Objetivo: Avaliar os efeitos da obesidade materna sobre a estrutura do pâncreas e metabolismo de carboidratos no início da vida adulta, com foco na prole da primeira geração (F1) e segunda geração (F2) de progenitoras F0 alimentadas com dieta rica em gordura nos períodos pré-gestacional, durante a gestação e lactação. Métodos: Camundongos C57BL/6 do gênero feminino (F0) foram alimentadas com dieta padrão (SC) ou dieta rica em gordura (HF) durante as oito semanas que antecederam o acasalamento, durante a gestação e lactação para gerar a F1 (F1-SC e F1-HF). As proles geradas receberam dieta SC até o terceiro mês de vida. Aos três meses de idade, fêmeas F1 foram acasaladas para gerar a F2 (F2-SC e F2-HF). Apenas os machos das geração F1 e F2 foram avaliados aos 3 meses de idade. As características metabólicas foram avaliadas pela massa corporal (MC), glicemia de jejum, área sob a curva no teste oral de tolerância a glicose; análise plasmática de insulina, leptina e adiponectina; distribuição e análise morfológica do pâncreas através da imunohistoquímica e imunofluorescência. Resultados: A prole F1-HF teve aumento significativo na massa corporal e glicemia quando comparado à F1-SC. Por outro lado, as proles F2-HF e F2-SC tiveram massas corporais semelhantes. A prole F1-HF e F2-HF mostrou aumento da ingestão de energia, intolerância à glicose, hiperinsulinemia, hiperleptinemia, hipoadiponectinemia, resistência à insulina, aumento da massa pancreática, o aumento da densidade de volume de ilhotas com elevada massa de células alfa e beta, ilhotas hipertrofiadas caracterizadas por uma distribuição alterada de células alfa e beta, e fraca imunoreatividade do pâncreas homeobox duodeno-1 (PDx1). Conclusões: Uma dieta HF materna consumida durante o período pré-concepção e durante toda a gestação e lactação em camundongos promoveu programação metabólica do pâncreas endócrino com pré-disposição ao diabetes mellitus tipo 2 precoce nas proles F1 e F2 do gênero masculino, sugerindo que essas mudanças são intergeracionais. / To evaluate the effects of maternal obesity upon pancreas structure and carbohydrate metabolism in early adult life, focusing on F1 and F2 generations of F0 dams fed high-fat diet during the pre-pregnancy, gestation, and lactation periods. Methods: C57BL/6 female mice (F0) were fed standard chow (SC) or HF diet for 8 weeks prior to mating and during gestation and lactation to provide F1 generation (F1-SC and F1-HF). At 3 months of age, F1 females were mated to produce F2 generation (F2-SC and F2-HF). Male offspring from all groups were evaluated at 3 months of age. Results: F1-HF offspring had significantly higher body mass and glycemia than F1-SC offspring. Conversely, F2-HF and F2-SC offspring had similar body masses. F1-HF and F2-HF offspring showed increased energy intake, glucose intolerance, hyperinsulinemia, hyperleptinemia, hypoadiponectinemia, insulin resistance, increased pancreatic mass, increased islet volume density with elevated alpha and beta cell mass, hypertrophied islets characterized by an altered distribution of alpha and beta cells, and weak pancreatic-duodenal homeobox (Pdx1) immunoreactivity. Conclusions: A maternal HF diet consumed during the preconception period and throughout the gestation and lactation in mice promotes metabolic and pancreatic programming in F1 and F2 male offspring, suggesting that these changes are intergenerational.

