O diabetes mellitus tipo 1 é uma doença autoimune causada pela destruição das células β produtoras de insulina, presentes nas ilhotas pancreáticas, por células autorreativas do sistema imune. A opção de tratamento mais utilizada são injeções diárias de insulina exógena, o que configura um tratamento não curativo. Para alcançar a independência de insulina, alternativas como o transplante de ilhotas vêm sendo estudadas. Entretanto, a disponibilidade de pâncreas de doadores cadavéricos para o isolamento destas ilhotas é pequena e os métodos de isolamento, pouco eficazes, sendo necessários de 2 a 4 doadores para atingir o número adequado de ilhotas. Além disso, o transplante apresenta problemas relacionados à enxertia, devidos principalmente à baixa vascularização, o que leva à morte de células β nos primeiros dias pós-transplante. Desta forma, estudos explorando alternativas que aumentem a sobrevivência e a funcionalidade dos transplantes e diminuam o número de ilhotas exigido por receptor fazem-se muito necessários. As células-tronco mesenquimais apresentam propriedades interessantes para aplicação em terapia celular. Entre elas, destaca-se o efeito parácrino, que exerce diversas funções benéficas, como o aumento da vascularização, nos locais onde estas células estão presentes. Sendo assim, este trabalho explorou o co-transplante de ilhotas pancreáticas com células-tronco mesenquimais derivadas de tecido adiposo, para o tratamento do diabetes mellitus em modelo murino. Os resultados mostraram que a presença destas células no grupo que recebeu o co-transplante não aumentou a taxa de cura, em relação ao grupo que recebeu somente ilhotas. No entanto, o fenômeno de reversão do diabetes foi antecipado no grupo co-transplantado, o que sugere um possível efeito angiogênico das células-tronco adiposo-derivadas presentes neste grupo. Desta forma, conclui-se que estas células podem exercer atividades benéficas, quando co-transplantadas com ilhotas pancreáticas, para o tratamento do diabetes. / Type 1 diabetes mellitus is an autoimmune disease caused by destruction of insulin-producing β cells, present in pancreatic islets, by auto-reactive cells of the immune system. The most widely used treatment option are daily injections of insulin, which configures a non-curative treatment. To achieve insulin independence, alternatives such as islet transplantation have been studied. However, the availability of pancreas from cadaveric donors for the isolation of these islets is poor and the methods for isolation, ineffective, requiring 2 to 4 donors to achieve the appropriate number of islets. In addition, transplantation presents problems related to engraftment, mainly due to poor vascularization, which leads to β cell death in the first days after transplantation. Thus, studies exploring alternatives that increase the survival and function of transplants and reduce the number of islets required by the recipient are very necessary. Mesenchymal stem cells have interesting properties for application in cell therapy. Among them is the paracrine effect, which has several beneficial functions, such as promoting vascularization in the tissues where these cells are present. Thus, the present study explored the co-transplantation of pancreatic islets with mesenchymal stem cells derived from adipose tissue for the treatment of diabetes mellitus in mice. The results showed that the presence of these cells in the group that received co-transplantation did not increase the cure rate, compared to the group that received islets alone. However, the phenomenon of diabetes reversion was anticipated in co-transplanted animals, which suggests a possible angiogenic effect of adipose-derived stem cells present in this group. Thus, we conclude that these cells may exert beneficial functions when co-transplanted with pancreatic islets for the treatment of diabetes.

