by Judy, Yuet-wa Chan. / Thesis (M.Phil.)--Chinese University of Hong Kong, 1997. / Includes bibliographical references (leaves 107-111). / Acknowledgements --- p.i / Contents --- p.ii-iv / Abstract --- p.v-vii / Abbreviations --- p.ix / List of figures and tables --- p.x-xii / Chapter Chapter One: --- Introduction --- p.1-20 / Chapter 1.1 --- Facilitative Glucose Transporter Family (GLUT) / Chapter 1.2 --- Sequence and characterization of GLUT / Chapter 1.3 --- Overexpression of GLUT 1 in human cancer cells / Chapter 1.4 --- Inhibition of gene expression by antisense nucleic acid / Chapter 1.5 --- Types of antisense nucleic acids / Chapter 1.5.1 --- Nuclear expression of RNA by engineered antisense genes / Chapter 1.5.2 --- Antisense oligonucleotides / Chapter 1.6 --- Use of antisense oligomers in cell culture system / Chapter 1.7 --- Modification of antisense oligonucleotides / Chapter 1.8 --- Length and sequence selection of antisense oligomers / Chapter 1.9 --- Controls for measuring antisense effect / Chapter 1.10 --- Internalization and targeting of oligonucleotides / Chapter 1.11 --- Possible action mechanisms of antisense nucleotides / Chapter 1.12 --- Clinical applications of antisense approach / Chapter 1.13 --- Aim of the project / Chapter Chapter Two: --- Materials and Methods --- p.21-45 / Chapter 2.1 --- Materials / Chapter 2.1.1 --- Cell line and culture medium / Chapter 2.1.1a --- Cell line / Chapter 2.1.1b --- Culture medium / Chapter 2.1.2 --- Reagents and Buffers / Chapter 2.1.2a --- Phosphate-Buffered Saline (PBS) / Chapter 2.1.2b --- 50XTAE Buffer / Chapter 2.1.2c --- Tris-EDTA Buffer / Chapter 2.1.2d --- MTT solution / Chapter 2.1.2e --- Lipofectin Reagent / Chapter 2.1.3 --- Reagents for Northern Analysis / Chapter 2.1.3a --- DEPC-treated water (0.1% DEPC) / Chapter 2.1.3b --- 20X SSC / Chapter 2.1.3c --- 20X SSPE / Chapter 2.1.3d --- 10X Formaldehyde gel-running buffer / Chapter 2.1.3e --- Formaldehyde gel-loading buffer / Chapter 2.1.3f --- Prehybridization buffer / Chapter 2.1.3g --- Hybridization buffer / Chapter 2.2 --- Methods / Chapter 2.2.1 --- Synthesis of oligonucleotides and phosphorothioated oligonucleotides / Chapter 2.2.2 --- Cloning of human GLUT 1 cDNA into pRc/CMV expression vector at sense and antisense orientation / Chapter 2.2.2a --- Primer designed for cloning of sense and antisense GLUT 1 cDNA / Chapter 2.2.2b --- Isolation of sense and antisense GLUT 1 clone by PCR / Chapter 2.2.2c --- Restriction Digestion / Chapter 2.2.2d --- Purification of Restriction Digested DNA / Chapter 2.2.2e --- DNA Ligation / Chapter 2.2.2f --- Preparation of competent bacterial cells for transformation / Chapter 2.2.2g --- Plasmid DNA Transformation / Chapter 2.2.3 --- Large scale preparation of plasmid DNA / Chapter 2.2.4 --- Formation of Lipofectin-encapsulated oligonucleotides / Chapter 2.2.5 --- [32P]-labeled oligonucleotides uptake assay / Chapter 2.2.6 --- Methods to monitor antisense effect / Chapter 2.2.6a --- MTT assay / Chapter 2.2.6b --- Northern Analysis / Chapter (i) --- Preparation of radiolabeled probe / Chapter (ii) --- Isolation of total RNA from HL-60 cells / Chapter (iii) --- Separation of total RNA by eletrophoresis and blotting onto a membrane / Chapter (iv) --- Prehybridization of the Northern blot / Chapter (v) --- Hybridization of the Northern blot / Chapter 2.2.6c --- [3H]-deoxyglucose uptake assay / Chapter Chapter Three: --- Results --- p.46-88 / Chapter 3.1 --- Synthesis of Oligonucleotides / Chapter 3.2 --- Multiple alignment of cDNA sequence of Glucose Transporter isoforms / Chapter 3.3 --- [32P]-labeled oligonucleotide uptake assay / Chapter 3.4 --- Antisense oligonucleotides designed against different regions of GLUT 1 cDNA sequence / Chapter 3.4.1 --- Effects on HL-60 cell proliferation / Chapter 3.4.2 --- Effects on GLUT 1 mRNA level / Chapter 3.5 --- The effects of different oligonucleotide concentrations on HL- 60cell proliferation / Chapter 3.6 --- The effects of modified oligonucleotides on HL-60 cell proliferation / Chapter 3.7 --- The effects of different oligonucleotide lengths on HL-60 cell proliferation / Chapter 3.8 --- [3H]-deoxyglucose uptake assay / Chapter 3.9 --- Cloning of sense and antisense GLUT 1 cDNA into pRc/CMV vector / Chapter 3.10 --- Inhibition of GLUT 1 gene expression by expressed antisense nucleotides / Chapter Chapter Four: --- Discussion --- p.89-106 / Chapter 4.1 --- Importance of GLUT 1 gene / Chapter 4.2 --- HL-60: the target cancer cell line / Chapter 4.3 --- "Importance of ""Antisense Approach""" / Chapter 4.4 --- Optimization of condition for antisense inhibition by oligonucleotides / Chapter 4.4.1 --- Oligonucleotide length / Chapter 4.4.2 --- Oligonucleotide Modification / Chapter 4.4.3 --- Sequence selection / Chapter 4.4.4 --- Uptake efficiency / Chapter 4.5 --- Intracelluar distribution of oligonucleotides / Chapter 4.6 --- Inhibition of GLUT 1 gene expression by expressed antisense nucleotides / Chapter 4.7 --- Mechanisms for antisense inhibition of gene expression / Chapter 4.8 --- Further Directions / References --- p.107-117

