Efeito e mecanismo de ação do composto triterpenoide ácido betulínico relacionado à homeostasia da glicose

Abstract

A busca por compostos naturais capazes de coordenar a secreção de insulina e atenuar processos de glicação proteica constitui uma estratégia promissora para o manejo da Diabetes Melito Tipo 2 (DM2). O ácido betulínico (AB), um triterpeno pentacíclico distribuído em espécies vegetais, desperta interesse devido às propriedades antioxidantes, anti-inflamatórias e hipoglicemiantes. O presente trabalho teve como objetivo investigar os efeitos e mecanismos de ação do AB na secreção de insulina, na atividade eletrofisiológica de canais iônicos em células ß-pancreáticas e na formação de produtos finais de glicação avançada (AGEs) em modelos in vitro e in sílico de albumina glicada. Ensaios de secreção de insulina foram conduzidos em células ß-pancreáticas expostas ao AB e a moduladores clássicos de canais iônicos. O tratamento com AB aumentou significativamente a secreção de insulina, com efeito semelhante ao observado para a glibenclamida, sugerindo uma possível convergência de ação em canais de potássio dependentes de ATP (KATP). Essa hipótese foi reafirmada por experimentos eletrofisiológicos realizados por patch clamp na configuração whole-cell, nas quais o AB reduziu em aproximadamente 60% a amplitude das correntes K+. Tal inibição leva à despolarização da membrana, abertura dos canais de cálcio dependentes de voltagem e consequente aumento da secreção de insulina. Paralelamente, avaliou-se o potencial antiglicante do AB em ensaios in vitro de formação de AGEs utilizando albumina sérica bovina (BSA) e humana (HSA) incubadas com glicose ou frutose. O AB reduziu significativamente a formação de AGEs em modelos glicados por glicose e frutose, de modo dependente do tipo de açúcar e da concentração. Estudos de docking molecular complementares indicaram afinidade do AB por resíduos localizados próximos à lisina 524 da BSA e à lisina 195 da HSA, alguns dos principais sítios de glicação descritos na literatura, sugerindo que essa interação contribui para o efeito protetor. Em conjunto, os resultados demonstram que o AB exerce duplo efeito benéfico relevante ao contexto da DM2: aumento da secreção de insulina via inibição de canais de potássio e reduz a formação de AGEs por possível interação com resíduos susceptíveis à modificação.

Abstract: The search for natural compounds capable of coordinating insulin secretion and attenuating protein glycation processes represents a promising strategy for the management of Type 2 Diabetes Mellitus (T2DM). Betulinic acid (BA), a pentacyclic triterpene distributed in several plant species, has attracted interest due to its antioxidant, anti-inflammatory, and hypoglycemic properties. The present study aimed to investigate the effects and mechanisms of action of BA on insulin secretion, the electrophysiological activity of ion channels in pancreatic ß-cells, and the formation of advanced glycation end products (AGEs) in in vitro and in silico models of glycated albumin. Insulin secretion assays were conducted in pancreatic ß-cells exposed to BA and classical ion channel modulators. Treatment with BA significantly increased insulin secretion, with an effect similar to that observed for glibenclamide, suggesting a possible convergence of action on ATP-sensitive potassium channels (KATP). This hypothesis was reaffirmed by electrophysiological experiments performed using the whole-cell patch clamp configuration, in which BA reduced the amplitude of K? currents by approximately 60%. Such inhibition leads to membrane depolarization, opening of voltagedependent calcium channels, and a consequent increase in insulin secretion. In parallel, the antiglycation potential of BA was evaluated in in vitro assays of AGE formation using bovine serum albumin (BSA) and human serum albumin (HSA) incubated with glucose or fructose. BA significantly reduced AGE formation in both glucose- and fructose-glycated models, in a manner dependent on the type of sugar and concentration. Complementary molecular docking studies indicated affinity of BA for residues located near lysine 524 of BSA and lysine 195 of HSA, two of the main glycation sites described in the literature, suggesting that this interaction may contribute to the observed protective effect. Taken together, the results demonstrate that BA exerts a dual beneficial effect relevant to the context of T2DM: it increases insulin secretion via inhibition of potassium channels and reduces AGE formation through a possible interaction with residues susceptible to glycation.