The islets of Langerhans secrets insulin in response to fluctuations of blood glucose level and efficient secretion requires extensive intra-islet communication. Secretory failure from islets is one of the hallmark in progression of type 2 diabetes.  Changes in islet structure and high levels of saturated free fatty acids may contribute to this failure. The aim of this thesis is to study the role of cell-cell interactions and palmitate on β-cells functions. To address the role of cell-cell interactions on β-cells functions MIN6 cells were cultured as monolayers and as pseudoislets. Glucose stimulated insulin secretion was higher in pseudoislets compared to monolayers. Transcript levels of mitochondrial metabolism as well glucose oxidation rate was higher in pseudoislets. Insulin receptor substrate-1 (IRS-1) phosphorylation was altered when cells were grown as pseudoislets. Proteins expression levels related to glycolysis, cellular connections and translational regulations were up-regulated in pseudoislets. We propose the superior capacity of pseudoislets compared to monolayers depend on metabolism, cell coupling, gene translation, protein turnover and differential IRS-1 phosphorylation. To address the role of palmitate on β-cells human islets were cultured in palmitate. Long term palmitate treatment decreased insulin secretion which is associated with up-regulation of suppressor of cytokine signaling-2 (SOCS2) and protein inhibitor of activated STAT-1 (PIAS1). Up-regulation of SOCS2 decreased phosphorylation of Akt at site T308, whereas PIAS1 decreased protein level of ATP- citrate lyase (ACLY) and ATP synthase subunit B (ATP5B). We propose long term palmitate treatment reduces phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K) activity, attenuates formation of acetyl-CoA and decreases ATP synthesis which may aggravate β-cells dysfunction.

O diabetes mellitus tipo 1 (DM1) é uma síndrome autoimune órgão-específica caracterizada pela destruição seletiva de células β que leva à morte celular. A DM1 é a causa de mais de 5% do total de mortes na população por ano e são poucas as estratégias de tratamento disponíveis. As linhagens celulares, são amplamente utilizadas nos estudos da DM1 como um modelo in vitro. A linhagem celular derivada de insulinoma murino, chamada de MIN6, assemelha-se as ilhotas de camundongo. Sendo assim, pesquisadores comprovaram que estas células apresentam características funcionais semelhantes às células β-pancreáticas em resposta a glicose e a outros secretagogos. Através de agregação espontânea e crescimento tridimensional, estas células formam as pseudoilhotas (PIs). A frutose-1,6-bisfosfato (FBP) é um açúcar bifosforilado, que apresenta duas estruturas anoméricas denominadas α e β furanose. Já são conhecidas algumas ações importantes da FBP, como: ação citoprotetora, antioxidante e anti-inflamatória. Com base no descrito, o objetivo deste estudo foi avaliar a possível ação citoprotetora da FBP sobre células MIN6, cultivadas em monocadas e como pseudoilhotas. Para tal, foram avaliados os efeitos do tratamento com diferentes concentrações (0,30 mM, 0,62 mM e 1,25 mM) de FBP sobre a viabilidade, proliferação e síntese de insulina em células MIN6. Também foram determinados os efeitos da FBP na formação, crescimento e viabilidade das PIs. MIN6 Os resultados mostraram, que em qualquer das doses testadas, a FBP aumentou a adesão das células MIN6. No entanto, os tratamentos com 0,62 e 1,25 mM de FBP provocaram uma inibição significativa da proliferação. A sintese de insulina foi detectada por imunocitoquímica e sua secreção basal estimulada por glicose determinada por ELISA. Como esperado, a formação e o crescimento de PIs é tempo dependente, tanto nas culturas controle como nas tratadas com FBP. Nas culturas tratadas com FBP, a formação de PIs maiores (150-300 μm) foi menor que nas culturas controle. A incorporação de iodeto de propídeo mostrou um aumento da porcentagem de células inviáveis nas culturas de PIs tratadas com 1,25 mM de FBP, sendo citotóxica nessa concentração. Embora ainda sejam necessários mais estudos para aprofundar o conhecimento da atividade citoprotetora da FBP em outros modelos celulares e em ilhotas pancreáticas, nossos resultados mostram que em monocamadas e PIs, da linhagem celular MIN6 utilizadas nos experimentos, que a FBP não apresentou atividade citoprotetora. / Diabetes mellitus type 1 (DM 1) is an organ-specific autoimmune syndrome characterized by the selective destruction of β cells that leads to cell death.The DM1 is the cause of more than 5% of all deaths in the population per year and there are few treatment strategies available. Cell lines are widely used in studies of DM1 in vitro model. The cell line derived from a mouse β insulinoma MIN6 is similar to the mouse islets. Studies of these cells exhibit functional characteristic similar to pancreatic β-cells in response to glucose and other secretagogues. Spontaneous aggregation and tridimensional growth those cells form the pseudoislets (PIs). Fructose-1,6-bisphosphate (FBP) is a biphosphorylated sugar with two anomeric forms designated α and β furanoses. Important actions of FBP as antioxidant, cytoprotective and anti-inflammatory. Based on the described, in this work, our objective is evaluate the cytoprotective effect of FBP on MIN6 cells in monolayer and pseudoislets agregate cells. The effects of FBP with different concentrations (0.30 mM, 0.62 mM and 1.25 mM) in MIN6 cells on the proliferation, viability and insulin synthesis. We also determined the effects of FBP in the formation, growth and viability of PIs. The results showed that all doses of FBP tested increased adhesion on MIN6 cells. However, the treatment with 0.62 and 1.25 mM of FBP causes a significant decrease in cell proliferation. Insulin synthesis detected by immunocytochemistry, basal and glucose-stimulated insulin secretion was determined by ELISA. As expected, PIs formation and growth is time dependent in the control cultures and treated with FBP. In cultures treated with FBP the formation of larger (150-300 μm) PIs was lower than in control cultures. Propidium iodide incorporation showed an increasing percentage of nonviable PIs cells in cultures treated with 1.25 mM of FBP, including cytotoxic. More studies are required to deepen understanding of the role of cytoprotective activity of FBP in other cell types and in pseudoislets, but our results indicate in cell line MIN6, monolayers and pseudoislets, that FBP did not show cytoprotective activity.