O transplante de ilhotas humanas, utilizado como reposição das células produtoras de insulina em pacientes portadores de diabetes mellitus tipo 1, está se tornando uma importante prática clínica. Entretanto, eventos inflamatórios não específicos presente nas ilhotas, são responsáveis pela vulnerabilidade das mesmas, e contribuem à diminuição do número celular durante o processo de isolamento e posterior transplante. CD40 é um membro da família do receptor de necrose tumoral, descrito em uma variedade de células. Em condições fisiológicas, o CD40 presente nas células apresentadoras de antígenos participa como molécula co-estimulatória na ativação dos linfócitos T. Porém, o CD40 também foi descrito em condições patológicas, como psoríase, aterosclerose e fibrose cística, onde sua expressão está envolvida em eventos crônicos inflamatórios. É interessante ressaltar que, o CD40 também tem sido descrito em neurônios, células que apresentam uma variedade de moléculas similares às expressas nas células M pancreáticas. Em vista desses achados, tentou-se determinar se a células M também poderiam expressar o receptor de CD40, e se presente, determinar possíveis conseqüências próinflamatórias após a sua ativação. Utilizaram-se diversas técnicas como RT-PCR, western blot, citometria de fluxo, imuno-histoquímica assim como imunofluorescência, para detectar a expressão de CD40 em ilhotas de camundongo, macaco e humano, e também na linhagem de células M NIT-1. Determinaram-se as vias de transdução de sinais de CD40 por western blot e ensaios com gene repórter. Foi determinada por tecnologia luminex, a secreção de citocinas e quimiocinas dependente de CD40 em ilhotas humanas, estimuladascom a proteína recombinante CD40L e em alguns casos confirmada por RT-PCR e imunofluorescência. Os resultados demonstram a expressão de CD40 nas células M, que pode ser aumentada pela ação de citocinas pró-inflamatórias, cuja ativação induz a secreção de mais citocinas e quimiocinas (IL-6, IL-8, MCP-1 e MIP-1M) dependentes das vias de transdução de sinais Raf/MEK/ERK e NF-VB. A interação CD40-CD40L aumentou a expressão de ICAM-1 e a induziu morte celular nas células M pancreáticas. Nesse sentido, a ativação de CD40 induz a secreção de mediadores solúveis próinflamatórios que podem comprometer a viabilidade das células M. O cenário próinflamatório sustentando pela ação de CD40 sugere que o mesmo poderia ter um papel ativo orquestrando um processo inflamatório

O transplante de ilhotas pancreáticas humanas é considerado uma estratégia promissora para curar pacientes portadores de Diabetes Mellitus tipo 1. Entretanto, sua eficiência é dramaticamente afetada pelo rendimento das ilhotas no processo de isolamento/purificação e pela viabilidade das células após o transplante. As ilhotas pancreáticas isoladas são obtidas através da perfusão do pâncreas com colagenase e purificação em gradiente de densidade. As espécies reativas de oxigênio (ERO) exercem um papel importante durante a obtenção e o transplante de ilhotas pancreáticas humanas, contribuindo significativamente para diminuir a viabilidade dessas células. Nesse trabalho foram avaliadas as respostas oxidativas de ilhotas pancreáticas humanas durante os processos de isolamento/purificação e cultivo. As atividades da superóxido dismutase (SOD), da catalase, bem como os níveis de oxidação em proteínas mostraram-se, na maioria dos casos, aumentados, principalmente durante a etapa de purificação das ilhotas em gradiente de Ficoll e no período de cultura das ilhotas. Esses resultados indicam que a purificação em gradiente de Ficoll parece ser uma etapa crítica de geração das ERO, assim como longos períodos de cultivo. Porém, verificou-se que influências advindas dos diferentes doadores (idade, causa- mortis, estilo de vida, etc.) e condições de preservação do órgão (tempo de isquemia, solução de conservação, etc.) poderiam estar relacionadas à discrepância de alguns resultados encontrados. Com o intuito de minimizar tais variáveis, optou-se por estudar os efeitos relacionados ao Ficoll em células de insulinoma INS-1E, um modelo celular fisiologicamente semelhante. Para tanto, as atividades das enzimas antioxidantes SOD, catalase, glutationa peroxidase (GPx) e glutationa redutase (GR), assim como os danos oxidativos em proteínas e lipídeos, os níveis de glutationa reduzida (GSH) e de glutationa oxidada (GSSG), a viabilidade celular e os níveis de algumas enzimas envolvidas no processo apoptótico como p38, JNK-1, ERK 1-2 e PI3-K expostas a polissacarose (1100 mg/mL), um genérico do Ficoll, foram determinadas. De acordo com os resultados, as atividades da