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A exposição materna durante o período gestacional a uma dieta restrita em proteínas (LP) prejudica o desenvolvimento do pâncreas endócrino em sua prole e aumenta a susceptibilidade à hipertensão, diabetes e obesidade na vida adulta. Há evidências de que esse fenômeno pode persistir em gerações subsequentes. Objetivou-se avaliar o efeito da restrição proteica sobre o metabolismo da glicose e morfometria pancreática na prole F3 de camundongos ao nascimento e ao desmame. Para tanto, fêmeas virgens de camundongos Suíços (F0) foram acasaladas e receberam dieta normo-proteica (19% de proteína - NP) ou uma dieta isocalórica restrita em proteínas (5% de proteína - LP) durante toda a gravidez. Durante a lactação e o restante do experimento, todos os grupos receberam a dieta NP. Os filhotes machos foram nomeados F1 (NP1 e LP1). As fêmeas F1 e F2 foram acasaladas para produzir F2 e F3 (NP2, LP2, NP3 e LP3), respectivamente. Semanalmente, os filhotes foram pesados e calculada a taxa de crescimento alométrico (log [massa corporal] = log a + log b [idade]). Os animais foram sacrificados nos dias 1 e 21 de idade, a glicemia foi determinada e o pâncreas retirado, pesado e analisado por estereologia e imunofluorescência; a insulina foi mensurada aos 21 dias. Como resultados, os filhotes restritos na primeira geração (LP1) foram menores ao nascer, mas apresentaram um crescimento acelerado nos primeiros sete dias de vida, mostrando catch-up com os controles; a prole LP2 demonstrou a maior massa corporal ao nascimento e tiveram uma taxa de crescimento mais lenta durante a lactação; não houve diferença na massa corporal e na taxa de crescimento na geração F3. A massa de pâncreas foi diminuída em LP1-LP3 ao nascimento, contudo foi aumentada em LP2 ao desmame. A densidade de volume e o diâmetro das ilhotas foram menores em todos os grupos restritos no dia 1 e 21, somente LP1 teve o menor número de ilhotas. Ao nascer, a massa de células beta foi menor em LP1-LP3 e permaneceu baixa durante a lactação. No dia 1 e 21, os filhotes foram normoglicêmicos, entretanto foram hipoinsulinêmicos ao desmame. Portanto, a restrição de proteínas em camundongos durante a gestação produz alterações morfológicas nas ilhotas pancreáticas, sugerindo que a homeostase da glicose foi mantida por um aumento da sensibilidade à insulina durante os primeiros estágios de vida na prole ao longo de três gerações consecutivas. / Exposure of pregnant mice to a low-protein (LP) diet impairs endocrine pancreas development in their offspring and increases susceptibility to hypertension, diabetes and obesity in adulthood. There is evidence that this phenomenon may persist in subsequent generations. We sought to evaluate the effect of protein restriction on glucose metabolism and pancreatic morphometry in the F3 offspring of mice at birth and weaning. Virgin female Swiss mice (F0) were mated and received normal protein diet (19% protein - NP) or an isocaloric low protein diet (5% protein - LP) throughout pregnancy. Lactation and the rest of the experimental groups received NP diet. The male pups were named F1 (NP1 and LP1). F1 and F2 females were mated to produce F2 and F3 (NP2, LP2, NP3 and LP3). Weekly, pups were weighted and calculated the growth rate by allometry (log [body mass] = log a + b log [age]). The mice were sacrificed on days 1 and 21 of age, blood glucose was measured and the pancreas removed, weighed and analyzed by stereology and immunofluorescence, insulin was measured at 21 days. LP pups in the first generation (LP1) were smaller at birth, but had an accelerated growth and within 7 days catch-up growth with controls; LP2 offspring had higher body mass at birth and had a slower growth rate within 21 days; but there was no difference in body mass and growth rate in the F3 generation. The pancreatic mass decreased in LP1 through LP3 at birth but increased in LP2 at weaning. The islet volume density and diameter were smaller in all restricted groups at day 1 and 21, and LP1 had the lowest islet number; at birth, beta cell mass was smaller in LP1 through LP3 and remained low throughout suckling. At day 1 and 21, pups were normoglycemic, but were hypoinsulinemic at weaning. Thus, protein restriction in mice during pregnancy produces morphologic changes in pancreatic islets, suggesting that glucose homeostasis is maintained by an increased sensitivity to insulin during the early stages of life in offspring over three consecutive generations.