O diabetes mellitus tipo 1 (DM1) é uma síndrome autoimune órgão-específica caracterizada pela destruição seletiva de células β que leva à morte celular. A DM1 é a causa de mais de 5% do total de mortes na população por ano e são poucas as estratégias de tratamento disponíveis. As linhagens celulares, são amplamente utilizadas nos estudos da DM1 como um modelo in vitro. A linhagem celular derivada de insulinoma murino, chamada de MIN6, assemelha-se as ilhotas de camundongo. Sendo assim, pesquisadores comprovaram que estas células apresentam características funcionais semelhantes às células β-pancreáticas em resposta a glicose e a outros secretagogos. Através de agregação espontânea e crescimento tridimensional, estas células formam as pseudoilhotas (PIs). A frutose-1,6-bisfosfato (FBP) é um açúcar bifosforilado, que apresenta duas estruturas anoméricas denominadas α e β furanose. Já são conhecidas algumas ações importantes da FBP, como: ação citoprotetora, antioxidante e anti-inflamatória. Com base no descrito, o objetivo deste estudo foi avaliar a possível ação citoprotetora da FBP sobre células MIN6, cultivadas em monocadas e como pseudoilhotas. Para tal, foram avaliados os efeitos do tratamento com diferentes concentrações (0,30 mM, 0,62 mM e 1,25 mM) de FBP sobre a viabilidade, proliferação e síntese de insulina em células MIN6. Também foram determinados os efeitos da FBP na formação, crescimento e viabilidade das PIs. MIN6 Os resultados mostraram, que em qualquer das doses testadas, a FBP aumentou a adesão das células MIN6. No entanto, os tratamentos com 0,62 e 1,25 mM de FBP provocaram uma inibição significativa da proliferação. A sintese de insulina foi detectada por imunocitoquímica e sua secreção basal estimulada por glicose determinada por ELISA. Como esperado, a formação e o crescimento de PIs é tempo dependente, tanto nas culturas controle como nas tratadas com FBP. Nas culturas tratadas com FBP, a formação de PIs maiores (150-300 μm) foi menor que nas culturas controle. A incorporação de iodeto de propídeo mostrou um aumento da porcentagem de células inviáveis nas culturas de PIs tratadas com 1,25 mM de FBP, sendo citotóxica nessa concentração. Embora ainda sejam necessários mais estudos para aprofundar o conhecimento da atividade citoprotetora da FBP em outros modelos celulares e em ilhotas pancreáticas, nossos resultados mostram que em monocamadas e PIs, da linhagem celular MIN6 utilizadas nos experimentos, que a FBP não apresentou atividade citoprotetora. / Diabetes mellitus type 1 (DM 1) is an organ-specific autoimmune syndrome characterized by the selective destruction of β cells that leads to cell death.The DM1 is the cause of more than 5% of all deaths in the population per year and there are few treatment strategies available. Cell lines are widely used in studies of DM1 in vitro model. The cell line derived from a mouse β insulinoma MIN6 is similar to the mouse islets. Studies of these cells exhibit functional characteristic similar to pancreatic β-cells in response to glucose and other secretagogues. Spontaneous aggregation and tridimensional growth those cells form the pseudoislets (PIs). Fructose-1,6-bisphosphate (FBP) is a biphosphorylated sugar with two anomeric forms designated α and β furanoses. Important actions of FBP as antioxidant, cytoprotective and anti-inflammatory. Based on the described, in this work, our objective is evaluate the cytoprotective effect of FBP on MIN6 cells in monolayer and pseudoislets agregate cells. The effects of FBP with different concentrations (0.30 mM, 0.62 mM and 1.25 mM) in MIN6 cells on the proliferation, viability and insulin synthesis. We also determined the effects of FBP in the formation, growth and viability of PIs. The results showed that all doses of FBP tested increased adhesion on MIN6 cells. However, the treatment with 0.62 and 1.25 mM of FBP causes a significant decrease in cell proliferation. Insulin synthesis detected by immunocytochemistry, basal and glucose-stimulated insulin secretion was determined by ELISA. As expected, PIs formation and growth is time dependent in the control cultures and treated with FBP. In cultures treated with FBP the formation of larger (150-300 μm) PIs was lower than in control cultures. Propidium iodide incorporation showed an increasing percentage of nonviable PIs cells in cultures treated with 1.25 mM of FBP, including cytotoxic. More studies are required to deepen understanding of the role of cytoprotective activity of FBP in other cell types and in pseudoislets, but our results indicate in cell line MIN6, monolayers and pseudoislets, that FBP did not show cytoprotective activity.