O diabetes mellitus tipo 1 é uma doença autoimune causada pela destruição das células β produtoras de insulina, presentes nas ilhotas pancreáticas, por células autorreativas do sistema imune. A opção de tratamento mais utilizada são injeções diárias de insulina exógena, o que configura um tratamento não curativo. Para alcançar a independência de insulina, alternativas como o transplante de ilhotas vêm sendo estudadas. Entretanto, a disponibilidade de pâncreas de doadores cadavéricos para o isolamento destas ilhotas é pequena e os métodos de isolamento, pouco eficazes, sendo necessários de 2 a 4 doadores para atingir o número adequado de ilhotas. Além disso, o transplante apresenta problemas relacionados à enxertia, devidos principalmente à baixa vascularização, o que leva à morte de células β nos primeiros dias pós-transplante. Desta forma, estudos explorando alternativas que aumentem a sobrevivência e a funcionalidade dos transplantes e diminuam o número de ilhotas exigido por receptor fazem-se muito necessários. As células-tronco mesenquimais apresentam propriedades interessantes para aplicação em terapia celular. Entre elas, destaca-se o efeito parácrino, que exerce diversas funções benéficas, como o aumento da vascularização, nos locais onde estas células estão presentes. Sendo assim, este trabalho explorou o co-transplante de ilhotas pancreáticas com células-tronco mesenquimais derivadas de tecido adiposo, para o tratamento do diabetes mellitus em modelo murino. Os resultados mostraram que a presença destas células no grupo que recebeu o co-transplante não aumentou a taxa de cura, em relação ao grupo que recebeu somente ilhotas. No entanto, o fenômeno de reversão do diabetes foi antecipado no grupo co-transplantado, o que sugere um possível efeito angiogênico das células-tronco adiposo-derivadas presentes neste grupo. Desta forma, conclui-se que estas células podem exercer atividades benéficas, quando co-transplantadas com ilhotas pancreáticas, para o tratamento do diabetes. / Type 1 diabetes mellitus is an autoimmune disease caused by destruction of insulin-producing β cells, present in pancreatic islets, by auto-reactive cells of the immune system. The most widely used treatment option are daily injections of insulin, which configures a non-curative treatment. To achieve insulin independence, alternatives such as islet transplantation have been studied. However, the availability of pancreas from cadaveric donors for the isolation of these islets is poor and the methods for isolation, ineffective, requiring 2 to 4 donors to achieve the appropriate number of islets. In addition, transplantation presents problems related to engraftment, mainly due to poor vascularization, which leads to β cell death in the first days after transplantation. Thus, studies exploring alternatives that increase the survival and function of transplants and reduce the number of islets required by the recipient are very necessary. Mesenchymal stem cells have interesting properties for application in cell therapy. Among them is the paracrine effect, which has several beneficial functions, such as promoting vascularization in the tissues where these cells are present. Thus, the present study explored the co-transplantation of pancreatic islets with mesenchymal stem cells derived from adipose tissue for the treatment of diabetes mellitus in mice. The results showed that the presence of these cells in the group that received co-transplantation did not increase the cure rate, compared to the group that received islets alone. However, the phenomenon of diabetes reversion was anticipated in co-transplanted animals, which suggests a possible angiogenic effect of adipose-derived stem cells present in this group. Thus, we conclude that these cells may exert beneficial functions when co-transplanted with pancreatic islets for the treatment of diabetes.

Acredita-se que a diminuição progressiva da massa de células observada durante a evolução do diabetes mellitus tipo 2 (DM 2) ocorra por apoptose deste tipo celular. As tiazolidinedionas (TZDs), uma classe de medicamentos utilizada no tratamento do DM 2, atuam como ligantes dos receptores ativados por proliferadores de peroxissomos (PPAR) e e promovem diminuição da resistência periférica à insulina. Embora existam estudos controversos, tem se especulado que as TZDs possam exercer efeitos diretos sobre as células pancreáticas, prevenindo a perda por apoptose e melhorando a sua viabilidade. O objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos diretos da Pioglitazona (PIO) na concentração de 10 M sobre a viabilidade funcional e o índice de apoptose de ilhotas pancreáticas isoladas de ratos Wistar expostas a concentrações fisiológica (5,6 mM) e suprafisiológica (23 mM) de glicose durante 24, 48 e 72 horas. A viabilidade funcional foi avaliada pela análise da secreção de insulina estimulada por glicose e do conteúdo total de insulina nas ilhotas. O índice de apoptose foi avaliado pela medida da fragmentação do DNA, da expressão do RNAm dos genes Bcl2 (anti-apoptótico) e Bax (pró-apoptótico) e da atividade proteolítica da caspase-3 em ilhotas tratadas e não tratadas com a PIO. Em 5,6 mM de glicose, não se observou efeito significativo sobre a secreção de insulina, mas a avaliação do conteúdo total de insulina evidenciou uma diminuição transitória nas ilhotas tratadas com PIO por 24 horas, seguida