O transplante de ilhotas microencapsuladas constitui uma alternativa terapêutica interessante para o Diabetes Mellitus tipo 1, permitindo um melhor controle glicêmico e eliminando a necessidade de imunossupressão. Entretanto, a manutenção a longo prazo da viabilidade das células-&#946; ainda é um desafio. No isolamento, a perda da matriz extracelular e as condições hipóxicas subsequentes afetam decisivamente a sobrevivência e funcionalidade das ilhotas. Objetivo Para diminuir o estresse sobre o enxerto, levando a um sucesso prolongado do transplante, propôs-se a adição de perfluorocarbono (PFC) ou laminina (LN), moléculas associadas respectivamente à oxigenação e interações célula-célula, ao biomaterial baseado em alginato, Biodritina, adequado ao encapsulamento celular. Metodologia Para testar a estabilidade das formulações PFC-Biodritina e LN-Biodritina, microcápsulas foram submetidas a diferentes estresses (rotacional, osmótico, temperatura e cultura) por 7 e 30 dias. A pureza do biomaterial foi avaliada pela coincubação com macrófagos murinos RAW264.7, por 3, 9 e 24h, quando a ativação dos macrófagos foi observada pela expressão gênica de IL- 1&#946; e TNF&#945;. Microcápsulas implantadas i.p. em camundongos foram recuperadas após 7 ou 30 dias, para análises de biocompatibilidade. A expressão de níveis de mRNA (bax, bad, bcl-2, bcl-XL, xiap, caspase 3, mcp1/ccl2, hsp70, ldh, insulina 1 e 2), proteínas (Bax, Bcl-XL e Xiap) e a atividade de Caspase3 foram avaliadas em ilhotas microencapsuladas com PFC- e LN-Biodritina, após cultura de 48h em condições de normóxia e hipóxia (<2% O2). Camundongos diabéticos foram transplantados com ilhotas encapsuladas nas diferentes formulações e os animais foram monitorados pelas variações de massa corporal, glicêmicas e pela funcionalidade do enxerto (TOTGs). As ilhotas foram recuperadas de animais normo ou hiperglicêmicos e uma análise de biocompatibilidade das cápsulas foi realizada, assim como a avaliação funcional das células-&#946;. Após o explante, a glicemia dos animais normoglicêmicos foi monitorada para se atestar a eficiência das ilhotas transplantadas. Resultados Microcápsulas de PFC- e LN-Biodritina são tão estáveis e biocompatíveis quanto as de Biodritina. Para ilhotas encapsuladas em ambos os materiais, em normóxia ou hipóxia, observou-se uma modulação gênica que sugere proteção contra apoptose. Adicionalmente, encontrou-se uma diminuição na expressão de genes indicadores de estresse (mcp1, hsp70). Uma diminuição nos níveis de mRNA de ldh foi vista para PFC-Biodritina, mas o oposto foi encontrado para LN-Biodritina. As diferenças encontradas na expressão proteica sugerem o mesmo padrão anti-apoptótico. Caspase3 não foi modulada por nenhum biomaterial. Nos experimentos de transplante, apenas LN-Biodritina levou reversão prolongada do diabetes, com 60% dos animais normoglicêmicos, 198 dias pós-cirurgia, comparado a 9% do grupo Biodritina. O TOTG demonstrou que camundongos transplantados com ilhotas encapsuladas secretaram mais insulina do que controles, 60 (LN-Biodritina) ou 100 (PFC- e LN-Biodritina) dias pós-cirurgia. O explante restabeleceu a hiperglicemia nos camundongos. Microcápsulas recuperadas de animais hiperglicêmicos apresentavam uma extensa adesão celular. Testes de secreção de insulina in vitro demonstraram que somente ilhotas do grupo normoglicêmico responderam às variações da concentração de glicose. Conclusão A adição de moléculas bioativas à Biodritina é capaz de diminuir o estresse em ilhotas isoladas e tem o potencial de melhorar a terapia pelo transplante de ilhotas. / Transplantation of microencapsulated