O diabetes mellitus tipo 1 (DM1) é uma síndrome autoimune órgão-específica caracterizada pela destruição seletiva de células β que leva à morte celular. A DM1 é a causa de mais de 5% do total de mortes na população por ano e são poucas as estratégias de tratamento disponíveis. As linhagens celulares, são amplamente utilizadas nos estudos da DM1 como um modelo in vitro. A linhagem celular derivada de insulinoma murino, chamada de MIN6, assemelha-se as ilhotas de camundongo. Sendo assim, pesquisadores comprovaram que estas células apresentam características funcionais semelhantes às células β-pancreáticas em resposta a glicose e a outros secretagogos. Através de agregação espontânea e crescimento tridimensional, estas células formam as pseudoilhotas (PIs). A frutose-1,6-bisfosfato (FBP) é um açúcar bifosforilado, que apresenta duas estruturas anoméricas denominadas α e β furanose. Já são conhecidas algumas ações importantes da FBP, como: ação citoprotetora, antioxidante e anti-inflamatória. Com base no descrito, o objetivo deste estudo foi avaliar a possível ação citoprotetora da FBP sobre células MIN6, cultivadas em monocadas e como pseudoilhotas. Para tal, foram avaliados os efeitos do tratamento com diferentes concentrações (0,30 mM, 0,62 mM e 1,25 mM) de FBP sobre a viabilidade, proliferação e síntese de insulina em células MIN6. Também foram determinados os efeitos da FBP na formação, crescimento e viabilidade das PIs. MIN6 Os resultados mostraram, que em qualquer das doses testadas, a FBP aumentou a adesão das células MIN6. No entanto, os tratamentos com 0,62 e 1,25 mM de FBP provocaram uma inibição significativa da proliferação. A sintese de insulina foi detectada por imunocitoquímica e sua secreção basal estimulada por glicose determinada por ELISA. Como esperado, a formação e o crescimento de PIs é tempo dependente, tanto nas culturas controle como nas tratadas com FBP. Nas culturas tratadas com FBP, a formação de PIs maiores (150-300 μm) foi menor que nas culturas controle. A incorporação de iodeto de propídeo mostrou um aumento da porcentagem de células inviáveis nas culturas de PIs tratadas com 1,25 mM de FBP, sendo citotóxica nessa concentração. Embora ainda sejam necessários mais estudos para aprofundar o conhecimento da atividade citoprotetora da FBP em outros modelos celulares e em ilhotas pancreáticas, nossos resultados mostram que em monocamadas e PIs, da linhagem celular MIN6 utilizadas nos experimentos, que a FBP não apresentou atividade citoprotetora. / Diabetes mellitus type 1 (DM 1) is an organ-specific autoimmune syndrome characterized by the selective destruction of β cells that leads to cell death.The DM1 is the cause of more than 5% of all deaths in the population per year and there are few treatment strategies available. Cell lines are widely used in studies of DM1 in vitro model. The cell line derived from a mouse β insulinoma MIN6 is similar to the mouse islets. Studies of these cells exhibit functional characteristic similar to pancreatic β-cells in response to glucose and other secretagogues. Spontaneous aggregation and tridimensional growth those cells form the pseudoislets (PIs). Fructose-1,6-bisphosphate (FBP) is a biphosphorylated sugar with two anomeric forms designated α and β furanoses. Important actions of FBP as antioxidant, cytoprotective and anti-inflammatory. Based on the described, in this work, our objective is evaluate the cytoprotective effect of FBP on MIN6 cells in monolayer and pseudoislets agregate cells. The effects of FBP with different concentrations (0.30 mM, 0.62 mM and 1.25 mM) in MIN6 cells on the proliferation, viability and insulin synthesis. We also determined the effects of FBP in the formation, growth and viability of PIs. The results showed that all doses of FBP tested increased adhesion on MIN6 cells. However, the treatment with 0.62 and 1.25 mM of FBP causes a significant decrease in cell proliferation. Insulin synthesis detected by immunocytochemistry, basal and glucose-stimulated insulin secretion was determined by ELISA. As expected, PIs formation and growth is time dependent in the control cultures and treated with FBP. In cultures treated with FBP the formation of larger (150-300 μm) PIs was lower than in control cultures. Propidium iodide incorporation showed an increasing percentage of nonviable PIs cells in cultures treated with 1.25 mM of FBP, including cytotoxic. More studies are required to deepen understanding of the role of cytoprotective activity of FBP in other cell types and in pseudoislets, but our results indicate in cell line MIN6, monolayers and pseudoislets, that FBP did not show cytoprotective activity.