por um aumento no conteúdo de insulina quando as ilhotas foram cultivadas por 48 e 72 horas em presença da droga. Em relação à avaliação da apoptose, observou-se uma diminuição na expressão do RNAm do gene Bax nas ilhotas tratadas com PIO por 24 horas, entretanto, após 48 e 72 horas, houve um aumento da expressão do RNAm deste gene nas ilhotas tratadas com a droga. Não foram observadas diferenças estatisticamente significativas na expressão do RNAm do gene Bcl2 em nenhum dos tempos estudados e a avaliação da apoptose determinada pela medida da fragmentação do DNA somente demonstrou uma diminuição do índice de apoptose após 48 horas de tratamento com a PIO. Em 23 mM de glicose, a PIO promoveu um aumento transitório na secreção de insulina estimulada por glicose e no conteúdo total de insulina (após 48 horas), no entanto, após 72 horas, observou-se diminuição significativa no conteúdo total de insulina. Em relação à apoptose, o tratamento com PIO determinou um aumento do índice de apoptose medido pela fragmentação do DNA e da atividade proteolítica da caspase-3 após 48 e 72 horas e uma diminuição da expressão do RNAm do gene Bcl2 nos tempos 24 e 48 horas. Os resultados do presente estudo sugerem que os efeitos diretos da PIO sobre as ilhotas pancreáticas murídeas em cultura variam de acordo com a concentração de glicose a qual as ilhotas estão expostas: em concentração fisiológica de glicose, a PIO parece exercer efeitos diretos benéficos, enquanto em concentração suprafisiológica de glicose, ela exerce efeitos diretos deletérios sobre a viabilidade funcional e o índice de apoptose de ilhotas pancreáticas murídeas em cultura. / The progressive decrease in -cell mass observed during the evolution of type 2 diabetes (T2DM) is believed to occur due to cell apoptosis. Thiazolidinediones (TZDs), a class of agents used for the treatment T2DM, act as ligands of the peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR) and and decrease peripheral insulin resistance. Although still controversial, some studies have shown a direct effect of TZDs on pancreatic -cell, preventing cell loss due to apoptosis and improving their viability. The objective of this study was to evaluate the direct effects of 10 M Pioglitazone (PIO) on functional viability and apoptosis rate of islets isolated from Wistar rats exposed to physiological (5.6 mM) and supraphysiological (23 mM) glucose concentrations during 24, 48 and 72 hours. The functional viability was evaluated by the analysis of insulin secretion after glucose challenge and of islet total insulin content. Apoptosis rate was evaluated by measurement of DNA fragmentation, of Bcl2 (antiapoptotic) and Bax (proapoptotic) mRNA expression and of proteolytic activity of caspase-3 in pancreatic islets treated or not with PIO. At 5.6 mM glucose concentration, no significant effects in insulin secretion were observed, while a transitory decrease (after 24 hours) followed by an increase in total insulin content was observed in islets treated with PIO for 48 and 72 hours. Regarding apoptosis, a lower expression of Bax mRNA was detected in islets treated with PIO for 24 hours, followed, however, by an increase in the expression of this gene after 48 and 72 hours of drug exposition. PIO treatment did not promote significant changes in Bcl2 mRNA expression, while decreased the apoptosis rate measured by DNA fragmentation only after 48 hours of exposition. At 23 mM glucose concentration, PIO treatment elicited a transitory increase in insulin secretion after glucose challenge and in islet total insulin content after 48 hours followed by a decrease in the islet total insulin content after 72 hours. Concerning apoptosis, PIO treatment determined an increase in the apoptose rate measured by DNA fragmentation and by proteolytic activity of caspase-3 after 48 and 72 hours and a decrease in Bcl2 mRNA expression after 24 and 48 hours. These findings suggest that the direct effects of PIO on pancreatic islets depend on glucose concentration to which they are exposed: while under physiological glucose concentration the direct effects seem to be beneficial, under supraphysiological glucose concentration, PIO exerts direct deleterious effects on the functional viability and on the apoptosis rate of murine pancreatic islets.

Orientador: Antonio Carlos Boschero / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-13T00:36:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rezende_LuizFernandode_D.pdf: 9509933 bytes, checksum: fc8e235ac3d4242d8e48c28911285e25 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Introdução: O CNTF pertence à família da IL-6, e sendo assim, sinaliza pelo complexo receptor gp130, ativando diversas vias de sinalização dependendo do tipo celular, principalmente as vias STAT3, MAPK e PI3K. Seus efeitos incluem diferenciação e/ou sobrevivência neuronal, e é diferencialmente expresso ao longo da vida do animal. As ilhotas pancreáticas, por sua vez, são ricamente enervadas e expressam receptores para NGFs, podem apresentar respostas neurotípicas e expressam o CNTF. O objetivo desse estudo foi investigar os possíveis efeitos do CNTF sobre a diferenciação e/ou sobrevivência de ilhotas pancreáticas de ratos neonatos, qual(is) via(s) de sinalização ele ativa nessas ilhotas e como é expresso nelas ao longo da vida dos animais. Material e Métodos: Ilhotas pancreáticas de ratos