SOD, catalase e GPx presentes em amostras expostas a polissacarose mostraram-se aumentadas. Em cultura, a atividade de isoforma mitocondrial da SOD (Mn-SOD) de células INS-1E correspondeu a 50% da atividade total da SOD. Na presença da polissacarose, a atividade da Mn-SOD aumentou para 80% do total. Além disso, a oxidação de lipídios e de proteínas aumentou e os níveis de GSH e GR diminuíram discretamente. Estes resultados mostraram que a exposição dessas células a polissacarose está associada com o estresse oxidativo. Entretanto, tal exposição não foi responsável pela diminuição da viabilidade celular embora os níveis protéicos de JNK-1, ERK1-2 e PI3-K tenham se mostrado consideravelmente aumentados e os níveis de p38, diminuídos. Os níveis de expressão e a atividade de enzimas antioxidantes são conhecidamente baixos em ilhotas pancreáticas. A N-acetilcisteína (NAC) foi adicionada em cultura de células para prevenir o estresse oxidativo. Nessas condições, a NAC foi capaz de proteger as células INS-1E do estresse oxidativo induzido. Esses resultados sugerem que a exposição à polissacarose está associdada ao estresse oxidativo em células INS-1E e que a NAC foi capaz de prevenir a morte celular de células INS-1E expostas a ERO através do aumento intracelular de GSH. / Human pancreatic islet transplantation is considered a promising strategy to cure the cure Diabetes Mellitus type I. However, transplantation efficiency is dramatically affected by sub-optimum islet recovery in the isolation/purification procedure and islet viability after transplantation. Isolated pancreatic islets are obtained through collagenase perfusion and cell purification in a Ficoll gradient. Reactive oxygen species (ROS) play an important role during human pancreatic islet isolation and may contribute to the decrease in cell viability. The aim of this study was evaluated the response of human pancreatic islets during its isolation/purification and culture time. Activities of superoxide dismutase (SOD) and catalase as well as protein oxidation levels increased in most of analyzed samples, mainly during the Ficoll gradient islet purification step and further culture. Ficoll seems to be the critical step for ROS generation. Nevertheless, it was observed that donors characteristics (aging, cause of death, habits, etc.) and organ preservation conditions (ischemic time, preservation solution, etc.) may be related to our results. To minimize these variations, a physiological cellular model based on INS-1E cells was chosen. The antioxidant enzymes SOD, catalase, glutathione peroxidase (GPx) and glutathione reductase (GR) activities as well the oxidative damage to proteins and lipids, reduced glutathione (GSH) and oxidized glutathione (GSSG) levels, cellular viability and the protein levels of some enzymes responsible for apoptotic signaling like p38, JNK-1, ERK 1-2 and PI3-K upon exposure to polysucrose (1100 mg/mL), a similar of Ficoll, were determined. The SOD, catalase and GPx in samples exposed to polysucrose displayed hight activities. In all cultures, the activity of mitochondrial isoform of SOD (Mn-SOD) corresponds to 50% of total SOD activity. In the presence of polysucrose, the activity of Mn-SOD increased up to 80%. Lipids and protein oxidation levels were also increased and the GSH levels with the GR activity decreased. These results indicated that the exposure of INS-1E cells to polysucrose is associated with oxidative stress. However, the polysucrose exposure was not responsible for cell death although JNK-1, ERK1-2 and PI3-K levels showed hight levels but not p38, upon polysucrose exposure. The expression and activities of antioxidants enzymes are known to be very low in pancreatic islets. N-acetylcysteine (NAC) was added to the INS-1E cultures to prevent oxidative stress. Under these conditions, NAC was able to protect INS- 1E cells from induced oxidative damage by increasing intracellular GSH levels. Taken together, these results suggest that the exposure to polysucrose is related to the oxidative stress in INS-1E cells and NAC seems to be able to maintain cell viability.

