La quercetina millora l'estat redox del miocardi en rates amb diabetis tipus 2

Per a més informació, contacteutina.xiang@wecistanche.com

Objectiu. Les dades emergents ho indiquenestrès oxidatiuestà estretament relacionat amb la patogènesi de la malaltia cardiovascular en la diabetis mellitus tipus 2 (DM2). El present estudi pretenia avaluar l'efecte del flavonoide més abundant en la dieta humanaquercetina(Q) sobre l'estat redox del miocardi en rates amb DM2.

Mètodes. La T2DM es va induir en rates Wistar mascles mitjançant una dieta alta en calories (durant 14 setmanes) i dues injeccions d'estreptozotocina (25 mg/kg p.c.) aplicades en quatre setmanes de dieta, un cop a la setmana durant dues setmanes. El Q es va administrar per via intragàstrica en una dosi de 10 o 50 mg/kg de pes corporal durant 8 setmanes a partir del 8è dia després de l'última injecció d'estreptozotocina. Les rates control van rebre tampó de citrat i set dies després de l'última injecció de STZ, es van mesurar els nivells basals de glucosa a tots els animals.

Resultats. L'administració de Q va augmentar la sensibilitat a la insulina en rates diabètiques amb un efecte més pronunciat a una dosi de 50 mg/kg p.c. La Q també va disminuir l'oxidació dels radicals lliures en els mitocondris del cor d'animals diabètics, limitant així la formació de productes proteics d'oxidació avançada en una dosi- de manera dependent i va normalitzar l'activitat dels enzims antioxidants (superòxid dismutasa, glutatió peroxidasa, glutatió reductasa) en els mitocondris cardíacs independentment de la dosi utilitzada. A més, la Q en ambdues dosis va prevenir el desenvolupament d'estrès oxidatiu en les rates T2DMcardiomiòcitsreduint les activitats de la NADPH oxidasa i la xantina oxidasa.

Conclusions. Les troballes demostren que Q en ambdues dosis de 10 mg/kg i 50 mg/kg pot protegir del desenvolupament d'estrès oxidatiu en cardiomiòcits en rates diabètiques. Les dades actuals indiquen que l'ús de Q pot contribuir a la millora del risc cardiovascular en pacients amb DM2.

Paraules clau: quercetina, diabetis mellitus tipus 2, cardiomiòcits, estrès oxidatiu

Diabetismellitus (DM) és una de les emergències sanitàries mundials de més ràpid creixement del segle XXI*. Segons la Federació Internacional de Diabetis, 463 milions de persones a tot el món tenien diabetis el 2019, i es suposa que aquesta xifra arribarà als 700 milions l'any 2045. La DM està associada a una àmplia gamma de condicions cardiovasculars que col·lectivament augmenten el risc de mort cardiovascular en 132. percentatge en diabètics en comparació amb individus sense DM (IDF Diabetes Atlas 2019).

Se sap que la DM causa canvis específics en l'estructura i la funció del miocardi independentment de la malaltia de l'artèria coronària o la hipertensió es defineix comunament com a miocardiopatia diabètica (DCM). (Liu et al.2014). També se sap que les alteracions metabòliques en cardiomiòcits a DCM (hipertròfia, inflamació, apoptosi, fibrosi) estan estretament associats amb el desenvolupament de l'estrès oxidatiu (Kayama et al.2015).

Les espècies reactives d'oxigen (ROS), inclosos l'anió superòxid, el radical hidroxil i el peròxid d'hidrogen, són molècules de senyalització crítiques amb papers importants tant en la fisiologia cardíaca com en la malaltia. Tant les fonts citosòliques, incloses les NADPH oxidases (NOX), la xantina oxidasa (XO), les ciclooxigenases i els enzims del citocrom P450, com les fonts mitocondrials, com la cadena respiratòria i les monoaminooxidases, contribueixen a la reserva intracel·lular de ROS. En condicions fisiològiques, la senyalització cardíaca de ROS regula el desenvolupament del cor i la maduració dels cardiomiòcits, la manipulació del calci cardíac, l'acoblament excitació-contracció i el to vascular. Tanmateix, les condicions patològiques de la producció no regulada de ROS condueixen a nivells elevats de ROS, cosa que pot provocarestrès oxidatiumitjançant el dany oxidatiu de l'ADN, les proteïnes i els lípids, així com la disfunció mitocondrial i la mort cel·lular (Peoples et al. 2019). De fet, la producció desregulada de ROS i l'estrès oxidatiu s'han implicat en moltes malalties cardíaques, inclosa la miocardiopatia diabètica (Ritchie i Abel 2020).