neonatos (1-2 dias) foram isoladas pelo método de colagenase e cultivadas por 3 dias em meio RPMI com (CNTF) ou sem (CTL) 1nM de CNTF. Após isso, foram analisados a secreção de insulina estimulada por glicose (RIE), metabolismo (MTS, produção de NADPH), metabolismo de glicose (produção de 14CO2), expressão gênica (RTPCR), protéica (Western-Blot), atividade de caspase-3 (DEVD) e apoptose (fragmentação de DNA). Resultados: O CNTF reduziu a secreção de insulina estimulada por glicose e o metabolismo de ilhotas pancreáticas, não alterando o metabolismo de glicose e expressão de proteínas cruciais para a função das ilhotas. Por outro lado, o CNTF aumentou a expressão de proteínas relacionadas à sobrevivência das ilhotas pancreáticas, como Cx36, PAX4, e BCL-2, reduziu a atividade da caspase-3 e a apoptose das ilhotas. O CNTF também aumentou a fosforilação de STAT3, sua translocação ao núcleo e expressão de genes-alvo, como a SOCS-3, levando à redução da GSIS e sobrevivências observadas, apesar de não ativar as vias da MAPK e PI3K. Mais ainda, a expressão do CNTF é aumentada em ilhotas pancreáticas de ratos de 2 meses de idade, e assim permanecendo até os 20 meses de idade. Conclusão: O CNTF não promove a maturação de ilhotas pancreáticas, mas sim sua sobrevivência, e esses efeitos são mediados através da via JAK/STAT3, sem ativar as vias MAPK ou PI3K. Finalmente, o CNTF possui expressão diferenciada ao longo da vida do animal / Abstract: Introduction: CNTF belongs to the IL-6 cytokine family and as such, it signals through gp130 receptor complex, activating many pathways depending on the cell-type, mainly STAT3, MAPK and PI3K. Its effects include increased neuron differentiation and/or survival, and are differentially expressed throughout the animal life. Meanwhile, pancreatic islets are richly innervated and express receptors for NGFs, may undergo neurotypic responses, and express CNTF. The aim of this study was to investigate possible effects of CNTF on neonatal rat pancreatic islet differentiation and/or survival, which signalling pathway (s) it activates on pancreatic islets and how it is expressed in the pancreatic islets throughout the animal life. Methods: Pancreatic islets from neonatal rats (1-2 d old) were isolated by the collagenase method and cultured for 3 days in RPMI medium with (CNTF) or without (CTL) 1nM of CNTF. Thereafter, glucose-stimulated insulin secretion (RIA), general metabolism by (NAD(P)H production) (MTS), glucose metabolism (14CO2 production), gene (RT-PCR), protein expression (Western-Blot), caspase-3 activity (DEVD), and apoptosis (DNA fragmentation) were analysed. Results: CNTF reduced pancreatic islets GSIS and metabolism, whereas not affecting glucose metabolism and the expression of proteins crucial for the islets function. Conversely, CNTF significantly expression of proteins related pancreatic islets survival, such as Cx36, PAX4, and BCL-2, reduced caspase-3 activity and islet-cells apoptosis. CNTF also increases STAT3 fosforilation, translocation to the nuclei and expression of target genes, resulting in the reduced GSIS and survival observed, although not affecting MAPK and PI3K pathways. Moreover, CNTF expression is increased in rats pancreatic islets after 2 months of age, and it remains so until 20 months of age. Conclusion: CNTF has no effect over maturation of pancreatic islets function, whereas it improves pancreatic islets survival, and also that these effects are mediated through JAK/STAT3 but not through MAPK or PI3K pathways. Finally, CNTF is differentially expressed in rat pancreatic islets throughout the animal life / Doutorado / Fisiologia / Doutor em Biologia Funcional e Molecular

Orientador: Antonio Carlos Boschero / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-08T03:25:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cunha_DanielAndradeda_D.pdf: 2004407 bytes, checksum: 40e252218ab6f8007c9bfb5afde02a52 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Prolactina induz a maturação da resposta secretória das células B pancreáticas em ilhotas de ratos neonatos in vitro. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar se a maturação na resposta a glicose, induzida pela prolactina, está associada a alterações na expressão, associação e fosforilação de proteínas envolvidas na mobilização e extrusão dos grânulos de insulina. Para isso, ilhotas pancreáticas de ratos neonatos foram cultivadas por cinco dias em presença de prolactina e após extração do RNA e proteína total foram realizados RT-PCR e western blot. Observamos aumento na expressão gênica e protéica da MAP-2 e cinesina em ilhotas cultivadas com prolactina. Analisamos também a associação e fosforilação através de imunoprecipitação seguido de western blot de proteínas SNARE e MAP-2/cinesina em ilhotas estimuladas agudamente (20 min) com prolactina. Prolactina aumentou a associação entre proteínas SNARE e MAP-2/cinesina e reduziu a ligação entre sintaxina IA/munc-I8. Fosforilação em resíduos serina das proteínas SNAP-25, sintaxina IA, munc-I8 e MAP-2 encontravam-se aumentadas enquanto que da cinesina foi diminuída, em ilhotas estimuladas com prolactina. Ainda, foi observado aumento na formação do complexo SNARE em ilhotas agudamente estimuladas com prolactina, 22 mM de glicose, 40 de mM K+, 200 J.lMde carbacol e I J.lMde PMA (ativador da PKC). A inibição da via da MAP cinase, por PD098059, bloqueou