Objetivo: Avaliar os efeitos da obesidade materna sobre a estrutura do pâncreas e metabolismo de carboidratos no início da vida adulta, com foco na prole da primeira geração (F1) e segunda geração (F2) de progenitoras F0 alimentadas com dieta rica em gordura nos períodos pré-gestacional, durante a gestação e lactação. Métodos: Camundongos C57BL/6 do gênero feminino (F0) foram alimentadas com dieta padrão (SC) ou dieta rica em gordura (HF) durante as oito semanas que antecederam o acasalamento, durante a gestação e lactação para gerar a F1 (F1-SC e F1-HF). As proles geradas receberam dieta SC até o terceiro mês de vida. Aos três meses de idade, fêmeas F1 foram acasaladas para gerar a F2 (F2-SC e F2-HF). Apenas os machos das geração F1 e F2 foram avaliados aos 3 meses de idade. As características metabólicas foram avaliadas pela massa corporal (MC), glicemia de jejum, área sob a curva no teste oral de tolerância a glicose; análise plasmática de insulina, leptina e adiponectina; distribuição e análise morfológica do pâncreas através da imunohistoquímica e imunofluorescência. Resultados: A prole F1-HF teve aumento significativo na massa corporal e glicemia quando comparado à F1-SC. Por outro lado, as proles F2-HF e F2-SC tiveram massas corporais semelhantes. A prole F1-HF e F2-HF mostrou aumento da ingestão de energia, intolerância à glicose, hiperinsulinemia, hiperleptinemia, hipoadiponectinemia, resistência à insulina, aumento da massa pancreática, o aumento da densidade de volume de ilhotas com elevada massa de células alfa e beta, ilhotas hipertrofiadas caracterizadas por uma distribuição alterada de células alfa e beta, e fraca imunoreatividade do pâncreas homeobox duodeno-1 (PDx1). Conclusões: Uma dieta HF materna consumida durante o período pré-concepção e durante toda a gestação e lactação em camundongos promoveu programação metabólica do pâncreas endócrino com pré-disposição ao diabetes mellitus tipo 2 precoce nas proles F1 e F2 do gênero masculino, sugerindo que essas mudanças são intergeracionais. / To evaluate the effects of maternal obesity upon pancreas structure and carbohydrate metabolism in early adult life, focusing on F1 and F2 generations of F0 dams fed high-fat diet during the pre-pregnancy, gestation, and lactation periods. Methods: C57BL/6 female mice (F0) were fed standard chow (SC) or HF diet for 8 weeks prior to mating and during gestation and lactation to provide F1 generation (F1-SC and F1-HF). At 3 months of age, F1 females were mated to produce F2 generation (F2-SC and F2-HF). Male offspring from all groups were evaluated at 3 months of age. Results: F1-HF offspring had significantly higher body mass and glycemia than F1-SC offspring. Conversely, F2-HF and F2-SC offspring had similar body masses. F1-HF and F2-HF offspring showed increased energy intake, glucose intolerance, hyperinsulinemia, hyperleptinemia, hypoadiponectinemia, insulin resistance, increased pancreatic mass, increased islet volume density with elevated alpha and beta cell mass, hypertrophied islets characterized by an altered distribution of alpha and beta cells, and weak pancreatic-duodenal homeobox (Pdx1) immunoreactivity. Conclusions: A maternal HF diet consumed during the preconception period and throughout the gestation and lactation in mice promotes metabolic and pancreatic programming in F1 and F2 male offspring, suggesting that these changes are intergenerational.

O receptor ativado do peroxissomo γ (PPAR-γ) é regulador do metabolismo e diferenciação do tecido adiposo, sendo um alvo conhecido das tiazolidinedionas (TZD), utilizadas para o tratamento do diabetes tipo 2 (DM2). As TZD agem como um agente sensibilizador da ação da insulina nos tecidos periféricos e tem sido especulado que as TZDs podem ter um papel na função da célula , prevenindo perda de massa e melhorando a sua viabilidade a longo prazo. Este efeito seria supostamente mediado pela transcrição de genes que favoreceriam a lipólise, diminuindo o conteúdo intracelular de triglicérides e, portanto, diminuindo a lipotoxicidade. Entretanto, alguns estudos também mostraram efeito nulo ou mesmo deletério das TZDs sobre as ilhotas pancreáticas. Na realidade, o papel de genes-alvo para o PPAR- nas ilhotas pancreáticas é ainda pouco conhecido. Estudamos o perfil de expressão gênica induzido pelo tratamento com Pioglitazona (Pio), uma TZD aprovada e disponível para uso clínico no tratamento do DM2, em ilhotas pancreáticas murídeas em cultura primária, com concentrações normal e suprafisiológica de glicose no meio de cultura. As ilhotas foram obtidas de ratos wistar machos de dois meses de idade e isoladas pelo método do gradiente de Ficoll e então cultivadas em 5,6 mM ou 23 mM de glicose por 24h, sendo tratadas com Pio 10 M ou DMSO 0,1% (veículo). A Pioglitazona foi cedida pela Takeda Farmacêutica, Osaka, Japão. O RNA foi extraído com Trizol e purificado com o kit RNeasy (Qiagen). As amostras foram marcadas e hibridizadas no microarranjo de cDNA Mouse Panchip 13k, usando-se cinco replicatas biológicas diferentes para cada condição. A análise estatística dos dados do microarranjo foi feita com o uso do programa significance analysis