Einleitung: Die Untersuchung des regionalen zerebralen Glucosestoffwechsels mittels [18F]-2-Fluor-2-desoxy-D-glucose Positronen-Emissions-Tomographie ([18F]FDG-PET) ist ein etabliertes Verfahren der molekularen Bildgebung in der Diagnostik kognitiver und affektiver Störungen. Zwischen verschiedenen Untersuchungen kann es zu intra- und interindividuellen Unterschieden im Vigilanzniveau kommen. Das Ziel dieser ersten Machbarkeitsstudie war die Untersuchung des Zusammenhangs von aktuellem Vigilanzniveau und regionalem Glucosestoffwechsel während der [18F]FDG-PET. Methoden: 14 ältere Patientinnen und Patienten mit depressiver Episode oder leichter kognitiver Beeinträchtigung (MCI, mild cognitive impairment) wurden mit simultaner Elektroenzephalographie und [18F]FDG-PET unter Ruhebedingungen untersucht. Der Zusammenhang von Vigilanzniveau und regionalem Glucosestoffwechsel wurde mittels voxelweiser einfacher linearer Regression analysiert. Ergebnisse: Der Hauptbefund war eine Zunahme des regionalen zerebralen Glucosestoffwechsels mit abnehmendem Vigilanzniveau während der [18F]FDG-PET-Untersuchung in räumlich ausgedehnten frontalen und temporalen Kortizes. Diskussion: Vigilanzbezogene Veränderungen des Glucosestoffwechsels finden sich in vergleichbaren Hirnregionen und Effektstärken wie Veränderungen des Glucosestoffwechsels bei Patientinnen und Patienten mit depressiver Störung oder MCI gegenüber Gesunden. Der Einfluss des Vigilanzniveaus auf den Glucosestoffwechsel während der [18F]FDG-PET-Untersuchung sollte in kontrollierten Studien gesunder Personen validiert werden.

Orientador: Antonio Carlos Cicogna / Resumo: Introdução - A estenose aórtica supravalvar (EAo) experimental é utilizada para induzir a remodelação cardíaca (RC) patológica; esse modelo provoca, inicialmente disfunção diastólica e, posteriormente, distúrbio sistólico e insuficiência cardíaca (IC). Diferentes fatores podem contribuir para essa alteração funcional como, déficit de oxigênio (O2). O principal regulador da homeostase do O2 é o fator induzível por hipóxia-1α (HIF-1α) que na condição normóxia é sintetizado e degradado. No coração hipertrofiado, isquêmico, o HIF-1α torna-se estável e regula a transcrição de vários genes que aumentam a disponibilidade de O2. Além disso, aumenta a expressão das proteínas da via da glicose, com a finalidade de aumentar a oferta de energia. Embora, existam trabalhos que mostraram alteração do HIF-1 α, metabolismo de glicose e função cardíaca, não encontramos na literatura pesquisas que analisaram o comportamento e a associação do HIF-1α com o metabolismo glicídico, estrutura e função ventricular durante a evolução da remodelação por EAo. Objetivos gerais – Analisar durante o processo de evolução da RC o comportamento do HIF-1α, metabolismo da glicose, estrutura e função ventricular e a associação entre o HIF-1α e estas variáveis. Material e métodos – Foram utilizados dois grupos de ratos Wistar: controle operado (Sham, n=48) e EAo (n=48): os animais foram submetidos a cirurgia e no grupo EAo foi implantado um clipe de 0,60 mm de diâmetro na raiz da aorta. Os ratos foram avaliados no... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Introduction - The experimental supravalvar aortic stenosis (AS) is used to induce pathological cardiac remodeling (CR); this model causes, initially, diastolic dysfunction and, later, systolic disorder and heart failure (HF). Different factors may contribute to these cardiac functional alterations, such as oxygen (O2) deficiency. The main regulator of O2 is hypoxia-inducible transcription factor (HIF-1α) that in normoxia condition is synthesized and degraded. In the hypertrophied, ischemic heart, HIF-1α becomes stable and regulates the transcription of several genes that increase O2 availability. In addition, it increases the expression of the glucose pathway proteins, in order to increase energy supply. Although there are studies that have shown alterations in HIF-1α, glucose metabolism and cardiac function, we have not found in the literature studies that investigated the behavior and association of HIF-1α with glucose metabolism, ventricular structure and function during the evolution of CR by AS.Objective - To analyze, during the course of CR evolution, the behavior of HIF-1α, glucose metabolism, ventricular structure and function, and the association between HIF-1α and these variables. Material and methods - Two groups of rats were studied: operated control (Sham, n=48) and supravalvar aortic stenosis (AS, n=48): the animals underwent surgery and in the AS group a clip of 0.60 mm diameter was placed at the aorta’s root. The rats were evaluated at 2, 6, 18 weeks after su... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Submitted by PAULA GRIPPA SANT'ANA null (paulagrippa@yahoo.com.br) on 2018-03-28T13:33:43Z No. of bitstreams: 1 Tese Doutorado Paula Grippa Sant Ana.pdf: 2655001 bytes, checksum: d70cef401afff8d2daed0e55b5009291 (MD5) / Approved for entry into archive by ROSANGELA APARECIDA LOBO null (rosangelalobo@btu.unesp.br) on 2018-03-29T17:06:19Z (GMT) No. of bitstreams: 1 santana_pg_dr_bot.pdf: 2655001 bytes, checksum: d70cef401afff8d2daed0e55b5009291 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-29T17:06:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 santana_pg_dr_bot.pdf: 2655001 bytes, checksum: d70cef401afff8d2daed0e55b5009291 (MD5) Previous issue date: 2018-02-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Introdução - A estenose aórtica supravalvar (EAo) experimental é utilizada para induzir a remodelação cardíaca (RC) patológica; esse modelo provoca, inicialmente disfunção diastólica e, posteriormente, distúrbio sistólico e insuficiência cardíaca (IC). Diferentes fatores podem contribuir para essa alteração funcional como, déficit de oxigênio (O2). O principal regulador da homeostase do O2 é o fator induzível por hipóxia-1α (HIF-1α) que na condição normóxia é sintetizado e degradado. No coração hipertrofiado, isquêmico, o HIF-1α torna-se estável e regula a transcrição de vários genes que aumentam a disponibilidade de O2. Além disso, aumenta a expressão das proteínas da via da glicose, com a finalidade de aumentar a oferta de energia. Embora, existam trabalhos que mostraram alteração do HIF-1 α, metabolismo de glicose e função cardíaca, não encontramos na literatura pesquisas que analisaram o comportamento e a associação do HIF-1α com o metabolismo glicídico, estrutura e função ventricular durante a evolução da remodelação por EAo. Objetivos gerais – Analisar durante o processo de evolução da RC o comportamento do HIF-1α, metabolismo da glicose, estrutura e função ventricular e a associação entre o HIF-1α e estas variáveis. Material e métodos – Foram utilizados dois grupos de ratos Wistar: controle operado (Sham, n=48) e EAo (n=48): os animais foram submetidos a cirurgia e no grupo EAo foi implantado um clipe de 0,60 mm de diâmetro na raiz da aorta. Os ratos foram avaliados nos momentos de 2, 6, 18 semanas após cirurgia e na fase de IC grave. Os subgrupos Sham2, 6, 18, IC, e EAo2, 6, 18, IC foram constituídos por 12 animais. A estrutura e função cardíaca foram analisadas por ecocardiograma. A hipertrofia cardíaca foi também avaliada, post mortem. No miocárdico foram analisadas a expressão do HIF-1α, das proteínas da glicólise [hexoquinaseII (HKII), fosfofrutoquinase-2 (PFK-2)], via aeróbica [piruvato desidrogenase (PDH)], via anaeróbica [lactato desidrogenase (LDH)], da captação de glicose [transportador de glicose 1 e 4 (GLUT1 e GLUT4), do receptor de insulina (IR), do fosfatoinositol-3- quinase (PI3K) e quinase ativada pela adenosina monofosfato (AMPK)] pela técnica de Western Blot. As atividades das HK, PK, LDH, citrato sintase (CS) e a concentração de lactato foram analisadas por ensaio enzimático. Análise estatística foi realizada pela técnica de variância (ANOVA) para o esquema fatorial 2x4, complementada com teste de comparações múltiplas de Tukey (paramétrico) e Dunn (não paramétrico). Aassociação entre o HIF-1α e os conjuntos de variáveis foi estudada por meio da correlação canônica. Todas as conclusões estatísticas foram discutidas ao nível de 5% de significância. Resultados: Os principais achados significativos deste estudo foram: a) acentuação da hipertrofia ventricular esquerda durante a evolução da RC, alteração precoce na função diastólica e severa disfunção sistólica e diastólica na fase de IC grave; b) aumento do HIF-1α no início da RC e agravamento na fase de IC ; c) alteração precoce no metabolismo da glicose, com acentuação da via glicolítica e desvio para a via anaeróbica a partir da 6ª semana de EAo; d) associação significativa entre o HIF-1α e alteração estrutural, função diastólica e metabolismo da glicose. Conclusões: a) há aumento do HIF-1α e reprogramação do metabolismo da glicose, hipertrofia e disfunção diastólica a partir da 2ª semana de EAo; b) durante a evolução da RC ocorre elevação do HIF-1α, das proteínas da captação de glicose e via glicolítica com desvio para via anaeróbia; c) há associação canônica entre o conjunto do HIF-1α com o agrupamento das variáveis relacionadas com a via da glicose, estrutura e função diastólica cardíaca. / Introduction - The experimental supravalvar aortic stenosis (AS) is used to induce pathological cardiac remodeling (CR); this model causes, initially, diastolic dysfunction and, later, systolic disorder and heart failure (HF). Different factors may contribute to these cardiac functional alterations, such as oxygen (O2) deficiency. The main regulator of O2 is hypoxia-inducible transcription factor (HIF-1α) that in normoxia condition is synthesized and degraded. In the hypertrophied, ischemic heart, HIF-1α becomes stable and regulates the transcription of several genes that increase O2 availability. In addition, it increases the expression of the glucose pathway proteins, in order to increase energy supply. Although there are studies that have shown alterations in HIF-1α, glucose metabolism and cardiac function, we have not found in the literature studies that investigated the behavior and association of HIF-1α with glucose metabolism, ventricular structure and function during the evolution of CR by AS.Objective - To analyze, during the course of CR evolution, the behavior of HIF-1α, glucose metabolism, ventricular structure and function, and the association between HIF-1α and these variables. Material and methods - Two groups of rats were studied: operated control (Sham, n=48) and supravalvar aortic stenosis (AS, n=48): the animals underwent surgery and in the AS group a clip of 0.60 mm diameter was placed at the aorta’s root. The rats were evaluated at 2, 6, 18 weeks after surgery and at the severe HF phase. The subgroups Sham2, 6, 18, HF and AS2, 6, 18, HF were composed of 12 animals/group. Cardiac structure and function were analyzed by echocardiogram. Cardiac hypertrophy was also evaluated, post mortem. The expression of myocardial: HIF-1α; glycolytic proteins [hexokinase II (HKII), phosphofructokinase-2 (PFK-2), pyruvate dehydrogenase (PDH) and lactate dehydrogenase (LDH)]; glucose uptake proteins [intracellular glucose transporters (GLUT1 and GLUT4)]; insulin receptor (IR); phosphateinositol-3-kinase (PI3K) and adenosine monophosphate-activated protein kinase (AMPK) were analyzed by Western Blot. The activities of HKII, pyruvate kinase (PK), LDH and citrate synthase (CS) were also analyzed by enzymatic assays, and lactate concentration was also measured. Statistical analysis was performed by analysis of variance (ANOVA) technique for the 2x4 factorial scheme, complemented with Tukey's (parametric) or Dunn’s (non-parametric) multiple comparisons test. The association between HIF-1α and the sets of variables was analyzed through canonical correlation. All statistical conclusions were discussed at the 5% significance level. Results - The main significant findings of this study were: a) accentuation of left ventricular hypertrophy during the course of CR, early alteration in diastolic function and severe systolic and diastolic dysfunction in the phase of severe heart failure; b) increased HIF-1α at the onset of CR and worsening in severe HF phase; c) early changes in glucose metabolism, with enhancement of the glycolytic pathway and switch to the anaerobic pathway from the 6th week of AS; d) significant association between HIF-1α and cardiac structural alteration, diastolic function and glucose metabolism. Conclusions - a) there is an increase in HIF-1α, reprogramming of glucose metabolism, hypertrophy and diastolic dysfunction from the 2 nd week of AS; b) during the evolution of CR, there is an elevation in HIF-1α, in glucose uptake and glycolytic pathway proteins with switch to the anaerobic pathway; c) there is an association between HIF-1α and the grouping of variables related to the glucose pathway, cardiac structure and diastolic function. / CNPQ 442822/2014-6

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A exposição materna durante o período gestacional a uma dieta restrita em proteínas (LP) prejudica o desenvolvimento do pâncreas endócrino em sua prole e aumenta a susceptibilidade à hipertensão, diabetes e obesidade na vida adulta. Há evidências de que esse fenômeno pode persistir em gerações subsequentes. Objetivou-se avaliar o efeito da restrição proteica sobre o metabolismo da glicose e morfometria pancreática na prole F3 de camundongos ao nascimento e ao desmame. Para tanto, fêmeas virgens de camundongos Suíços (F0) foram acasaladas e receberam dieta normo-proteica (19% de proteína - NP) ou uma dieta isocalórica restrita em proteínas (5% de proteína - LP) durante toda a gravidez. Durante a lactação e o restante do experimento, todos os grupos receberam a dieta NP. Os filhotes machos foram nomeados F1 (NP1 e LP1). As fêmeas F1 e F2 foram acasaladas para produzir F2 e F3 (NP2, LP2, NP3 e LP3), respectivamente. Semanalmente, os filhotes foram pesados e calculada a taxa de crescimento alométrico (log [massa corporal] = log a + log b [idade]). Os animais foram sacrificados nos dias 1 e 21 de idade, a glicemia foi determinada e o pâncreas retirado, pesado e analisado por estereologia e imunofluorescência; a insulina foi mensurada aos 21 dias. Como resultados, os filhotes restritos na primeira geração (LP1) foram menores ao nascer, mas apresentaram um crescimento acelerado nos primeiros sete dias de vida, mostrando catch-up com os controles; a prole LP2 demonstrou a maior massa corporal ao nascimento e tiveram uma taxa de crescimento mais lenta durante a lactação; não houve diferença na massa corporal e na taxa de crescimento na geração F3. A massa de pâncreas foi diminuída em LP1-LP3 ao nascimento, contudo foi aumentada em LP2 ao desmame. A densidade de volume e o diâmetro das ilhotas foram menores em todos os grupos restritos no dia 1 e 21, somente LP1 teve o menor número de ilhotas. Ao nascer, a massa de células beta foi menor em LP1-LP3 e permaneceu baixa durante a lactação. No dia 1 e 21, os filhotes foram normoglicêmicos, entretanto foram hipoinsulinêmicos ao desmame. Portanto, a restrição de proteínas em camundongos durante a gestação produz alterações morfológicas nas ilhotas pancreáticas, sugerindo que a homeostase da glicose foi mantida por um aumento da sensibilidade à insulina durante os primeiros estágios de vida na prole ao longo de três gerações consecutivas. / Exposure of pregnant mice to a low-protein (LP) diet impairs endocrine pancreas development in their offspring and increases susceptibility to hypertension, diabetes and obesity in adulthood. There is evidence that this phenomenon may persist in subsequent generations. We sought to evaluate the effect of protein restriction on glucose metabolism and pancreatic morphometry in the F3 offspring of mice at birth and weaning. Virgin female Swiss mice (F0) were mated and received normal protein diet (19% protein - NP) or an isocaloric low protein diet (5% protein - LP) throughout pregnancy. Lactation and the rest of the experimental groups received NP diet. The male pups were named F1 (NP1 and LP1). F1 and F2 females were mated to produce F2 and F3 (NP2, LP2, NP3 and LP3). Weekly, pups were weighted and calculated the growth rate by allometry (log [body mass] = log a + b log [age]). The mice were sacrificed on days 1 and 21 of age, blood glucose was measured and the pancreas removed, weighed and analyzed by stereology and immunofluorescence, insulin was measured at 21 days. LP pups in the first generation (LP1) were smaller at birth, but had an accelerated growth and within 7 days catch-up growth with controls; LP2 offspring had higher body mass at birth and had a slower growth rate within 21 days; but there was no difference in body mass and growth rate in the F3 generation. The pancreatic mass decreased in LP1 through LP3 at birth but increased in LP2 at weaning. The islet volume density and diameter were smaller in all restricted groups at day 1 and 21, and LP1 had the lowest islet number; at birth, beta cell mass was smaller in LP1 through LP3 and remained low throughout suckling. At day 1 and 21, pups were normoglycemic, but were hypoinsulinemic at weaning. Thus, protein restriction in mice during pregnancy produces morphologic changes in pancreatic islets, suggesting that glucose homeostasis is maintained by an increased sensitivity to insulin during the early stages of life in offspring over three consecutive generations.