islets represents an attractive therapeutical approach to treat type 1 Diabetes Mellitus, accounting for an improved glycemic control and the abolishment of immunosuppressive therapies. However, maintenance of long-term &#946;-cell viability remains a major problem. During islet isolation, the loss of extracellular matrix interactions and the hypoxic conditions thereafter dramatically affect &#946;-cell survival and function. Objective To lessen the burden of islet stress and achieve a better outcome in islet transplantation we tested the addition of perfluorocarbon (PFC) or laminin (LN), molecules associated respectively with oxygenation and cell-cell interaction, to Biodritin, an alginate-based material suitable for cell microencapsulation. Methodology To test the stability of PFC-Biodritin and LN-Biodritin composites, microcapsules were subjected to different stresses (rotational, osmotic, temperature and culture) for 7 and 30 days. To assess biomaterial purity microcapsules were co-incubated with RAW264.7 murine macrophage cell line for 3, 9 and 24h and macrophage activation was detected through mRNA levels of IL-1&#946; and TNF&#945;. Microcapsules were implanted i.p. in mice and retrieved after 7 or 30 days, for biocompatibility analyses. Gene expression at mRNA (bax, bad, bcl-2, bcl-XL, xiap, caspase 3, mcp1/ccl2, hsp70, ldh, insulin 1 and 2) and protein (Bax, Bcl-XL and Xiap) levels, together with Caspase3 activity, were evaluated in islets microencapsulated in PFC- or LN-Biodritin, upon culturing for 48h in normoxic or hypoxic (<2% O2) conditions. Diabetic mice were transplanted with PFC- or LN-Biodritin microencapsulated islets, followed by assessments of body weight, glycemia and graft function by oral glucose tolerance tests (OGTTs). Microencapsulated islets were retrieved from normoglycemic or hyperglycemic mice and biocompatibility analyses of the beads together with a functional assessment of the graft followed. After graft removal, normoglycemic animals had their glycemias monitored to attest the efficacy of the transplanted islets. Results PFC- and LN-Biodritin microcapsules were as stable and biocompatible as Biodritin. For both biomaterials in normoxia and hypoxia a modulation in gene expression was observed in islets associated with a protection against apoptosis. Also, a decreased expression of stress-related genes (mcp1, hsp70) was evidenced. ldh mRNA levels were down-regulated in PFC-Biodritin microencapsulated islets but upregulated in the presence of LN. Increased levels of insulin mRNA were observed. The differences seen in protein expression indicated the same anti-apoptotic pattern. Caspase3 activity was not different between groups. Concerning diabetes reversal experiments, only mice transplanted with LN-Biodritin microencapsulated islets presented a better outcome, with 60% remaining euglycemic at 198 days post-surgery, compared with 9% for the Biodritin group. OGTT showed that mice transplanted with encapsulated islets secreted more insulin than normal mice, 60 (LN-Biodritin) or 100 days (PFC- and LN-Biodritina) posttransplant. Hyperglycemia was achieved after the retrieval of microcapsules showing graft efficacy. Retrieved microcapsules revealed an extensive overgrowth in most beads from hyperglycemic mice. A static glucose stimulated insulin secretion test revealed that only islets from normoglycemic subjects were able to secrete insulin according to glucose concentration. Conclusion- The addition of bioactive molecules to Biodritin may lessen the stress of isolated islets and have the potential to improve islet transplantation therapy.