La producció excessiva de ROS per part dels mitocondris pot afectar directament la funció contràctil del miocardi mitjançant la modificació oxidativa d'enzims i canals iònics que participen en la regulació del cicle d'excitació-relaxació (Brown i Griendling 2015; Bai et al. 2016). El ROS estimula la proliferació de cardiomiòcits i activa els fibroblasts i les metaloproteinases de la matriu, que provoquen hipertròfia i remodelació del miocardi donant lloc a la formació d'insuficiència cardíaca (DOria et al.2020). Per tant, es suggereix que l'acció farmacològica dirigida a reduir la sobreproducció de ROS pot ser eficaç per a la prevenció i correcció de les complicacions cardiovasculars diabètics.

Actualment, s'ha establert que la ingesta dietètica de polifenols naturals, especialment flavonoides, pot reduir el risc de diabetis i malalties cardiovasculars i els mecanismes de protecció poden no només dependre dels efectes antioxidants i antiinflamatoris dels flavonoides, sinó que també inclouen els seus efectes. propietats que afecten la glucèmia, la utilització de la glucosa i la secreció d'insulina (Ghorbaniet al.2019; Lutz et al.2019).

Quercetina(Q;3,5,7,34-pentahidroxiflavon) és el flavonoide més abundant en la dieta humana. Hi ha una àmplia gamma de funcions biològiques de Q, inclosos els efectes sobre les vies implicades en la inflamació, la diabetis i les malalties cardiovasculars (Zahedi et al. 2013). Diversos estudis han demostrat els mecanismes dels efectes antidiabètics de la Q, incloent

disminució de la peroxidació lipídica, augment de l'activitat dels enzims antioxidants (per exemple, superòxid dismutasa, SOD; glutatió peroxidasa, GPX; catalasa, CAT), reducció de l'absorció de glucosa a l'intestí a causa de la inactivació del transportador GLUT2 i altres (Shi et al.2019; Salehi et al.2020). L'efecte cardioprotector de Q sobre el diferenciatcardiomiòcits, a causa de la inactivació de les vies de senyalització de la proteïna quinasa activada per mitògens i de la proteïna cinasa B, també s'ha demostrat (Daubney et al.2015).

La investigació futura dedicada a entendre els mecanismes d'acció cardioprotectora en la diabetis podria contribuir a la millora de la cura de la diabetis.

L'objectiu del present treball va ser estudiar l'efecte de la quercetina sobre l'estat redox dels cardiomiòcits en rates amb diabetis mellitus tipus 2 (T2DM).

Materials i mètodes

Productes químics. Tots els productes químics utilitzats eren de qualitat de reactiu analític i es van comprar a Sigma Chemical Co. (St.Louis, MO, EUA). La quercetina va ser proporcionada per la planta química i farmacèutica PJSCSICBorshchahivskiy (Kíev, Ucraïna) i contenia un mínim del 96,5 per cent de la substància activa.

Disseny experimental. El present estudi va ser aprovat pel comitè de bioètica de l'"Institut V. Dani-levsky de Problemes de Patologia Endocrina de l'Acadèmia Nacional de Ciències Mèdiques d'Ucraïna" (Kharkiv, Ucraïna) i es va realitzar d'acord amb el Conveni Europeu per a la Protecció d'Animals Vertebrats. S'utilitza amb finalitats experimentals i altres fins científics (Estrasburg, 1986).

Els experiments es van realitzar amb 32 rates Wistar mascles (12-setmanes, 200-230 g de pes corporal, bw), que es van allotjar en gàbies de plexiglàs (3 animals per gàbia) a una temperatura de 22 ± 1. grau C en un cicle de llum/foscor constant de 12-hora.

Es va utilitzar el model animal de T2DM induït per una dieta alta en calories combinada amb múltiples injeccions de dosis baixes d'estreptozotocina (STZ). El model proporciona el desenvolupament de dues característiques principals de la DM2: la dieta alta en calories inicia la resistència a la insulina i la STZ a dosis baixes indueix un deteriorament lleu de la secreció d'insulina. Així, el model imita la història natural dels esdeveniments de la malaltia (des de la resistència a la insulina fins a la disfunció cel·lular) així com les característiques metabòliques de la DM2 humana (Skovso 2014).