a formação do complexo SNARE e fosforilação da sintaxina induzida por prolactina. Desta forma, podemos concluir que prolactina auxilia na maturação das células B por aumentar a expressão, fosforilação e associação de proteínas que compõem a maquinaria de extrusão dos grânulos de insulina, provavelmente via MAP cinase/PKC / Abstract: Prolactin induces maturation of insulin secretion in cultured neonatal rat islets. In this study, we investigated whether the improved secretory response to glucose caused by prolactin involves alteration in the expression, association and phosphorylation of several proteins that participate in these processes. Messenger RNA was extracted from neonatal rat islets cultured for five days in the presence of prolactin and reverse transcribed. Gene expression was analyzed by semi-quantitative RT-PCR and by western blotting for proteins. The gene transcription and protein expression of kinesin and MAP-2 were increased in prolactin-treated islets compared to the controls. The association and phosphorylation of proteins was analyzed by immunoprecipitation followed by western blotting, after acute exposure to prolactin. Prolactin increased the association between SNARE proteins and kinesin/MAP-2 while the association of munc-I8/syntaxin IA was decreased. Serine phosphorylation of SNAP-25, syntaxin IA, munc-18, MAP-2 was significantly higher whereas kinesin phosphorylation was decreased in prolactintreated islets. There was an increase in SNARE complex formation in islets stimulated with prolactin, 22 mM glucose, 40 mM K+, 200 f.lMcarbachol and 1 f.lMPMA (pKC activator). The prolactin-induced increase in the formation of SNARE complex and syntaxin IA phosphorylation was inhibited by PD098059, a blocker of the MAPK pathway. These findings indicate that prolactin primes pancreatic B-cells to release insulin by increasing the expression and phosphorylation/association of proteins implicated in the secretory machinery, probably via the MAPKlPKC pathway / Doutorado / Fisiologia / Doutor em Biologia Funcional e Molecular

Orientador: Antonio Carlos Boschero / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-11T18:52:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Barbosa_HelenaCristinadeLima_D.pdf: 1532159 bytes, checksum: fe4c9ebe74242b72b674f100ed50b427 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Islet Neogenesis Associated Protein (INGAP) aumenta a massa das células ß e potencializa a secreção de insulina induzida por glicose. Neste projeto, estudamos os efeitos de um pentadecapeptídeo contendo a seqüência 104 a 118 de aminoácidos do INGAP (INGAP-PP) sobre a expressão de genes das células insulares, expressão e fosforilação de componentes das vias PI3K e MAPK, sinalização colinérgica, bem como secreções dinâmica e estática de insulina, em ilhotas isoladas de ratos neonatos. Ilhotas cultivadas com INGAP-PP por 4 dias secretaram significativamente mais insulina em resposta a glicose, comparado às ilhotas controle. Análise do padrão da expressão, por macroarray, de ilhotas cultivadas com INGAP-PP, mostrou que de 2.352 genes fixados na membrana de nylon 210 apresentaram expressão aumentada e apenas 4 diminuída. Dentre os genes modulados positivamente pelo INGAP-PP vários estão relacionados com o metabolismo das células insulares, mecanismo de secreção de insulina, crescimento, maturação, manutenção da massa celular e exocitose. Exposição aguda de ilhotas neonatais ao INGAP-PP aumentou significativamente a fosforilação de Akt-Ser473 e ERK1/2-Thr202/Tyr204 bem como a secreção dinâmica de insulina frente a 2 e 20 mM de glicose. Ilhotas tratadas durante 4 dias com INGAP-PP também apresentaram aumento da expressão do receptor muscarínico M3 e da PLC-ß2. Essas ilhotas, quando expostas agudamente ao Cch tiveram fosforilação de P70S6K-Thr389 e ERK1/2 aumentada. Ainda, essas ilhotas secretaram mais insulina frente a estímulo colinérgico, comparado às ilhotas controle. Nossos resultados mostram que o INGAP-PP aumenta a secreção de insulina, a transcrição de vários genes importantes para a funcionalidade do pâncreas endócrino e a fosforilação de proteínas envolvidas nas vias PI3K e MAPK. O aumento da secreção de insulina bem como fosforilação de P70S6K e ERK1/2 pelo Cch sugere participação também da via colinérgica nos efeitos mediados pelo INGAP-PP. / Abstract: The Islet Neogenesis Associated Protein (INGAP) increases pancreatic ß-cell mass and potentiates glucose-induced insulin secretion. Here, we have studied the effects of the pentadecapeptide having the 104-118 amino acid sequence of INGAP (INGAP-PP) on the expression of genes related to the pancreatic islets, the expression and phosphorylation of components of the PI3K and MAPK pathways, the cholinergic signaling, and static and dynamic insulin secretion in neonatal rat islet. Islets cultured with INGAP-PP released significantly more insulin in response to glucose than controls. The macroarray analysis showed that 210 out of 2,352 genes, spotted in the nylon membranes, were up- ,regulated while only 4 were down-regulated by INGAP-PP-treatment. The main categories of genes modulated by INGAP-PP 4-days cultured islet include several genes related with islet metabolism, insulin secretion mechanism, growth, maturation, maintenance of islet-cell mass, and exocytosis. Shortterm exposure of neonatal islets to INGAP-PP significantly