Diabetes mellitus tipo 1 resulta da produção insuficiente ou da ausência de insulina, decorrente da destruição de células &#946;, por mecanismo auto-imune. O tratamento deste tipo de diabetes consiste na administração subcutânea de insulina exógena. Recentemente, foi demonstrado que o transplante de ilhotas pancreáticas é capaz de tornar o portador de diabetes tipo 1 independente de insulina exógena. Apesar do sucesso alcançado, a necessidade permanente de imunossupressão é uma das principais barreiras para que o transplante de ilhotas possa ser realizado em número maior de pacientes. Assim, o desenvolvimento de novas metodologias que evitem a rejeição do enxerto, como o macro e o microencapsulamento de ilhotas, continua sendo crucial para o estabelecimento definitivo do transplante de ilhotas como opção terapêutica no tratamento de diabetes tipo 1. Neste trabalho, foi padronizado um modelo animal para avaliar, in vivo, a funcionalidade das ilhotas pancreáticas humanas isoladas e purificadas na Unidade de Ilhotas Pancreáticas Humanas do IQUSP. Ratos NIH nude foram tornados diabéticos através de injeção de estreptozotocina para o implante de ilhotas pancreáticas humanas nuas e microencapsuladas. As ilhotas foram microencapsuladas em Biodritina, um novo heteropolissacarídeo patenteado e cedido ao nosso laboratório, tendo sido possível padronizar a produção de microcápsulas uniformes e homogêneas, com tamanho médio entre 400&#181;m e 600 &#181;m. A reversão do diabetes ocorreu em 24% dos ratos nude transplantados com ilhotas pancreáticas humanas nuas. Por outro lado, não observamos reversão do diabetes quando ilhotas encapsuladas foram implantadas, apesar do teste de atividade funcional realizado in vitro ter demonstrado que elas continuam a secretar insulina e a responder ao estímulo com glicose após o encapsulamento. Para elucidar este efeito, cápsulas vazias foram implantadas em ratos nude e em ratos imunocompetentes, os quais desenvolveram processo inflamatório acompanhado de processo fibrótico no local do implante. Estudo imuno-histoquímico está sendo realizado para esclarecer a natureza e a intensidade destes processos. / Type 1 diabetes mellitus results from insufficient or absence of insulin production, as a consequence of destruction of pancreatic &#946; cells, by an auto-imune mechanism. Treatment for this type of diabetes consists of subcutaneous administration of exogenous insulin. Recently, it has been demonstrated that pancreatic islet cell transplantation is capable of rendering type I diabetic patients independent of exogenous insulin. However, in spite of the success achieved, permanent immunosuppression is still required, being the main barrier to expand this treatment to a large number of patients. Therefore, development of new technologies, such as islet macro and microencapsulation to avoid rejection of the tissue implanted, is still crucial for definitive establishment of islet transplantation as a therapeutic alternative for type I diabetes. In the present work, an animal model was established for in vivo evaluation of the functional ability of human pancreatic islets, which were isolated and purified at the Human Pancreatic Islet Unit of the University of São Paulo Chemistry Institute. Diabetes was induced in NIH nude rats through streptozotocin injection followed by implantation of naked or microencapsulated human pancreatic islets. Biodritin, a new and patented heteropolyssaccaride was used to microencapsulate the islets. The production of uniform and homogeneous microcapsules with diameters in the range of 400&#181;m e 600 &#181;m was successfully established. Reversion of diabetes occurred in 24% of the nude rats transplanted with human pancreatic islets. On the other hand, no reversion of diabetes was observed when encapsulated islets were implanted, although their functional activity in vitro indicated that they secreted insulin and responded to glucose stimulation upon encapsulation. In order to elucidate this effect, empty capsules were implanted in nude rat and in immunocompetent rats, both of which developed an inflammatory process accompanied by a fibrotic process in the site of the implant. Immunohistochemical studies are underway to address the nature and the intensity of these inflammatory processes.

INTRODUÇÃO: A punção aspirativa por agulha fina guiada por ecoendoscopia (PAAF-EE) é método consagrado para o diagnóstico de lesões sólidas de pâncreas. A aplicação de pressão negativa (PN) durante a PAAF-EE tem objetivo de manter o tecido junto à ponta cortante da agulha durante sua passagem através da lesão, resultando no desprendimento e retenção de células. A capilaridade (CP) é outra técnica que utiliza a retirada gradual do estilete durante a PAAF-EE e parece ser igualmente eficaz, além de evitar aspiração indesejada de hemácias e coágulos. OBJETIVO: Analisar o rendimento da ecopunção de lesões sólidas pancreáticas utilizando PN versus (vs) CP e os aspectos citológicos qualitativos e semiquantitativos da celularidade e contaminação por sangue dos grupos estudados. MÉTODO: No estudo, foram randomizados 50 pacientes com lesões sólidas de pâncreas para realização de PAAF-EE. Cada paciente foi submetido a quatro punções, intercalando as duas técnicas. A ordem das punções foi randomizada por computador. O grupo A (PN, CP, PN, CP) e o grupo B (CP, PN, CP, PN). RESULTADOS: As sensibilidade, especificidade