Les rates de control intactes (n=8) van ser alimentades amb una dieta estàndard durant 14 setmanes. Les rates experimentals (n=24) van ser alimentades amb una dieta alta en calories que contenia un 15 per cent de mantega de porc, un 25 per cent de sacarosa, un 1 per cent de sals biliars i un 59 per cent d'alimentació estàndard durant 14 setmanes. Els animals tenien accés lliure a l'aigua. En quatre setmanes, les rates experimentals es van injectar per via intraperitoneal (.p.injectada amb STZ (25 mg/kg p.c.) una vegada per setmana durant dues setmanes (Lin et al. 2010). Les rates de control van rebre tampó citrat seguint el mateix esquema. Set dies després del darrera injecció de STZ, es va mesurar la glucosa basal en tots els animals, i les rates experimentals es van dividir en tres grups: rates diabétiques no tractades (Diabetis, n=8) i rates diabètiques tractades amb Qin a una dosi de 10 mg/kg p.c. (Diabetis). més Q10,n=8)o 50 mg/kg p.c. (Diabetis més Q50, n{=8) un cop al dia per sonda intragàstrica durant 8 setmanes després de la inducció de la diabetis. Les rates diabétiques no tractades van rebre vehicles juntament amb el mateix esquema .

Els animals van ser sacrificats segons el protocol del comitè d'ètica.

Mesura de l'homeòstasi de la glucosa. La prova de tolerància a la insulina intraperitoneal (IPITT) es va realitzar en rates en dejú durant la nit. Les concentracions de glucosa en sang es van mesurar inicialment a la condició basal ({{0}} min), després els animals van rebre ani. pàg. injecció d'insulina 0,25 U/kg pc (Actrapid, Novo Nordisk, Agsvaerd, Dinamarca) seguida d'una injecció ip de glucosa (2 g/kg) (Bowe et al.2014). Posteriorment, es van mesurar els nivells de glucosa a la sang de la cua mitjançant un analitzador de glucosa Eksan-G (Analita Firm Joint Stock Company Ltd., Vilnius, República de Lituània) als 15, 30, 60, 90 i 120 min després de la càrrega de glucosa.

Aïllament de mitocondris. Els mitocondris es van aïllar mitjançant procediments convencionals. El cor de rata acabat d'extirpar es va homogeneïtzar en un medi que contenia {{0}}. nuclis mitjançant una centrifugació dues vegades a 500 g (10 min a 4 graus). Els mitocondris es van separar dels sobrenedants a 10.000 g (15 min a 4 graus) i es van tornar a suspendre en un tampó d'aïllament.

Les fraccions sobrenedants post-mitocondrials es van utilitzar per a la determinació de les activitats XO i NOX. Per eliminar l'EDTA i l'albúmina, es van centrifugar els pellets mitocondrials a 1 0000 g (15 min, 4 graus) i es van tornar a suspendre en tampó de rentat que contenia 0,18 M KCl i 10 mM HEPES (pH7,4) dues vegades (DiLisa et al.1994) .

Espectrofotometria. Tota l'espectrofotometria es va realitzar mitjançant l'espectrofotòmetre UV-VIS de doble feix Shimadzu UV-1800 (Shimadzu Corporation, Kyoto, Japó).

Mesura de productes proteics d'oxidació avançada (AOPP). La determinació dels nivells d'AOPP es va realitzar mitjançant el mètode modificat de Witko-Sarsat i col·legues (Sagor et al.2015). Els mitocondris del cor (0,2 mg de proteïna) es van tractar amb un 0,1% de Triton-X100 i es van diluir en una solució de PBS (pH7,4). Es va afegir KI (1,16 M) al medi d'assaig, seguit 2 minuts més tard mitjançant l'addició d'àcid acètic glacial. L'absorbància de la mescla de reacció es va llegir immediatament a 340 nm contra el blanc. Les concentracions d'AOPP es van expressar com a proteïna T/mg de cloramina equivalent a nmol.

