Berberina este un alcaloid foarte raspândit în regnul vegetal. În China este folosit ca hipoglicemiant în diabetul de tip 2. Mecanismele biochimice prin care se explica efectul sau la nivel celular sunt înca necunoscute. Câtiva cercetatori chinezi au realizat un studiu pentru a determina efectele acestui alcaloid la nivel celular atât in vivo cât si in vitro. Primele date indica o scadere a respiratiei mitocondriale, cu cresterea respiratiei anaerobe.
Pentru aceasta ei au folosit 12 soareci supusi într-o camera cu o temperatura controlata, de aproximativ 22o C, unui ciclu lumina – noapte controlat de câte 12 ore fiecare, cu hrana bogata în grasimi. Soarecii au avut acces liber la hrana si apa. Dupa sase luni animalele au fost împartite în doua loturi de câte sase soareci, fiecare. Un lot a fost pastrat pentru control, iar soarecii din celalalt lot au primit berberina, aproximativ 125 mg./kg, de doua ori pe zi, timp de 5 saptamâni. Lotul de control a primit în schimb apa distilata. De-a lungul studiului soarecii au primit glucoza, iar sângele le-a fost prelevat înainte si dupa primirea glucozei. Cercetatorii au cautat sa determine rezistenta la insulina în rândul soarecilor. Pentru aceasta ei au folosit ca model soareci obezi cu o masa peste medie. Dupa sase luni cercetatorii au observat în rândul animalelor supuse unei diete bogata în grasimi o crestere a niveluluui glucozei în sânge. Dupa tratamentul de 5 saptamâni cu berberina, cercetatorii au remarcat o scadere a concentratiei glucozei în sângele soarecilor obezi.
Pentru a investiga mecanismul de actiune al berberinei, cercetatorii au folosit culturi de celule. Echipa a folosit diverse tipuri de celule mioblaste recoltate de la soareci, celule hepatice, fibroblaste, precum si adipocite tip 3T3-L1. Celulele au fost tratate cu diverse concentratii de berberina. În rândul adipocitelor, s-a observat o crestere a consumului de glucoza în raport cu doza (relatie doza-dependenta).
În prezenta insulinei consumul de glucoza a crescut si mai mult cu aproape 41.2 %, pentru aceeasi doza. Acest lucru sugereaza ca ar putea exista o relatie de sinergism sau potentare între berberina si insulina privind efectul lor cumulat. Deasemenea rezultate asemanatoare au fost obtinute si în rândul altor tipuri de celule, a caror consum de glucoza a crescut rapid în prezenta berberinei. Cercetatorii au observat o crestere a nivelului 2-deoxi-glucozei in vitro, precum si o crestere a oxidarii glucozei, a sintezei de glicogen, adica a principalelor moduri de utilizare a glucozei de catre organism, dar si a gluconeogenezei.
Însa un lucru foarte important observat în cadrul acestui studiu a fost ca berberina a indus fosforilarea AMPK, în timp ce insulina a inhibat acest proces. În schimb în cazul celulelor expuse ambelor substante (adipocite), s-a observat un blocaj realizat de alcaloid asupra actiunii de inhibitie a insulinei. Cum activarea AMPK este deseori o consecinta a cresterii raportului AMP/ATP la nivel celular, cercetatorii au investigat consumul de oxigen, deoarece producerea de ATP este dependenta de oxigen în respiratia aeroba în conditii normale. Asa cum era de asteptat substanta de natura vegetala a scazut dramatic utilizarea de oxigen la nivel celular, într-o relatie doza-dependenta. În schimb cercetatorii au observat ca proportional cu scaderea respiratiei aerobe, a crescut respiratia anaeroba la nivel celular, deaorece au fost detectate cantitati crescute de acid lactic.