of microarrays (SAM) com uso de taxa de descobrimento falso (FDR) de 20%. A análise das vias acometidas foi feita com o Ingenuity Pathway Analysis (www.ingenuity.com). Os resultados de expressão gênica foram confirmados por RT-qPCR. Em concentração de 5,6 mM de glicose no meio de cultura, 101 genes foram modulados pela Pio, sendo 49 regulados para cima, com aumento de sua expressão na presença da droga e 52 genes regulados para baixo. Em 23 mM de glicose, 1.235 genes foram afetados, sendo 621 para cima e 623 para baixo. A comparação entre as duas condições revelou 74 genes que foram modulados em ambas as concentrações de glicose. A análise das vias biológicas alteradas mostrou que genes relacionados ao metabolismo de lípides foram modulados em ambas as concentrações de glicose. Em 23 mM foi ainda significativo o grupo de genes relacionados a ciclo celular e morte celular que tiveram sua expressão modificada pela presença da droga na cultura. Este dado demonstrou que além de seus efeitos conhecidos nos adipócitos, o sensibilizador de insulina Pioglitazona modula a expressão de genes nas ilhotas pancreáticas, especialmente na presença de concentrações suprafisiológicas de glicose, afetando notadamente genes relacionados ao metabolismo lipídico, sendo vários deles ligados a lipogênese, como Srebf1, Scd2 e Fabp4 cujas expressões aumentaram em ambas as concentrações de glicose. Além disso foi observado aumento na expressão de genes com atividade pró-apoptótica como Tnf, Bad, Bax, Caspase4, Fadd e Myc. A Pioglitazona parece induzir um perfil gênico desfavorável em ilhotas pancreáticas mantidas em cultura em concentrações suprafisiológicas de glicose. / Peroxisome proliferator-activator receptor-γ (PPAR-γ) is a target for thiazolidinedione (TZD) antidiabetic drugs and a regulator of adipose tissue differentiation and metabolism. TZD act as an insulin sensitizing agent on peripheral tissues. It has been speculated that TZD could play a role on beta-cell function, preventing loss and improving viability in the long-term. This effect is supposed to be mediated through a potential benefit against lipotoxicity, favouring lypolisis and decreasing intracellular tryglicerides content. Nevertheless some studies also showed a lack or even a potential deleterious effect of TZD on islets. The role of PPAR-γ target genes in pancreatic islets is actually still largely unclear. We studied the gene expression profile induced by the treatment with Pioglitazone (Pio), an approved TZD for T2DM therapy, on rat pancreatic islets primary culture both at normal and supraphysiological glucose medium concentrations. Islets were obtained from 2 month-old, male, wistar rats and isolated through the Ficoll gradient method and then cultured with 5.6 mM or 23 mM of glucose concentration for 24h, being treated with Pio 10 µM or DMSO 0.1% (vehicle). Pioglitazone was provided by Takeda Pharmaceuticals, Osaka, Japan. RNA was extracted with Trizol (Sigma) and purified with RNeasy kit (Qiagen). Samples were labeled and then hybridized on the Mouse PanChip 13k cDNA microarray, using 5 different biological replicates for each test condition. Statistical Analysis of the microarray data was performed using significance analysis of microarrays (SAM) with a false discovery rate of 20%. Pathways assessment was performed through Ingenuity Pathway Analysis (www.ingenuity.com). Gene expression results were confirmed through RT-qPCR. At 5.6 mM glucose 101 genes were modulated by Pio, 49 upregulated and 52 downregulated. At 23 mM, 1,235 genes were affected, 612 upregulated and 623 downregulated. Comparison between both conditions revealed 74 genes that were similarly modulated at both glucose concentrations. Pathway analysis of perturbed genes revealed biologically relevant networks related to lipid metabolism at both glucose medium concentrations. At 23 mM, cell cycle and cell death pathways were significant modulated as well. These data demonstrates that in addition to known effect in adipocytes, the insulin sensitizing agent Pioglitazone modulates gene expression in pancreatic islets, especially in the presence of supraphysiological glucose concentrations, affecting especially lipid metabolism and mechanisms of cell death and cell cycle. Considering the ontology of modulated genes it seems to be a trend towards lypogenesis (increased Srebf1, Scd2 and Fabp4 RNA expressions) with Pio treatment also enhancing the abundance of some genes considered to be pro apoptotic like Tnf, Bad, Bax, Caspase4, Fadd and Myc. Pioglitazone seems to induce a negative gene expression profile in islets cultured at high glucose concentrations.