Mesura de l'activitat enzimàtica. L'activitat de NOX es va examinar com a producció d'O2 dependent de NADPH mitjançant la fracció sobrenedant post-mitocondrial mitjançant la reducció del ferricitocrom c inhibible per SOD (Li et al. 2002). La fracció postmitocondrial de l'homogeneïtat del cor (1 mg de proteïna) es va complementar amb 10 mM de Tris-HCl (pH7,8), 500 μMcytochrome c, 100 μM NADPH, es va incubar a 37 graus C durant 30 min amb o sense 200 U / ml SOD. La reducció del citocrom es va mesurar llegint l'absorbància a 550 nm (8=21 mM-1 cm-).

L'activitat XO es va analitzar en una solució de PBS equilibrada amb aire (pH7,4) que contenia una fracció postmitocondrial de l'homogeneïtat del cor (1 mg de proteïna) a 37 graus després de l'addició de xantina (concentració final 360 μM) mitjançant la mesura de la producció d'àcid úric a partir del canvi. en absorbància a 295 nm (e=9500M-'cm-') (Lee et al.2014).

L'activitat de Mn-SOD a la suspensió mitocondrial es va detectar mitjançant la inhibició de la reducció de tetrazoli nitroblau (NBT) causada pel sistema xantina-XO com a generador d'O2 i finalment es va determinar l'absorbància a 56 0 nm. La barreja de reacció contenia mitocondris del cor (0.02 mg de proteïna),0, 0,05 M tampó carbonat (pH10,2), 0,1 mM EDTA, 0,1 mM de xantina, 25 μM de NBT,1 mU/ml XO. Els resultats es van expressar en unitats arbitràries (au) d'activitat SOD per mg de proteïna. Un significa la quantitat d'enzim que provoca una inhibició del 50 per cent de la taxa de reducció de NBT (Wang et al. 2018).

L'activitat de la glutatió reductasa (GR) es va mesurar mitjançant el seguiment de l'oxidació de NADPH a 340 nm en la reacció de reducció de glutatió oxidat (GSSG). Per dur a terme la reacció, els mitocondris del cor (0,1 mg de proteïna) es van incubar durant 10 min a 37 graus en un tampó d'assaig que contenia 20 mM de Tris-HCl (pH7,4), 0,25 mM EDTA, 10 μM FAD, 3 mM GSSG i 0,1 mM NADPH (Raza i John 2004).

L'estimació de l'activitat de GPX es va fer a partir de la capacitat de l'enzim per catalitzar la degradació d'hidroperòxid de tertbutil utilitzant glutatió reduït (GSH) com a substrat. La barreja de reacció (pH7.0) contenia mitocondris del cor (0,1 mg de proteïna), 0,56 mM NADPH, 1,0 U/ml GR, 7,5 mM de sodi azida, GSH 5 mM, EDTA 5 mM i tampó fosfat 0,05 M. Es va afegir hidroperòxid de tert-butil (23 mM) per iniciar la reacció. La velocitat de formació de GSSG es va determinar mitjançant la reacció GR a partir d'una disminució de l'absorbància de les sondes a 340 nm (Antunes et al.2002).

Mesura del contingut de proteïnes a les mostres. La proteïna mitocondrial es va determinar pel mètode de Lowry modificat per Miller, amb BSA com a estàndard (Lowry et al.1951; Miller 1959).

Anàlisi estadística. Les dades es presenten com a mitjana ± error estàndard de la mitjana (SEM). La prova Shapiro-Wilk es va utilitzar per provar la normalitat de la distribució de dades. Per a múltiples comparacions de dades amb una distribució normal, es va realitzar una anàlisi paramètrica de variància unidireccional (ANOVA) i es va utilitzar el mètode Student-Newman-Keuls per provar les diferències de mitjanes. Els valors es van considerar estadísticament significatius a la p<>

Resultats

Vam revelar que el nivell de glucosa basal en rates alimentades amb una dieta alta en calories i injectades amb STZ era significativament més alt que en el grup control (taula 1). A més, les àrees sota les corbes glucèmiques (AUC) obtingudes durant l'IPITT eren gairebé tres vegades més gran en animals diabètics en comparació amb els controls (Taula 1, Figura 1) Aquestes dades confirmen el desenvolupament d'una deficiència relativa d'insulina i resistència a la insulina en rates experimentals.

L'administració de Q no va tenir cap impacte significatiu en la hiperglucèmia basal dels animals diabètics. Tanmateix, Q va afectar la sensibilitat a la insulina en rates amb DMT2 de manera dependent de la dosi, disminuint l'AUC IPITT en un 27 per cent en el grup experimental que va rebre 10 mg/kg del fàrmac i en un 41 per cent en el grup que va rebre 50 mg/kg de Q en comparació. als animals que reben vehicle (taula 1, figura 1).