e acurácia da PN vs CP foram 95,2% vs 92,3%; 100% vs 100%; 95,7% vs 93%, respectivamente. Quando foi considerada a associação das duas técnicas (PN+CP), os resultados da sensibilidade, especificidade e acurácia foram 95,6%, 100% e 96%. O valor preditivo positivo (VPP) foi alto para todas técnicas (100%) e os valores preditivos negativos (VPN) para PN, CP e associação dos métodos foram de 66,7% vs 57,1% vs 66,7%, respectivamente. Não houve diferença estatística no rendimento diagnóstico entre a PN e CP: 88% vs 80% (p=0,344), entretanto as técnicas somadas (PN+CP) foi superior à CP isolada: 94% vs 80% (p=0,016). A avaliação citológica qualitativa e semi-quantitativa de celularidade e contaminação por sangue no esfregaço e emblocado pelas técnicas de PN e CP não apresentou diferença estatística (p>0,05). CONCLUSÃO: O rendimento diagnóstico da PAAF-EE pela técnica de PN versus CP de massas sólidas de pâncreas não apresenta diferença estatística, entretanto a utilização das técnicas combinadas é superior, particularmente em relação à CP isolada. A celularidade e contaminação por sangue é semelhante independente da técnica utilizada (PN ou CP) ou do tipo de preparação citológica (esfregaço ou emblocado) / BACKGROUND: Endoscopic ultrasound fine needle aspiration (EUS-FNA) is an established diagnostic method for solid pancreatic masses. Application of negative pressure (NP) during EUS-FNA has the purpose of holding tissue against the cutting edge of the needle as it is moved through the lesion leading to cell detachment and drawing them up. Capillary (CP) sampling is another technique that removes the needle stylet gradually and continuously during the EUS-FNA and seems to have comparable results with less blood and clot aspiration. AIM: Analyze diagnostic yield of EUS-FNA of pancreatic solid mass using NP versus CP and evaluate cytological qualitative and semi-quantitative features of cellularity and blood contamination of each group. METHOD: A total of 50 patients were randomized for NP or CP EUSFNA with a standard 22G needle. Each patient had four passes using NP and CP in an alternate fashion. Computer randomization generated two groups. Group A (NP, CP, NP, CP) and group B (CP, NP, CP, NP). RESULTS: Diagnostic yield of NP versus CP had no statistical difference (p=0.344). Both techniques (NP+CP) was superior to CP alone (p=0.016), but not to NP alone (p=0.25). Sensitivity, specificity and accuracy of NP vs CP were 95.2% vs 92.3%; 100% vs 100%; 95.7% vs 93%, respectively. Results for sensitivity, specificity and accuracy of both NP+CP were 95.6%, 100% and 96%. Positive predictive value was high for all techniques (100%) and Negative predictive value for NP, CP and both techniques were 66.7%, 57.1% and 66.7%, respectively. NP and CP smears and cell blocks had no statistical differences in qualitative and semi-quantitative citological evaluation for cellularity and bloodiness (p > 0.05). CONCLUSIONS: NP versus CP in EUS-FNA of solid pancreatic mass yielded similar overall outcomes in terms of diagnostic performance, however the combination of both techniques is superior, particularly compared to CP alone. Cellularity and bloodiness are equivalent no matter which technique (NP or CP) or type of cytological preparation (smear or cell block) is used

Os efeitos do treinamento aeróbio moderado sobre a viabilidade celular e a GSIS das ilhotas pancreáticas foram investigados em camundongos C57BL/6 alimentados com dieta rica em lipídios (60%) e sacarose (20%) (HFDS). Os grupos foram: HFDS, dieta controle (C), HFDS treinado (HFDSTR), controle treinado (CTR). Após 8 semanas, houve aumentada massa corporal e adiposidade e diminuída tolerância à glicose e sensibilidade à insulina no HFDS; tais efeitos foram atenuados em HFDSTR. Houve menor percentual de células viáveis e prejudicada GSIS no HFDS do que no HFDSTR e C. As expressões do GLUT2 e da CuZn superóxido dismutase-1 (SOD1) foram diminuídas em HFDS, mas não no HFDSTR. As respostas observadas nas ilhotas do grupo HFDSTR foram semelhantes ao grupo C. O treinamento aeróbio de 8 semanas preveniu os efeitos deletérios da HFDS sobre a sensibilidade à insulina, viabilidade celular e GSIS e manteve o conteúdo enzimático antioxidante endógeno, sugerindo que o treinamento aeróbio possa ser benéfico na prevenção dos efeitos deletérios de uma HFDS. / This study investigated the aerobic training effects on GSIS and pancreatic islet cellular viability in C57BL/6 mice fed a high fat (60%) and sucrose (20%) diet (HFDS). The groups were: HFDS, control diet (C), HFDS + training (HFDSTR) and control trained (CTR). After 8 weeks the HFDS significantly increased body mass and adiposity, decreased glucose tolerance and insulin sensitivity, and impaired GSIS and cellular viability; these effects were attenuated in HFDSTR. There were less viable pancreatic islets cells and impaired GSIS in HFDS than in HFDSTR and C. The decreased GLUT 2 and CuZn-superoxide dismutase 1 (SOD1) protein expression in HFDS were increased in HFDSTR. Most pancreatic islet responses were similar between HFDSTR and C. Eight weeks aerobic training prevented deleterious effects of HFDS on insulin sensitivity, cellular viability and GSIS, and maintained endogenous antioxidant enzyme content, thus suggesting that aerobic training may be beneficial to prevent adverse metabolic effects associated with westernized diet consuming.