increased Akt-Ser473 and ERK1/2-Thr202/Tyr204 phosphorylation as well as insulin secretion from islets perifused with 2 and 20 mM glucose. Four-days cultured islets with INGAP-PP also showed increased expression of M3 receptor subtype and PLC-ß2 proteins. In addition, brief exposure of INGAP-PP-treated islets to Cch significantly increased P70S6KThr389 and ERK1/2 phosphorylation and these islets released more insulin when challenged with Cch. In conclusion, these data show that INGAP-PP enhances insulin secretion and transcription of several islet genes, and also increases the expression and phosphorylation of proteins involved in PI3K and MAPK pathways. The increased insulin secretion in response to Cch as well as P70S6K and ERK1/2 proteins phosphorylation, also suggest the participation of the cholinergic pathway in INGAP-PP mediated effects. / Doutorado / Fisiologia / Doutor em Biologia Funcional e Molecular

BMPs ocupam papel central na diferenciação e crescimento celulares. A sinalização intracelular das BMPs depende de substratos conhecidos como BR-SMADs (SMAD1/5/8). Em ilhotas pancreáticas de ratas grávidas, onde ocorre aumento da massa endócrina e da síntese e secreção de insulina, houve aumento da expressão do receptor BMPR1A. Em camundongos knockout para BMPR1A houve diminuição da expressão de genes-chave na exocitose de grânulos de insulina. Tais eventos estão associados à redução da atividade das BR-SMADs. O objetivo deste trabalho foi avaliar, em células <font face=\"Symbol\">b INS1E, o perfil de expressão gênica em larga escala após silenciamento das BR-SMADs. As expressões relativas de Munc18a, Munc18b e Snap23 foram reduzidas quando do silenciamento das BR-SMADs (n=3, p<0,05 vs CTL). O silenciamento de SMAD1 (n=3, p<0,05 vs CTL) ou SMAD5 (n=3, p<0,05 vs CTL) acarretaram redução do mRNA de Sintaxina 4. Conclui-se que as BR-SMADs estão envolvidas na regulação da secreção de insulina modulando proteínas envolvidas na fusão de vesículas contendo grânulos de insulina à membrana plasmática de células INS1E. / BMPs play a determinant role in cell differentiation and growth. BMP intracellular signaling involves the substrates know as BR-SMADs (SMAD1/5/8). BMPR1A receptor expression was upregulated in pancreatic islets from pregnant rats, in wich endocrine mass and insulin secretion are increased. Mice with attenuated BMPR1A signaling in <font face=\"Symbol\">b cells showed decreased expression of key genes involved in insulin exocytosis. These events are associated with reduction of BR-SMADs activity. The aim of this work was to perform a screening to evaluate changes in expression profiles after knockdown of BR-SMADs in INS1E <font face=\"Symbol\">b cells. Relative expressions of Munc18a, Munc18b and Snap23 were diminished after knockdown of the BRSMADs (n=3, p<0,05 vs CTL). Only SMAD1 (n=3, p<0,05 vs CTL) and SMAD5 (n=3, p<0,05 vs CTL) silencing caused reduction of sintaxin 4 expression. These data point to the involvement of BR-SMADs in the regulation of insulin secretion by modulating the expression of proteins responsible by fusion of insulin-containing granules to the membrane of INS1E cells.

Não é claro como o receptor de glicocorticóide (GR) contrarregula a atividade do STAT5 na transição da gestação para a lactação. Dexras1 é uma pequena proteína G ativada por dexametasona (DEX), que regula morfologia celular, crescimento, etc. Neste estudo detectamos a expressão de Dexras1 em células beta de ilhotas pancreáticas. DEX induz a expressão de Dexras1 em células RINm5F, que está aumentada na gestação e diminuída na lactação. A expressão protéica de 11<font face=\"Symbol\">&#946HSD1, enzima ativadora de glicocorticóides (GCs), segue esse perfil. A ligação tanto do GR como do STAT5, analisada por ChIP assay, ao promotor do gene da Dexras1 aumentada por DEX é revertida por prolactina (PRL), e está diminuída e aumentada na gestação e lactação, respectivamente. DEX induz a associação ao GR, fosforilação e translocação nuclear do STAT5b. O silenciamento gênico de Dexras1 promoveu aumento da secreção de insulina, e aumentou os níveis de pERK1/2, pCREB, pPKC<font face=\"Symbol\">&#948 e PKA. Sendo assim, a regulação de Dexras1 por PRL e GCs contribui para a secreção de insulina característica do periparto. / It is not clear how glucocorticoid receptor (GR) counteracts STAT5 activity during the transition of pregnancy to lactation. Dexras1 is a small G protein activated by dexamethasone (DEX) that controls cell morphology, growth, etc. In the present study we detected Dexras1 expression in pancreatic beta cell. DEX induces Dexras1 expression in RINm5F cells, which is increased in pregnancy and decreased in lactation. The expression of 11<font face=\"Symbol\">&#946HSD1, the glucocorticoids (GCs) activating enzyme, followed Dexras1 profile in pancreatic islet. Both GR and STAT5b bindings to Dexras1 gene promoter, analyzed by ChIP assay, are increased by DEX and PRL counteracts this effect. Both bindings are decreased in pregnancy and increased in lactation. DEX induces STAT5b association to GR, phosphorylation and nuclear translocation. Dexras1 knockdown using small interference RNA (si-RNA) promoted an increase in insulin secretion, as well as increased levels of pERK1/2, pCREB, pPKC<font face=\"Symbol\">&#948 and PKA. Thus, Dexras1 regulation by PRL and GCs contributes to insulin secretion during peripartum.