El nivell d'AOPP als mitocondris cardíacs de rates experimentals es va incrementar en un 66 per cent, confirmant el desenvolupament de l'estrès oxidatiu en T2DM (figura 2). L'administració va donar lloc a una disminució de l'acumulació d'AOPP al cor dels animals diabètics en funciósobre la dosi del fàrmac. En el grup experimental que va rebre 50 mg/kg de Q, la concentració d'AOPP va disminuir fins al nivell del grup control, cosa que suggereix propietats antioxidants de Q (figura 2).

Com es pot veure a la figura 3, l'estrès oxidatiu en els mitocondris cardíacs de rates amb T2DM va anar acompanyat de l'activitat induïda dels enzims antioxidants -Mn-SOD, GPO i GR. L'administració de Q en ambdues dosis va normalitzar les activitats dels enzims antioxidants estudiats en animals diabètics al nivell del grup control (Figura 3).

Es va trobar que la T2DM es va associar amb un augment del 65 per cent i el 52 per cent de les activitats de NOX i XO, dues fonts citosòliques primàries d'O2 en cardiomiòcits, respectivament, a la fracció postmitocondrial de l'homogeneïtat cardíac de rates experimentals (figura 4). L'ús de Q va conduir a la normalització de les activitats de NOX i XO al cor dels animals diabètics independentment de la dosi (figura 4).

Discussió

Actualment, l'estrès oxidatiu definit com un augment sostingut dels radicals lliures a causa d'un desequilibri en la seva producció i utilització es considera un mecanisme universal que combina les diferents vies patogenètiques de les complicacions cardiovasculars diabètics (Huynh et al.2014).

L'estrès oxidatiu induït per la hiperglucèmia té un paper principal en la patogènesi de la DM2 (Shah i Brownlee 2016). Les principals característiques patològiques de la DM2 són la reducció de la secreció d'insulina i la disminució de la sensibilitat a l'hormona en els teixits perifèrics. En la primera etapa del nostre estudi, es va modelar la resistència a la insulina en rates amb una dieta alta en calories. Durant quatre setmanes, les rates reben una dieta alta en calories. pàg. s'injecta amb STZtore produeix una deficiència relativa d'insulina. Els nivells elevats de glucèmia basal i l'augment de l'AUC en IPITT van indicar el desenvolupament de deficiència d'insulina i resistència a la insulina en animals model.

L'administració de Q no va afectar els nivells d'hiperglucèmia basal de rates diabètiques, però va millorar la sensibilitat a la insulina de manera dependent de la dosi. Els resultats són coherents amb les dades d'altres estudis sobre la capacitat de Q per reduir la resistència a la insulina (Shi et al. 2019). La Q augmenta la utilització de glucosa als teixits perifèrics i redueix la producció de glucosa hepàtica. S'informa que el flavonoide activa un mecanisme independent de la insulina que implica la proteïna quinasa dependent de l'AMP, que estimula la translocació del transportador de glucosa GLUT4 a la membrana plasmàtica del múscul esquelètic i regula a la baixa els enzims clau de la gluconeogènesi al fetge (fosfoenol-piruvat carboxicinasa i glucosa {{ 6}}fosfatasa) (Eid i Haddad 2017). La millora de la sensibilitat a la insulina per part de Q també pot ser deguda a la seva capacitat per augmentar l'expressió d'adiponectina al teixit adipós blanc independentment de l'expressió dels receptors activats per proliferadors de peroxisomes (Wein et al. 2010).

L'efecte antidiabètic de Q també es pot realitzar reduint l'absorció de glucosa a l'intestí mitjançant la inactivació del transportador de glucosa GLUT2 (Gaueret al.2018) i la inhibició de l'activitat intestinal -glucosidases (Pereira et al. 2011). A més, s'ha demostrat que la Q inhibeix l'enzim 1l-hidroxiesteroide deshidrogenasa-1, que té un paper clau en el desenvolupament de l'obesitat i la DM2 en afectar l'acció de les hormones glucocorticoides al fetge, teixit adipós i pàncrees. -cel·lules (Torres-Piedra et al.2010).