Orientadores: Sarah Monte Alegre, Elza Olga Ana Muscelli Berardi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Ciencias Medicas / Made available in DSpace on 2018-08-11T19:48:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carvalho_CamilaPuzzide_M.pdf: 2368362 bytes, checksum: feeaaef28d0f62b028795119992d2b1c (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: A obesidade é conceituada como um quadro crônico que se caracteriza pelo acúmulo excessivo de gordura de modo a comprometer a saúde. Atualmente o tecido adiposo além de sua função como depósito de gordura, passou a ser considerado um órgão endócrino (Trayhurn, 2001). Os adipócitos secretam uma série de substâncias, como leptina, adiponectina, citocinas inflamatórias (TNF-alfa, IL-6) e PCR, que estão envolvidas em várias funções, incluindo, homeostase da glicose, inflamação, balanço energético, metabolismo dos lipídios e sistema fibrinolítico/homeostase vascular (Arner, 2003). Além dos hormônios secretados pelo tecido adiposo, sabe-se que o sistema digestório também secreta hormônios como as incretinas, uma delas é o GLP-1, secretado pelas células-L intestinais e possui efeito anti-diabético. Há também a secreção de grelina, que é um hormônio produzida no fundo gástrico, relacionada ao controle da fome, e à regulação do balanço energético a longo prazo (Cummings DE., 2001). No presente estudo avaliou-se o efeito do emagrecimento por dieta e o induzido por cirurgia bariátrica sobre os níveis plasmáticos de: GLP-1, grelina, adiponectina, citocinas inflamatórias e PCR, além da análise da correlação entre estas variáveis, em indivíduos obesos e diabéticos obesos. Foram avaliados 11 pacientes portadores de obesidade mórbida com intolerância à glicose normal (grupo NGT) e 8 pacientes, que além da obesidade apresentam diagnóstico de diabetes ou intolerância à glicose (grupo AMG: com 4 pacientes com DM tipo 2 e 4 pacientes com intolerância à glicose), que foram submetidos à cirurgia bariátrica pela técnica de tipo Fobi- Capella (Fobi,2001). Os grupos NGT e AMG foram caracterizados antes da cirurgia por apresentarem IMC 46,1 ± 2,27 kg/m2 e 51,20 ± 4,6 kg/m2 respectivamente, bem como o alto porcentual de gordura e circunferência da cintura. Os indivíduos no início do estudo, apresentavam níveis elevados de insulina de jejum 21,85 ± 2,93 uU/ml e 32,95 ± 9,66 uU/ml para NGT e AMG respectivamente, houve uma redução, que foi mais acentuada após 9 meses da realização da cirurgia chegando a valores dentro da faixa de normalidade, T5 12,08 ± 0,91 uU/ml NGT e 10,2 ± 1,55 uU/ml AMG. Quanto à glicose plasmática houve redução dos valores principalmente no grupo AMG, que apresentou resultados semelhantes ao grupo NGT, os valores no período T5 foram 77,7 ± 1,88 mg/dl para NGT e 70,93 ± 6,01 mg/dl para AMG. Em relação ao HOMA-IR, houve redução dos valores no período pós-operatório, sendo a diferença mais acentuada no grupo AMG, T1: 9,85 ± 3,67; T2: 4,67 ± 1,34 e T5: 1,73±0,24. Demonstramos que o aumento nos níveis de GLP-1 foi significativo no período pós-operatório (9° mês) tanto para o grupo NGT como AMG, momento no qual observamos melhora na sensibilidade à insulina e o grupo AMG apresentou uma maior secreção de GLP-1 no período T5 aos 30 minutos 34,06 ± 6,18 pmol/l quando comparados aos NGT 22,69 ± 4,04 pmol/l. Os níveis de adiponectina aumentaram ao longo do emagrecimento, sendo o aumento mais pronunciado após a realização da cirurgia, T1 6,43 ± 1,23 ug/ml; T2 8,35 ± 1,48 ug/ml; T5 17,17 ± 4,89 ug/ml para grupo NGT e T1 5,04 ± 1,2 ug/ml; T2 7,12 ± 1,73 ug/ml; T5 15,43 ± 5,52 ug/ml para AMG. A partir destes resultados o presente estudo permitiu concluir que a perda de peso por dieta necessitaria ser mais expressiva para que ocorresse melhora metabolismo glicose como também na secreção de GLP-1 e adiponectina, como a que ocorreu no emagrecimento cirúrgico. Demonstramos que o emagrecimento, em especial, em indivíduos do grupo AMG apresentaram normalização da curva de glicose, insulina e peptídeo-C, diminuição da resistência à insulina, como também aumento expressivo de GLP-1, e adiponectina mesmo não tendo ocorrido à estabilização de peso, e esta perda, conduziu a melhora no metabolismo de carboidratos, em relação à sensibilidade à insulina, contribuindo para a diminuição do risco de desenvolver DM tipo 2. Esta melhora, também, se expressou na redução do quadro inflamatório, assim como no aumento nos níveis de adiponectina e GLP-1. / Abstract: Obesity is a chronic disease characterized by extreme accumulation of fat that compromise health. Currently adipose tissue is known as an endocrine organ (Trayhurn, 2001). Adipocyte cells secrets several adipokines like: leptin, adiponectin, inflammatory cytokine (TNF-alpha, IL-6) and PCR that can change: glucose homeostasis, energy homeostasis, lipid metabolism, vascular homeostasis and stimulate inflammatory state (Arner, 2003). Besides adipose tissue secretion it is proposed that gut tract secret incretins. One of them is GLP-1, which is secreted by hindgut and has anti-diabetic effect. There is