A administração de deidroepiandrosterona (DHEA) tem resultado em efeitos anti-diabetogênicos em animais de experimentação e no homem. Assim, o objetivo desse trabalho é avaliar o efeito do DHEA in vitro na expressão protéica do IR, do IRS-1, IRS-2, PI3-K, Akt, ERK-1/2; na expressão gênica do PDX-1, do PGC-1, da insulina, do GLUT-2 e da glicocinase; e avaliar a secreção estática de insulina de ilhotas pancreáticas de ratos. O cultivo das ilhotas por 24 horas com DHEA, não induziu nenhuma alteração tanto na expressão das proteínas quanto na secreção estática de insulina estimulada por glicose. Ocorreu aumento da fosforilação de ERK-1/2 e na expressão gênica do PGC-1. As células RINm5F, cultivadas por 72 horas com DHEA, apresentaram aumento da expressão total de IRS-1 e IRS-2. Concluímos, que 24 horas de cultura com ilhotas não é tempo suficiente para observar nenhuma alteração induzida pelo DHEA, na secreção de insulina, e na expressão das proteínas da via IRS/PI3-K/Akt. Células RINm5F podem ser um modelo alternativo para investigar os efeitos diretos do DHEA. / The dehydroepiandrosterone (DHEA) administration has resulted in reduction of abdominal fat and protection against insulin resistance from experimental animals and humans. So, the purpose of this project is measure the in vitro effects from DHEA: on protein expression of insulin receptor, the proteins IRS-1, IRS-2, PI3-K, Akt, and ERK-1/2; on gene expression of transcriptional factors PDX-1 and PGC-1, insulin, glucose transport GLUT-2 and glicocinase; and to measure the static insulin secretion, on cultured pancreatic islets of the rat. The culture of pancreatic islet for 24 hours with DHEA, did not induce nothing alteration on protein expression of the IR, IRS-1, IRS-2, PI3-K, Akt-1 and ERK-1/2, and static insulin secretion induced by glucose. However, happened increase ERK-1/2 phosphorylation and PGC-1 gene expression. The RINm5F cells, cultured by 72 hours, showed increase of the IRS-1 and IRS-2 expression. We conclude that 24 hours of the pancreatic islets culture are not sufficient time to look any alteration induced by DHEA, on insulin secretion, and on protein expression involved on IRS/PI3-K/Akt pathway. RINm5F cells can be an alternative model to research the direct effects from DHEA.

A suplementação dietética com AGCM induz resistência à insulina, redução de peso ponderal e aumento da adiposidade em ratos Wistar. Adipócitos isolados apresentam reduzidas captação de glicose estimulada por insulina e atividade/fosforilação da proteína AMPK. A expressão protéica do IR no tecido hepático está aumentada em animais tratados com AGCM com redução do grau de fosforilação, enquanto que o grau de fosforilação da proteína AKT permaneceu semelhante entre os grupos. Ilhotas pancreáticas isoladas apresentam redução na secreção de insulina quando incubadas com altas concentrações de glicose, diminuição do conteúdo total de insulina, hipersensibilidade a leucina e/ou arginina e aumento do percentual de morte celular com diminuída expressão da proteína AKT_1 . Desta forma, utilização em longo prazo dessa estratégia nutricional pode interferir no crescimento normal do indivíduo, na sensibilidade à insulina e possívelmente, desenvolvimento e instalação do diabetes. / The introduction of MCFA into diet induces insulin resistance, reduced body weight gain, and increased adiposity in Wistar rats. Isolated adipocytes have reduced insulin induced glucose uptake and phosphorylation/activation of AMPK protein. The insulin receptor protein expression is increased in liver of MCFA fed rats accompanied by reduced tyrosine phosphorylation, with similar AKT serine phosphorylation. Isolated pancreatic islets had reduced glucose stimulated insulin secretion due to high glucose exposure and reduced insulin content; higher insulin secretion induced by leucine and arginine, and increased apoptosis with reduced AKT protein level. In these regard, the chronic ingestion of MCFA may interfere with normal body growth, with the insulin sensitivity and may participate with the development of diabetes.