Se suposa que tant el desenvolupament com la progressió de les complicacions de la diabetis es deuen a un augment en la producció de ROS (Kayama et al. 2015). En els cardiomiòcits, les ROS es generen per la cadena de transport d'electrons mitocondrials (ETC), NOX i XO (Tsutsui). et al.2011). Es pot argumentar que els mitocondris són els principals contribuents de l'estrès oxidatiu a la DM2 (Shah i Brownlee 2016). El desenvolupament de l'estrès oxidatiu als mitocondris s'acompanya d'una interrupció de les vies de senyalització sensibles a redox, una disminució de la fosforilació oxidativa i la producció d'ATP, danys a l'ADN mitocondrial i, en conseqüència, un nou augment de la producció de ROS. Com a resultat, la cascada patògena d'esdeveniments moleculars, que s'amplifica, condueix al llançament de vies de senyalització proapoptòtiques i a la mort cel·lular. Donada la importància dels mitocondris en el metabolisme cel·lular, la seva disfunció pot provocar diverses malalties, inclosa la patologia cardiovascular. La disfunció mitocondrial es produeix en pacients amb malaltia coronària, miocardiopatia, insuficiència cardíaca, ictus i DM2 (Bai et al.2016).

En el nostre estudi, el desenvolupament de l'estrès oxidatiu en els mitocondris cardíacs de rates diabètiques s'evidencia per l'acumulació d'AOPP. La concentració d'AOPP és un marcador relativament nou d'estrès oxidatiu, que reflecteix l'estat redox general de les proteïnes a les cèl·lules i teixits. S'ha informat que l'AOPP està elevada en pacients amb DM, malalties cardiovasculars, hipertensió, aterosclerosi (Conti et al. 2019), i el nivell es correlaciona amb la resistència a la insulina i la presència de complicacions diabètiques greus (Gradinaru et al. 2013; Taylor et al. 2015). Les modificacions de proteïnes oxidatives tenen un paper clau en el desenvolupament de la disfunció del miocardi diabètic. Els canvis redox de les estructures de proteïnes poden provocar la dissociació de les subunitats catalíticas dels enzims, el desplegament, l'agregació o la fragmentació de proteïnes implicades en la contractilitat, l'acoblament excitació-contracció, el plegament de proteïnes, la defensa antioxidant, el metabolisme i la manipulació de Ca2* al cor diabètic (Varga). et al. 2015). També s'ha trobat que AOPP indueix senyalització proapoptòtica en cardiomiòcits que condueix al desenvolupament de DCM (Zhang et al.2016).

En animals tractats amb Q en una dosi de 10 mg/kg, es va observar una reducció significativa de l'AOPP als mitocondris del cor, mentre que una dosi de 50 mg/kg de Q va normalitzar completament aquest marcador en comparació amb les rates que van rebre vehicle.

L'efecte antioxidant de la Q en els mitocondris pot incloure diversos mecanismes principals. Els flavonoides tenen la capacitat d'eliminar ROS a causa de la configuració hidroxil de l'anell B a l'estructura (Kumar i Pandey 2013). S'ha demostrat l'eliminació directa d'O, generada al complex mitocondrial II de l'ETC en mitocondris aïllats del cor de rata per a Q (Dudy-lina et al. 2019). A més, els flavonoides poden atenuar la formació de ROS als mitocondris mitjançant la inhibició del complex I i III de l'ETC. La inhibició de la Q de l'activitat del complex I va disminuir significativament la producció d'H2O2 en mitocondris aïllats del cor de rata (Lagoa et al.2011). A més, es va trobar que la reducció de la generació de ROS mitocondrial per part dels flavonoides estava associada a propietats de desacoblament parcial, en particular, en els mitocondris cardíacs (Bernatoniene et al.2014). A més, s'ha demostrat que els flavonoides estimulen la biogènesi mitocondrial mitjançant la inducció del coactivador transcripcional PGC-la i el seu regulador aigües amunt SIRT1. Aquest últim condueix a l'estimulació d'una sèrie de factors de transcripció (NRF1, NRF2 i relacionats amb estrògens-a), implicats en la regulació del metabolisme energètic i la preservació de l'homeòstasi en els mitocondris (Kicinska i Jarmuszkiewicz 2020).

