SOLIS, MARINA YAZIGI; ARTIOLI, GUILHERME GIANNINI; GUALANO, BRUNO. Potential of Creatine in Glucose Management and Diabetes. NUTRIENTS, v. 13, n. 2, . (19/25032-9)
GONCALVES, LIVIA DE SOUZA; SALES, LUCAS PEIXOTO; SAITO, TIEMI RAQUEL; CAMPOS, JULIANE CRUZ; FERNANDES, ALAN LINS; NATALI, JOSE; JENSEN, LEONARDO; ARNOLD, ALEXANDRE; RAMALHO, LISLEY; BECHARA, LUIZ ROBERTO GRASSMANN; et al. Histidine dipeptides are key regulators of excitation-contraction coupling in cardiac muscle: Evidence from a novel CARNS1 knockout rat model. REDOX BIOLOGY, v. 44, . (17/16540-5, 13/14746-4, 17/11142-1, 13/07937-8, 17/13552-2, 19/24899-9, 18/14544-6, 19/25032-9, 14/11948-8, 20/04006-7)
DE OLIVEIRA, LUANA FARIAS; DOLAN, EIMEAR; SWINTON, PAUL A.; DURKALEC-MICHALSKI, KRZYSZTOF; ARTIOLI, GUILHERME G.; MCNAUGHTON, LARS R.; SAUNDERS, BRYAN. xtracellular Buffering Supplements to Improve Exercise Capacity and Performance: A Comprehensive Systematic Review and Meta-analysi. SPORTS MEDICINE, v. 52, n. 3, . (19/25032-9, 19/26899-6, 16/50438-0)
SANTOS, LIVIA; GONCALVES, L. S.; BAGHERI-HANEI, SHIRIN; MOLLER, GABRIELLA BERWIG; SALE, CRAIG; JAMES, RUTH M.; ARTIOLI, GUILHERME GIANNINI. Insulin stimulates beta-alanine uptake in skeletal muscle cells in vitro. Amino Acids, v. 53, n. 11, . (14/11948-8, 19/25032-9)
JONES, REBECCA L.; STELLINGWERFF, TRENT; SWINTON, PAUL; ARTIOLI, GUILHERME GIANNINI; SAUNDERS, BRYAN; SALE, CRAIG. Warm-Up Intensity Does Not Affect the Ergogenic Effect of Sodium Bicarbonate in Adult Men. INTERNATIONAL JOURNAL OF SPORT NUTRITION AND EXERCISE METABOLISM, v. 31, n. 6, p. 482-489, . (19/25032-9, 14/11948-8, 16/50438-0)
NEMEZIO, KLEINER; YAMAGUCHI, GUILHERME DE CARVALHO; BOITO RAMKRAPES, ANA PAULA; SCHULZ, MARIANE LEICHSENRING; BAPTISTA, IGOR LUCHINI; RIANI, LUIZ AUGUSTO; GONCALVES, LIVIA DE SOUZA; SALE, CRAIG; GENNARI DE MEDEIROS, MARISA HELENA; GUALANO, BRUNO; et al. The role of chronic muscle (in)activity on carnosine homeostasis: a study with spinal cord-injured athletes. AMERICAN JOURNAL OF PHYSIOLOGY-REGULATORY INTEGRATIVE AND COMPARATIVE PHYSIOLOGY, v. 320, n. 6, p. R824-R832, . (14/11948-8, 19/25032-9, 17/13552-2, 13/07937-8, 15/23176-2, 13/14746-4, 19/12236-5)
ESTEVES, GABRIEL PERRI; SWINTON, PAUL; SALE, CRAIG; JAMES, RUTH M.; ARTIOLI, GUILHERME GIANNINI; ROSCHEL, HAMILTON; GUALANO, BRUNO; SAUNDERS, BRYAN; DOLAN, EIMEAR. Individual Participant Data Meta-Analysis Provides No Evidence of Intervention Response Variation in Individuals Supplementing With Beta-Alanine. INTERNATIONAL JOURNAL OF SPORT NUTRITION AND EXERCISE METABOLISM, v. 31, n. 4, p. 305-313, . (19/05616-6, 20/07860-9, 19/25032-9, 16/50438-0, 19/26899-6)
MATTHEWS, JOSEPH J.; DOLAN, EIMEAR; SWINTON, PAUL A.; SANTOS, LIVIA; ARTIOLI, GUILHERME G.; TURNER, MARK D.; ELLIOTT-SALE, KIRSTY J.; SALE, CRAIG. Effect of Carnosine or beta-Alanine Supplementation on Markers of Glycemic Control and Insulin Resistance in Humans and Animals: A Systematic Review and Meta-analysis. ADVANCES IN NUTRITION, v. 12, n. 6, p. 2216-2231, . (19/05616-6, 19/26899-6, 14/11948-8, 19/25032-9)
YAMAGUCHI, GUILHERME CARVALHO; NEMEZIO, KLEINER; SCHULZ, MARIANE LEICHSENRING; NATALI, JOSE; CESAR, JONATAS EDUARDO; RIANI, LUIZ AUGUSTO; GONCALVES, LIVIA DE SOUZA; MOLLER, GABRIELLA BERWIG; SALE, CRAIG; GENNARI DE MEDEIROS, MARISA HELENA; et al. Kinetics of Muscle Carnosine Decay after beta-Alanine Supplementation: A 16-wk Washout Study. MEDICINE AND SCIENCE IN SPORTS AND EXERCISE, v. 53, n. 5, p. 1079-1088, . (13/07937-8, 17/13552-2, 19/25032-9, 14/11948-8, 13/14746-4)
MATTHEWS, JOSEPH J.; DOLAN, EIMEAR; SWINTON, PAUL A.; SANTOS, LIVIA; ARTIOLI, GUILHERME G.; TURNER, MARK D.; ELLIOTT-SALE, KIRSTY J.; SALE, CRAIG. The effect of carnosine or beta-alanine supplementation on markers of glycaemic control and insulin resistance in human and animal studies: a protocol for a systematic review and meta-analysis. SYSTEMATIC REVIEWS, v. 9, n. 1, . (14/11948-8, 19/26899-6, 19/25032-9, 19/05616-6)

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