A NADPH oxidase participa da secreção de insulina estimulada pela glicose e da produção de superóxido nas ilhotas pancreáticas. Nesse estudo, avaliamos o efeito do ácido palmítico na produção de superóxido e secreção de insulina por ilhotas pancreáticas de ratas e linhagem INS-1E. O palmitato aumentou a produção de superóxido por mecanismo dependente da ativação da PKC e da NADPH oxidase e da oxidação do ácido graxo. O ácido graxo causou a translocação da p47PHOX para a membrana plasmática, processo indicativo da ativação do complexo enzimático. A exposição de ilhotas ao palmitato causou o aumento do conteúdo proteico da p47PHOX e do RNA mensageiro da p22PHOX, gp91PHOX, p47PHOX, pró-insulina e do GPR40. A estimulação da secreção de insulina pelo ácido graxo na presença de alta glicose foi reduzida através do inibidor da NADPH oxidase e também pela inibição da expressão do GPR40 por RNA de interferência. A atividade da NADPH oxidase e a sinalização via GPR40 são mecanismos envolvidos no controle da secreção de insulina estimulada pelo palmitato. / The NADPH oxidase complex is involved in the glucose-stimulated insulin secretion and the superoxide production in pancreatic islets. In this study, we examined the effect of palmitic acid on superoxide production and insulin secretion by rat pancreatic islets and INS-1E cells. Palmitate increased superoxide production in a process dependent on the activation of PKC, NADPH oxidase and fatty acid oxidation. In fact, palmitate caused p47PHOX translocation to the plasma membrane. Exposure to palmitate for 1 h up-regulated the protein content of p47PHOX and the mRNA levels of p22PHOX, gp91PHOX, p47PHOX, proinsulin and the GPR40. Fatty acid stimulation of insulin secretion in the presence of a high glucose concentration was reduced by the inhibition of NADPH oxidase activity and by the inhibition of GPR40 expression by a small interference RNA. In conclusion, NADPH oxidase is an important source of palmitate-induced superoxide production in beta cells. The NADPH oxidase activity and GPR40 signaling are involved in the control of insulin secretion by palmitate.

Orientadores: Carla Beatriz Collares Buzato, Maria Tereza Cartaxo Muniz / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-26T04:14:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Falcao_VivianeTannuriFerreiraLima_D.pdf: 4019842 bytes, checksum: b5e69f5076caaaff42a597448cba843c (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: As junções intercelulares (JIs) e suas proteínas estruturais estão envolvidas em vários processos celulares tais como adesão e comunicação celular, diferenciação, proliferação e homeostase celular em diversos órgãos. No pâncreas endócrino, JIs parecem estar envolvidas na regulação da citoarquitetura das ilhotas pancreáticas, bem como na biossíntese e secreção de insulina. O objetivo desta tese foi investigar o possível papel do contato intercelular mediado pelas junções intercelulares e suas proteínas estruturais na disfunção das células beta pancreáticas na patogênese do Diabetes mellitus tipo 2 (DMT2). Para tanto, investigamos a distribuição e expressão celular de proteínas juncionais (a saber, E-, N-, VE-caderinas, ZO-1, ?- e ? - cateninas) no pâncreas endócrino de camundongos C57BL/6/JUnib alimentados com uma dieta rica em gorduras (dHL) durante 8 meses. Inicialmente, foi feita uma caracterização metabólica dos animais e uma análise estrutural e morfométrica do pâncreas endócrino, já que estudos avaliando o efeito da administração de dHL por tempo prolongado são escassos. Os animais do grupo dHL (alimentados com ração contendo 21%g lipídios por 8 meses) tornaram-se obesos, mostrando importante aumento do ganho de peso (170%) em relação ao grupo controle (que receberam ração padrão com 4,5%g lipídios pelo mesmo período de tempo). Ainda, os camundongos obesos exibiram distúrbios metabólicos característicos e indicativos dos estágios iniciais do estabelecimento da DMT2, como resistência periférica a insulina, com um aumento (de 27,34%, p=0,0005) da área sob a curva de ITT, bem como marcada hiperglicemia em jejum (52%, p<0,0001) e hiperinsulinemia pós-prandial (88%, p=0,0058) em relação ao grupo Ct. Ilhotas pancreáticas isoladas de camundongos alimentados com dHL mostraram uma deficiência significativa da secreção de insulina estimulada por glicose (p<0,05), associada a um aumento da expressão do gene da insulina (isoformas 1 e 2), analisado por qPCR. A histologia do pâncreas endócrino não revelou alterações marcantes na morfologia e citoarquitetura das ilhotas entre os grupos de animais. Entretanto, os animais dHL apresentaram um aumento significativo do volume relativo de células ? por pâncreas total (aumento de 57,1%, p<0,036) e da área relativa de células ? por ilhota em relação ao grupo controle (p<0,003), indicando uma expansão compensatória da massa de célula beta, associada com uma significativa diminuição (p<0,003) da área ocupada pelas células alfa em relação à área total da ilhota (30%, p<0,003). Com relação à distribuição celular das proteínas juncionais nas ilhotas pancreáticas, a N-caderina, E-caderina, ZO-1 e cateninas estão distribuídas na região de contato intercelular das células endócrinas pancreáticas, enquanto que a VE-caderina está limitada ao endotélio. Verificou-se, por imunoistoquímica, uma diminuição na marcação intercelular das células ? para N-caderina (p<0,0001), E-caderina (p<0,0001) e ?-catenina (p<0,0001) e um aumento na imunoreação para VE-caderina (p<0,004) nas ilhotas de camundongos diabéticos em relação ao grupo Ct. No caso particular da imunofluorescência para N-caderina, verificou-se um aumento na marcação difusa do interior das células ?, indicando uma redistribuição dessa proteína da região de contato intercelular para o citoplasma. Entretanto, não observamos diferenças significativas no grau do conteúdo celular dessas proteínas juncionais em homogeneizados de ilhotas isoladas entre os grupos experimentais, analisado por Western Blot. Conforme revelado por qPCR, um aumento na expressão gênica da VE- e N-caderinas, bem como de ZO-1, foi observado em ilhotas isoladas de camundongos diabéticos em comparação com os controles. Em conclusão, as proteínas juncionais estudadas são expressas por células endócrinas e endoteliais das ilhotas pancreáticas e, em particular, a distribuição/expressão de N-, E- e VE-caderinas, bem como ?-catenina nas ilhotas é significativamente alterada em camundongos obesos e diabéticos, o que pode ter repercussão no desenvolvimento da DMT2 / Abstract: Intercellular junctions (IJs) and their CAMs participate in important cellular processes such as adhesion, growth/death and signaling. In the endocrine pancreas, IJs play a role in regulating islet cytoarchitecture, insulin biosynthesis and secretion. In this PhD thesis, we investigate the islet histology and cellular distribution and content of CAMs (E-, N-, VE-cadherins, ZO-1, ?- and ?-catenins) in the endocrine pancreas of C57BL/6/JUnib mice fed a high fat (HF) diet for a prolonged time period (8 months). After HF diet exposure, mice became obese and displayed marked metabolic disturbances indicative of type 2 diabetes mellitus, such as marked peripheral insulin resistance and hyperglycemia, and moderate hyperinsulinemia. Isolated pancreatic islets of HF-fed mice showed a significant impairment of glucose-stimulated insulin secretion associated with an increase in insulin (isoforms 1 and 2) gene expression as revealed by qPCR. Histology of the endocrine pancreas revealed no marked changes in islet morphology and cytoarchitecture between animal groups, although HF-fed mice showed a 57% increase in the relative beta cell volume (per total pancreas) in comparison with controls. As shown by immunohistochemistry, ZO-1, E-, N-cadherin and catenins, were expressed at the intercellular contact site of endocrine cells while VE-cadherin was restricted to the islet vascular compartment. A cellular redistribution of N- and E-cadherin and ?-catenin (from the contact region to the cytoplasm in endocrine cells) and an increase in VE-cadherin islet content were seen in diabetic mice as compared to controls. No significant differences in islet immunoreaction for the other CAMs were observed between the animal groups. As revealed by qPCR, an increase in gene expression of VE- and N-cadherins as well as of ZO-1, not accompanied by significant changes in islet protein content, was observed in isolated islets of diabetic mice as compared to the controls. In conclusion, CAMs are expressed by endocrine and endothelial cells of pancreatic islets and, in particular, the islet distribution/content of N-, E- and VE-cadherins as well as ?-catenin are significantly altered in obese and diabetic mice / Doutorado / Biologia Celular / Doutora em Biologia Celular e Estrutural