Desi concluziile studiului sunt promitatoare, ramân totusi multe necunoscute, cercetatorii afirmând ca desi s-a observat activarea AMPK de catre acest alcaloid, totusi rolul acestei cai pentru metabolizarea berberinei în organism este înca controversat în rândul oamenilor de stiinta. „”Studiul nostru demonstreaza pentru prima data ca berberina inhiba oxidarea aeroba a glucozei, cu cresterea glicolizei la nivel celular,” afirma Jun Yin, care a participat la realizarea studiului. În celule, energia este transferata de la glucoza la ATP prin intermediul respiratiei aerobe sau a respiratiei anaerobe, numita si glicoliza.
Respiratia aeroba are loc în mitocondrii si necesita oxigen pentru a prduce ATP din glucoza. În contrast, glicoliza are loc în afara mitocondriilorsi produce ATP din glucoza fara consum de oxigen. Glicoliza are o eficienta scazuta în producerea de ATP si necesita mai multa glucoza decât în cazul producerii aceleiasi cantitati de ATP prin respiratia aeroba. Cercetatorii afirma ca glicoliza ar putea fi rezultatul inhibitiei functiei mitocondriale, de catre alcaloid. Deasemenea studiile de citotoxicitate releva faptul ca berberina nu prezinta efect toxic la nivel celular, cel putin în cazul adipocitelor. În concluzie studiul demonstreaza ca berberina stimuleaza metabolismul glucidic prin cresterea glicolizei. Cresterea glicolizei este probabil o consecinta a inhibitiei oxidarii glucozei în mitocondrii. Inhibitia functiei mitocondriale, ar putea determina cresterea raportului AMP/ATP si stimularea fosforilarii AMPK. Astfel, berberina poate fi folosita cu succes în tratamentul diabetului de tip 2.
Bibliografie suplimentara:1. Barreto MC, Pinto RE, Arrabaca JD, Pavao ML. Inhibition of mouse liver respiration by Chelidonium majus isoquinoline alkaloids. Toxicol Lett 2003;146:37–47. [PubMed: 14615066]
2. Brusq JM, Ancellin N, Grondin P, Guillard R, Martin S, Saintillan Y, Issandou M. Inhibition of lipid synthesis through activation of AMP-kinase: An additional mechanism for the hypolipidemic effects of Berberine. J Lipid Res. 2006
3. Cheng Z, Pang T, Gu M, Gao AH, Xie CM, Li JY, Nan FJ, Li J. Berberine-stimulated glucose uptake in L6 myotubes involves both AMPK and p38 MAPK. Biochim Biophys Acta 2006;1760:1682–1689. [PubMed: 17049164]
4. Faik P, Morgan M, Naftalin RJ, Rist RJ. Transport and accumulation of 2-deoxy-D-glucose in wildtype and hexokinasedeficient cultured Chinese-hamster ovary (CHO) cells. Biochem J 1989;260:153–155. [PubMed: 2775178]
5. Gao Z, Chiao P, Zhang X, Zhang X, Lazar MA, Seto E, Young HA, Ye J. Coactivators and corepressors of NF-kappaB in IkappaB alpha gene promoter. J Biol Chem 2005;280:21091– 21098. [PubMed:15811852]
6. Gao Z, Zhang X, Zuberi A, Hwang D, Quon MJ, Lefevre M, Ye J. Inhibition of insulin sensitivity by free fatty acids requires activation of multiple serine kinases in 3T3-L1 adipocytes. Mol Endocrinol 2004;18:2024–2034. [PubMed: 15143153]
7. Ko BS, Choi SB, Park SK, Jang JS, Kim YE, Park S. Insulin sensitizing and insulinotropic action of berberine from Cortidisrhizoma. Biol Pharm Bull 2005;28:1431–1437. [PubMed:16079488]
8. Lau CW, Yao XQ, Chen ZY, Ko WH, Huang Y. Cardiovascular actions of berberine. Cardiovasc Drug Rev 2001;19:234–244.[PubMed: 11607041]