Com a resultat del nostre experiment, l'augment de l'estrès oxidatiu en els mitocondris cardíacs de rates diabètiques va anar acompanyat de la inducció de l'activitat dels enzims antioxidants: Mn-SOD, GPO i GR. Està ben establert que un mecanisme important en la defensa cel·lular contra l'estrès oxidatiu és l'activació de la via de senyalització dependent de Keapl/Nrf-2-, que controla l'expressió de gens els productes proteics dels quals estan implicats en la detoxicació i eliminació de oxidants reactius (Nguyen et al. 2009). En aquest sentit, la inducció observada d'enzims antioxidants al cor dels animals d'experimentació és la implementació de retroalimentació negativa destinada a mantenir l'homeòstasi redox.

L'administració de Q en ambdues dosis va provocar una disminució de l'activitat de Mn-SOD, GPO i GR en els mitocondris cardíacs d'animals d'experimentació a valors estadísticament indiferents del grup control. Tot i que se sap que Q indueix l'activitat dels enzims anteriors (Shi et al. 2019), els nostres resultats indiquen que l'efecte antioxidant de Q en cardiomiòcits en DM2 es realitza més per la seva capacitat per prevenir la hiperproducció de ROS i, en conseqüència, el desenvolupament de disfunció mitocondrial, que per estimulació del sistema de defensa antioxidant. Anteriorment, es va demostrar que l'ús de Q augmenta la capacitat oxidativa dels mitocondris i l'activitat d'alguns enzims del cicle de Krebs al cor de rates amb DMT2 (Gorbenko et al.2019).

Com s'ha indicat anteriorment, els mitocondris són la font principal, però no l'única, de ROS als cardiomiòcits. El segon factor important en el desenvolupament de l'estrès oxidatiu al cor diabètic és el NOX, amb NOX2 i NOX4 com a isoformes miocàrdiques principals. La funció principal dels NOX és generar ROS. NOX2 es localitza a la membrana plasmàtica i participa en la senyalització redox intracel·lular del receptor d'angiotensina II i d'altres, mentre que NOX4 té particularment un senyal de localització mitocondrial i presenta activitat constitutiva (Cave et al. 2005). S'ha demostrat que la incubació de cardiomiòcits de rata amb proteïnes glicates primerenques va estimular la producció de ROS mitjançant una activació de NOX2 depenent de la proteïna cinasa C(PKC) (Zhang et al. 2006). A més, es va trobar que la hipertròfia cardíaca, la fibrosi i l'apoptosi estaven associades amb NOX2 augmentat al cor de ratolins amb DM tipus 1 i tipus 2 (Ritchie et al.2007; Huynh et al.2013). Una font addicional de ROS als cardiomiòcits és XO, que catalitza l'oxidació de la hipoxantina i la xantina a àcid úric utilitzant O, com a receptor d'electrons i produint O, i H2O2, en el procés. Tot i que la contribució de la reacció XO al desenvolupament de l'estrès oxidatiu en la diabetis no s'ha estudiat prou, es va demostrar que els inhibidors de la XO milloren la disfunció cardiovascular en el model d'insuficiència cardíaca induïda pel ritme (Amado et al. 2005). En el nostre estudi, la T2DM va provocar un augment significatiu de les activitats de NOX i XO al cor de rates experimentals. Al mateix temps, l'administració de Q independentment de la dosi va normalitzar l'activitat dels enzims. Fins ara, diversos estudis han demostrat la capacitat de Q per inhibir l'activitat dels NOX tant reduint les expressions de les seves subunitats com evitant la seva activació mitjançant estímuls extracel·lulars. El segon mecanisme es podria realitzar reduint la fosforilació de la subunitat reguladora p47phox a causa de l'efecte inhibidor dels flavonoides sobre la PKC (Redondo et al. 2012; Jimenez et al. 2015). A més, se sap que O i els seus metabòlits inhibeixen l'activitat de XO de manera selectiva, formant l'estructura de tres anells conjugats amb el lloc actiu i interaccions específiques d'enllaç d'hidrogen amb residus catalíticament rellevants de l'enzim (Taka-Hama et al. 201l; Cao et al.2014).

En resum, el nostre estudi va demostrar que Q de manera dependent de la dosi va disminuir l'oxidació dels radicals lliures en els mitocondris del miocardi de rates amb DMT2, limitant així la formació d'AOPP. A més, el Q en una dosi de 10 mg/kg i 50 mg/kg va prevenir el desenvolupament d'estrès oxidatiu al cor de rates diabètiques reduint les activitats de NOX i XO. Les dades obtingudes suggereixen que l'ús de Q pot contribuir a la millora del risc cardiovascular en la DM2.