also ghrelin secretion that is a hormone produced by the stomach, and it is related to hunger control and regulation of energy homeostasis (Cummings, 2001). In the present study we evaluated the effect of weight loss by diet restriction and induced by bariatric surgery analyzing levels of: insulin, glucose, C-peptide GLP-1, inflammatory cytokines, ghrelin, adiponectin, PCR besides analysis of correlation between these variables, in obese and diabetic obese. We studied 11 morbidly obese patients with normal glucose tolerance (group NGT) and 8 patients who besides obesity had type 2 Diabetes Mellitus or were glucose intolerant (group AMG: with 4 patients with type 2 DM and 4 intolerant patients). Both groups were submitted to bariatric surgery Fobi-Capella technique and OGTT at 3 periods: first period, pre-operative, and 9° post-operative. At 3° and 6° months of post-operative period had only fasting levels. Before surgery the patients were characterized by having a BMI 46.1 ± 2.27 kg/m2 for NGT group and 51.20 ± 4.6 kg/m2 for AMG, as well as the high percentage of fat mass and waist circumference. The individuals at the beginning of the study, presented high insulin levels 21.85 ± 2.93 uU/ml and 32.95 ± 9.66 uU/ml for NGT and AMG respectively, and both had a major reduction 9 months after of surgery. Glucose levels reduced mainly in AMG group and presented resulted similar to group NGT at T5: 77,7 ± 1,88 mg/dl for NGT and 70,93 ± 6,01 mg/dl for AMG. HOMA-IR reduced at post-operative period, and the major reduction was in AMG group, T1: 9,85 ± 3,67; T2: 4,67 ± 1,34 and T5: 1,73±0,24 . GLP-1 levels had a significant increased at post-operative period (9° month) for NGT and AMG groups, and it was at the same moment we observe the improvement on insulin sensitivity, AMG group had major secretion of GLP-1 at period T5 at 30 minutes 34,06 ± 6,18 pmol/l when compared to 22,69 ± 4,04 pmol/l for NGT. Adiponectin levels increased after weight loss by surgery, T1 6,43 ± 1,23 ug/ml; T2 8,35 ± 1,48 ug/ml; T5 17,17 ± 4,89 ug/ml for NGT and T1 5,04 ± 1,2 ug/ml; T2 7,12 ± 1,73 ug/ml; T5 15,43 ± 5,52 ug/ml for AMG . From these results the present study concluded that weight loss by diet restriction need to be more expressive to notice some metabolic improvement as it was observed by surgical weight loss. We demonstrate that surgical weight loss, especially in AMG group,lead a normalization of glucose curve, insulin and C-peptide, and also a reduction of the insulin resistance, as well as GLP-1 and adiponectin improvement even though they hadn't weight stabilization. This also leads to the improvement of the carbohydrates metabolism, insulin sensitivity, contributing for the reduction type 2 DM risk. This improvement, also, was expressed by the reduction on inflammatory state, as well as in the improvement of adiponectin and GLP-1 levels. / Mestrado / Ciencias Basicas / Mestre em Clinica Medica

O efeito de alterações no estado de óxido-redução (redox), tanto pelo aumento no estado oxidativo quanto pelo aumento no estado redutor, foi avaliado sobre a funcionalidade de ilhotas pancreáticas, através da análise da secreção de insulina estimulada pela glicose (GSIS), metabolismo da glicose e oscilações intracelulares de cálcio. O aumento no estado oxidativo inibiu a funcionalidade da célula pancreática. Entretanto, diminuição no estado oxidativo pela adição de antioxidantes exerceu efeito dual sobre a funcionalidade da célula <font face=\"Symbol\">&#946 pancreática, na qual pequenas alterações no estado redox estimularam a GSIS, enquanto alterações maiores suprimiram este efeito positivo. Adicionalmente, o conteúdo das espécies reativas de oxigênio (EROs) foi modulado por mudanças na concentração de glicose. Agudamente, o aumento na concentração de glicose suprimiu o conteúdo de EROs, que pôde ser correlacionada com o aumento na atividade da via de formação de NADPH, a via das pentoses-fosfato. Sob estes aspectos, alterações no estado redox podem ser parte do processo da GSIS. / The effect of changes in the oxidation/reduction (redox) state over pancreatic islet function was analyzed by shifts toward oxidative or reducing environments. Pancreatic cell function was analyzed by glucose-stimulated insulin secretion (GSIS), glucose metabolism and intracellular calcium oscillations. Redox modulation favoring the oxidative state inhibited pancreatic cell function. However, the suppression of the oxidative state by antioxidant treatment exerted a dual effect on pancreatic <font face=\"Symbol\">&#946 cell function, where small changes were positively correlated with an increase in insulin secretion, while higher changes suppressed GSIS. Additionally, the reactive oxygen species (ROS) content was modulated by changes in glucose concentration. Increasing concentrations of glucose acutely suppressed ROS content, what was correlated with the activation of the NADPH source, the pentose-phosphate pathway. Thus, the intracellular adjustment of ROS content may be part of the insulin secretion mechanism in response to glucose.