9. Lee YS, Kim WS, Kim KH, Yoon MJ, Cho HJ, Shen Y, Ye JM, Lee CH, Oh WK, Kim CT, Hohnen-Behrens C, Gosby A, Kraegen EW, James DE, Kim JB. Berberine, a natural plant product, activates AMP-activated protein kinase with beneficial metabolic effects in diabetic and insulinresistant states. Diabetes 2006;55:2256–2264. [PubMed: 16873688]
10. Matthews DR, Hosker JP, Rudenski AS, Naylor BA, Treacher DF, Turner RC. Homeostasis model assessment: insulin resistance and beta-cell function from fasting plasma glucose and insulin concentrations in man.Diabetologia 1985;28:412–419. [PubMed: 3899825]
11. Mikes V, Dadak V. Berberine derivatives as cationic fluorescent probes for the investigation of the energized state of mitochondria. Biochim Biophys Acta 1983;723:231–239.[PubMed: 6849903]
12. Mikes V, Yaguzhinskij LS. Interaction of fluorescent berberine alkyl derivatives with respiratory chain of rat liver mitochondria. J Bioenerg Biomembr 1985;17:23–32. [PubMed:3988724]
13. Ni YX. Therapeutic effect of berberine on 60 patients with type II diabetes mellitus and experimental research. Zhong Xi Yi
Jie He Za Zhi 1988;8:711–713. 707. [PubMed: 3248329]
14. Sack RB, Froehlich JL. Berberine inhibits intestinal secretory response of Vibrio cholerae and Escherichia coli enterotoxins. Infect Immun 1982;35:471–475. [PubMed: 7035365]
15. Sinha S, Perdomo G, Brown NF, O’Doherty RM. Fatty acidinduced insulin resistance in L6 myotubes is prevented by inhibition of activation and nuclear localization of nuclear factor kappa B. J Biol Chem 2004;279:41294–41301. [PubMed: 15252018]
16. Sultan KR, Henkel B, Terlou M, Haagsman HP. Quantification of hormone-induced atrophy of large myotubes from C2C12 and L6 cells: atrophy inducible and atrophy-resistant C2C12 myotubes. Am J Physiol Cell Physiol 2006;290:C650–659.[PubMed: 16176969]
17. Wynants J, Van Belle H. Single-run high-performance liquid chromatography of nucleotides, nucleosides, and major purine bases and its application to different tissue extracts. Anal Biochem 1985;144:258–266. [PubMed: 3985319]
18. Xiao CT, Cant JP. Relationship between glucose transport and metabolism in isolated bovine mammary epithelial cells. J Dairy Sci 2005;88:2794–2805. [PubMed: 16027193]
19. Yamauchi T, Kamon J, Minokoshi Y, Ito Y, Waki H, Uchida S, Yamashita S, Noda M, Kita S, Ueki K, Eto K, Akanuma Y, Froguel P, Foufelle F, Ferre P, Carling D, Kimura S, Nagai R, Kahn BB, Kadowaki T. Adiponectin stimulates glucose utilization and fatty-acid oxidation by activating AMPactivated proteinkinase. Nat Med 2002;8:1288–1295.[PubMed: 12368907]
20. Yin J, Hu R, Chen M, Tang J, Li F, Yang Y, Chen J. Effects of berberine on glucose metabolism in vitro. Metabolism 2002;51:1439–1443.[PubMed: 12404195]
21. Zheng L, Zhou Z, Tao D, Lan T. Protective effect of berberine on cardiac myocyte injured by ischemiareperfusion.Sichuan Da Xue Xue Bao Yi Xue Ban 2003;34:452–454.[PubMed: 12910687]
22. Zhou L, Yang Y, Wang X, Liu S, Shang W, Yuan G, Li F, Tang J, Chen M, Chen J. Berberine stimulates glucose transport through a mechanism distinct from insulin. Metabolism 2007;56:405–412. [PubMed: 17292731]
| < Anterior | Urmator > |
|---|