O transplante de ilhotas humanas, utilizado como reposição das células produtoras de insulina em pacientes portadores de diabetes mellitus tipo 1, está se tornando uma importante prática clínica. Entretanto, eventos inflamatórios não específicos presente nas ilhotas, são responsáveis pela vulnerabilidade das mesmas, e contribuem à diminuição do número celular durante o processo de isolamento e posterior transplante. CD40 é um membro da família do receptor de necrose tumoral, descrito em uma variedade de células. Em condições fisiológicas, o CD40 presente nas células apresentadoras de antígenos participa como molécula co-estimulatória na ativação dos linfócitos T. Porém, o CD40 também foi descrito em condições patológicas, como psoríase, aterosclerose e fibrose cística, onde sua expressão está envolvida em eventos crônicos inflamatórios. É interessante ressaltar que, o CD40 também tem sido descrito em neurônios, células que apresentam uma variedade de moléculas similares às expressas nas células M pancreáticas. Em vista desses achados, tentou-se determinar se a células M também poderiam expressar o receptor de CD40, e se presente, determinar possíveis conseqüências próinflamatórias após a sua ativação. Utilizaram-se diversas técnicas como RT-PCR, western blot, citometria de fluxo, imuno-histoquímica assim como imunofluorescência, para detectar a expressão de CD40 em ilhotas de camundongo, macaco e humano, e também na linhagem de células M NIT-1. Determinaram-se as vias de transdução de sinais de CD40 por western blot e ensaios com gene repórter. Foi determinada por tecnologia luminex, a secreção de citocinas e quimiocinas dependente de CD40 em ilhotas humanas, estimuladascom a proteína recombinante CD40L e em alguns casos confirmada por RT-PCR e imunofluorescência. Os resultados demonstram a expressão de CD40 nas células M, que pode ser aumentada pela ação de citocinas pró-inflamatórias, cuja ativação induz a secreção de mais citocinas e quimiocinas (IL-6, IL-8, MCP-1 e MIP-1M) dependentes das vias de transdução de sinais Raf/MEK/ERK e NF-VB. A interação CD40-CD40L aumentou a expressão de ICAM-1 e a induziu morte celular nas células M pancreáticas. Nesse sentido, a ativação de CD40 induz a secreção de mediadores solúveis próinflamatórios que podem comprometer a viabilidade das células M. O cenário próinflamatório sustentando pela ação de CD40 sugere que o mesmo poderia ter um papel ativo orquestrando um processo inflamatório

Orientador: Carla Beatriz Collares Buzato / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-13T09:31:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carvalho_CarolinaPradodeFranca_D.pdf: 11012408 bytes, checksum: 13da099b8bd43a93f7783c961a08d48f (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O objetivo central dessa tese foi estudar o papel das junções comunicantes (GJs) no processo de maturação da célula B e na patogênese da diabetes tipo 2. Para isso, foram utilizados dois modelos animais. No modelo in vivo de maturação da célula B e do processo secretório de insulina foram empregados ratos em vários estágios do desenvolvimento (fetal, neonatal, jovem e adulto). No modelo de diabetes tipo 2 foram utilizados camundongos C57BL/6, wild-type e knockout para o gene do receptor de LDL (LDLR -/-), alimentados com dieta hiperlipídica. No primeiro modelo de estudo, observamos, por técnicas morfológicas (imunocitoquímica) e de biologia molecular (Western Blot, RT-PCR semi-quantitativo e qPCR) que a expressão gênica e protéica de Cx36 e Cx43, se altera durante o desenvolvimento. Os dados de microinjeção intracelular de traçadores confirmam tais resultados que sugerem que ilhotas de ratos recém-nascidos apresentam menor número de canais intercelulares associados à membrana e, conseqüentemente, um menor acoplamento intercelular mediado pelas junções comunicantes em comparação às ilhotas de adultos. Esses resultados estão de acordo com a observação de que a célula B durante o período perinatal mostra uma menor resposta secretória à glicose e sugerem a participação da comunicação intercelular mediada pelas junções comunicantes no processo de maturação da célula B. No caso do modelo in vivo de diabetes tipo 2, o estudo iniciou com a caracterização do quadro metabólico e de aspectos da morfologia e morfometria do pâncreas endócrino de animais submetidos ao tratamento com a dieta hiperlipídica. Os dados obtidos demonstram que os animais submetidos a essa dieta por um curto período de tempo já apresentam alterações metabólicas típicas da fase inicial da diabetes (hiperglicemia moderada, hiperinsulinemia, intolerância á glicose e resistência à insulina), bem como modificações de parâmetros da morfometria do pâncreas endócrino. Posteriormente, foi analisada a expressão e localização celular das proteínas juncionais (Cx36, Cx43 e ZO-1) e o aspecto funcional dos canais formados pela GJ, através da microinjeção de marcadores intracelulares. Observamos que os animais tratados com dieta hiperlipídica apresentam tendência de diminuição de expressão de Cx36 acompanhada por alteração no padrão de marcação para essa proteína. Esses dados estão de acordo os de microinjeção que revelam uma pequena diminuição do grau de acoplamento celular após o tratamento com a dieta hiperlipídica. As alterações observadas para Cx36 foram acompanhadas por modificações no grau de expressão e de localização celular de ZO-1, proteína envolvida em processos como a organização dos canais intercelulares da GJ na membrana e no