SHIP2 (SH2 domain-containing inositol polyphosphate 5-phosphatase type 2) est un enzyme de la famille des inositol polyphosphate 5-phosphatases qui déphosphoryle le PtdIns(3,4,5)P3, second messager intervenant dans différentes voies de signalisation cellulaire et impliqué dans de nombreux processus biologiques.<p>La surexpression de SHIP2 en cellule, de même que son invalidation chez la souris, ont montré un rôle de cet enzyme dans le contrôle négatif de la cascade de signalisation de l’insuline et dans la sensibilité à cette hormone. Par ailleurs, plusieurs études de polymorphismes chez l’homme ont montré une association entre ce gène et le diabète de type2.<p>La découverte au sein de notre laboratoire de la délétion d’un motif semblable à ceux présents dans les régions déstabilisatrices de type AU-riche dans la région 3’non codante (3’UTR) du gène SHIP2 chez des patients atteints de diabète de type 2, nous a conduit à explorer le rôle de cette région dans le contrôle de l’expression de SHIP2.<p>Dans ce but, nous avons entrepris d’identifier des protéines capables de lier ce motif AU-riche et d’entraîner l’ARN de SHIP2 vers la dégradation, et ce par deux techniques distinctes :l’une in vivo chez la levure (le triple hybride) et l’autre in vitro, par l’intermédiaire d’une sonde ARN biotinylée. Malheureusement, aucune de ces deux techniques ne nous a permis d’identifier des protéines se liant à l’ARNm de SHIP2. D’autre part, l’analyse de souris génétiquement modifiées présentant dans la région 3’UTR de SHIP2 une mutation similaire à celle observée chez les patients diabétiques n’a pas montré une augmentation significative d’expression de SHIP2 comme on aurait pu s’y attendre.<p>Malgré les différentes techniques mises en place, nous ne sommes pas parvenus à caractériser le rôle joué par le 3’UTR de SHIP2 sur le contrôle de son expression.<p>Dans le but de caractériser l’effet d’une surexpression de SHIP2 et de déterminer si une surexpression de ce gène pouvait mimer le phénotype de diabète de type 2 observé au sein de la population, nous avons généré des souris transgéniques d’addition par transgenèse lentivirale.<p>Deux axes phénotypiques majeurs ont été explorés chez ces souris :le métabolisme du glucose et la prise de poids consécutive à divers régimes alimentaire.<p>Les souris transgéniques présentent un retard dans la captation du glucose en réponse à une surcharge en glucose, s’accompagnant d’un défaut de sécrétion d’insuline. Par contre, aucune altération de la sensibilité à l’insuline n’est observée suite à une injection de cette hormone. Cette absence d’altération de la sensibilité à l’insuline est également soutenue par le fait qu’aucune altération de la captation de glucose n’est observée chez des souris surexprimant le transgène spécifiquement dans le muscle squelettique.<p>Les analyses de prise de poids des souris transgéniques ont révélé une résistance à l’obésité des mâles transgéniques lorsqu’ils sont soumis à un régime alimentaire riche en graisse. Par contre, aucune différence n’est observée sous régime alimentaire conventionnel ou faible en graisse. La plus faible prise de poids des souris transgéniques sous régime riche en graisse s’accompagnant d’une plus faible prise de nourriture, un rôle de SHIP2 dans la régulation du comportement alimentaire et de l’appétit n’est pas à exclure.<p>En conclusion, la surexpression de SHIP2 chez la souris provoque une intolérance au glucose induite, en tout cas en partie, par une plus faible sécrétion d’insuline, ainsi qu’une résistance à l’obésité induite par un régime riche en graisse.<p> / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

A forte associação entre obesidade e resistência à insulina denota a participação do tecido adiposo na patogênese das anormalidades metabólicas encontradas no Diabetes Mellitus (DM). Entretanto, a falta de tecido adiposo também pode desencadear sérias complicações metabólicas. O objetivo deste trabalho foi verificar o papel do tecido adiposo sobre as anormalidades metabólicas apresentadas pelo modelo experimental de DM induzido por estreptozotocina no período neonatal em ratos, caracterizado pela reduzida massa adiposa e presença de resistência à insulina na idade adulta. Cinco grupos de animais foram experimentados: controle não diabético (C); diabéticos tratados com: insulina (I); pioglitazona (P); ou metformina (M) e; grupo diabético não tratado (D). Verificamos que apenas os grupos I e P recuperaram o peso corporal e a massa adiposa, concomitante à uma melhora na responsividade à insulina. A normalização da massa adiposa observada nos grupos I e P está relacionada a aumento na expressão gênica de fatores de transcrição diretamente relacionados à adipogênese, assim como a um aumento na incorporação de glicose em lípides. Assim, a manutenção da massa adiposa exerce um papel-chave no controle metabólico apresentado por este modelo experimental. / A strong relationship between obesity and insulin resistance denotes the participation of adipose tissue in the pathogenesis of metabolic abnormalities seen in Diabetes Mellitus (DM). However, not only the excess, but the lack of adipose tissue can also trigger serious metabolic complications. The present study aimed to verify the role of adipose tissue on metabolic abnormalities seen in a DM experimental model induced by streptozotocin during neonatal period in rats, characterized by reduced adipose mass and presence of insulin resistance during adulthood. Five experimental groups were performed: non-diabetic control (C); treated diabetic with: insulin (I); pioglitazone (P); or metformin (M) and; non-treated diabetic (D). We verified that only I and P groups recovered body weight and adipose mass, concomitant to an improvement of insulin responsiveness The normalization of adipose mass in groups I and P is related to increased gene expression of transcription factors directly related to adipogenesis as well as increase in glucose incorporation into lipids. Therefore the maintenance of adipose mass exerts a key role in the metabolic control presented by this experimental model.