turnover de vários subtipos de conexina. Esses resultados indicam que a comunicação intercelular, particularmente a mediada por canais formados pela Cx36 parecem desempenhar importante papel na patogênese da diabetes tipo 2, desde sua fase inicial. / Abstract: Intercellular communication and adhesion among pancreatic B-cells are crucial for a proper insulin biosynthesis and secretion. The aim of this work was to investigate the role of gap junction (GJ) mediated-intercellular communication in the processes of maturation and dysfunction of B-cells. It is well known that fetal and neonatal rat pancreatic B-cells exhibit a reduced insulin secretory response to glucose and to other secretagogues as compared to adult ones. Based on this finding, we have used Wistar rats at different stages of development (fetal, neonatal, young and adult) as a model of B-cell maturation. As a model of type 2 diabetes, C57BL/6 mice (wild-type) and LDL receptor-deficient mice were fed a high fat diet up to 60 days. The cellular expression of GJ connexin (Cx) subtypes found in the endocrine pancreas (Cx36, Cx43 and Cx45) was assessed by immunohistochemistry, Western Blot, quantitative and semi-quantitative RTPCR. Our results indicate that young and adult endocrine pancreas express relatively high levels of Cx36 on B-cells in comparison with the other groups. Meanwhile, fetal and neonatal islets express predominantly Cx43 on non B-cells located at the islet periphery. Islet microinjection of GJ tracers revealed that neonatal B-cells display lower intercellular exchange of the cationic molecule Ethidium Bromide (EB) in comparison with the adult ones, which is in accordance with their differences in Cx36 expression. No significant differences were found in expression and localization of Cx45 among all animal groups. Regarding the animal type 2 diabetic model, a metabolic characterization showed that the high-fat diet for 60 days induces glucose intolerance, insulin resistance, hyperinsulinemia and moderate hyperglycemia in both mice groups (LDLr knockout and wild-type groups). High-fat fed mice showed a subtle decrease in Cx36 islet expression and in the B-cell intercellular exchange of EB in comparison with the chow-fed group (control). We also observed an alteration in the pattern of Cx36 labeling in immunohistochemistry assays. The high-fat diet induced a redistribution of Cx36 within the islets from a disorganized pattern (more commonly seen in control mice) to a sub domain-pattern where Cx36 plaques demarcate groups of B-cells. These changes in Cx36 islet distribution observed in high-fat fed mice were accompanied by a similar pattern of immunolabeling for ZO-1, but an increase in its islet expression, a tight junctional protein that seem to be involved in Cx turnover and membrane organization of Cx-made channels. Taken all together, these findings suggest that cell-cell coupling mediated by GJ may play an important role in the pancreatic B-cell maturation observed during endocrine pancreas development as well as in the early stages of type 2 diabetes pathogenesis. / Doutorado / Histologia / Mestre em Biologia Celular e Estrutural

Neste projeto, demonstramos a modulação da enzima NAD(P)H oxidase pela glicose, palmitato e interleucina - 1? através da análise da expressão protéica do componente p47PHOX e pela atividade dessa enzima via produção de superóxido e peróxido de hidrogênio. Demonstramos também a participação da enzima NAD(P)H oxidase no processo de secreção de insulina induzido pela glicose pois a inibição da enzima pelo DPI e oligonucleotídeo anti p47PHOX promoveu uma diminuição da secreção do hormônio. A partir desse dado passamos a avaliar o mecanismo de ação da enzima no processo secretório e demonstramos que a inibição dessa enzima promove uma inibição de genes essenciais no processo de secreção de insulina como GLUT-2 e glicocinase.Assim podemos concluir que a enzima NAD(P)H oxidase é modulada pela glicose, palmitato e interleucina 1? e que essa enzima participa do processo de secreção insulina modulando genes essenciais para o processo secretório como GLUT-2 e glicocinase. / The expression and activity of the componenents of NAD(P)H oxidase in pancreatic islets were described for the first time in our laboratory (OLIVEIRA, HR et ai, 2003). It was shown the gene and protein expression of the components of this enzyme in Seta cells and that enzyme activation is mediated by glucose. Glucose induced insulin secretion was followed by increase in EROS generation and this increase was in part mediated by NAD(P)H oxidase activation (the same mechanism observed in phagocytes). In this study, the modulation of NAD(P)H oxidase activity by glucose, palmitate and interleukin 1ß as investigated through protein expression of p47phox vity of this enzyme through superoxide and hydrogen peroxide production. To determinate the role of NAD(P)H oxidase in the process of glucoseinduced insulin secretion the enzyme was inhibited by DPI and oligonucleotide anti p47phox, in the both cases the enzyme inhibition produced a decrease on insulin secretion. In order to investigated NAD(P)H oxidase mechanism of action in insulin secretion, we shown that the inhibition enzyme by DPI reduced the GLUT-2 and glucokinase gene expression. We can concluded hat NAD(P)H oxidase was modulated by glucose, palmitate and interleukin 1ß and that enzyme participed in process of glucoseinduced insulin secretion through modulation of GLUT-2 and glucokinase gene expression.