O depósito de amilina é um achado histopatológico frequente em pacientes portadores de diabetes mellitus tipo 2 (DM 2) e parece estar relacionado à disfunção da célula beta pancreática característica desta doença. Um estudo previamente desenvolvido em nosso laboratório verificou que oligômeros de amilina humana provocam diminuição na expressão do mRNA do gene que codifica o receptor do hormônio incretínico peptídeo insulinotrópico dependente de glicose (Gipr) e aumento do índice de apoptose em ilhotas pancreáticas de rato mantidas em cultura. Considerando o importante papel do depósito amilóide e das incretinas na fisiopatologia do DM 2, os objetivos deste trabalho foram investigar (1) o efeito da amilina humana sobre a expressão dos receptores de incretinas e (2) a modulação de seu efeito tóxico por outras condições concomitantes presentes no DM, como a lipotoxicidade e os produtos finais de glicação avançada (AGEs). Para isto, foi realizada a avaliação da expressão do mRNA dos genes Gipr e Glp1r (receptor do peptídeo semelhante ao glucagon) por PCR em tempo real em ilhotas expostas apenas aos oligômeros de amilina humana (10 M) por 4 e 8 h e em ilhotas expostas aos oligômeros e ao palmitato (0,5 mM) por 24 e 48 h; avaliação da expressão das proteínas GIPR e GLP1R por Western blot em ilhotas tratadas com oligômeros de amilina por 12 h; e avaliação do índice de apoptose pela quantificação da atividade de caspase 3 em ilhotas tratadas com oligômeros de amilina isoladamente, ou na presença de palmitato (0,5mM) por 48 h ou 5 mg/ml de albumina glicada (AlbGAD) por 72 h. A amilina não provocou alteração na expressão dos genes Gipr e Glp1r após 4 h de exposição. Após 8 e 24 h de tratamento, os oligômeros modularam negativamente a expressão destes genes. Entretanto, o tratamento das ilhotas com amilina por 48 h resultou no aumento da expressão do mRNA dos receptores de incretinas. O tratamento simultâneo com palmitato não alterou o efeito modulatório da amilina sobre a expressão dos genes Gipr e Glp1r após 24 e 48 h. A exposição das ilhotas aos oligômeros de amilina por 12 h não causou alteração na expressão das proteínas GIPR e GLP1R. A lipotoxicidade e a albumina glicada não aumentaram o efeito pró-apoptótico da amilina sobre as ilhotas pancreáticas. Em conclusão, a redução na expressão gênica dos receptores de incretinas em ilhotas pancreáticas de rato expostas aos oligômeros de amilina, que poderia indicar um mecanismo adicional pelo qual a amilina exerceria seu efeito deletério sobre células beta, diminuindo o efeito insulinotrópico induzido pelas incretinas em pacientes com DM 2, não foi constatada em relação à expressão protéica de GIPR e GLP1R no período de tempo estudado. O aumento na expressão do mRNA destes receptores provocado pela amilina após 48 horas de incubação poderia ser um mecanismo de compensação das células frente aos efeitos tóxicos dos oligômeros de amilina. O efeito próapoptótico da amilina humana sobre as células beta não parece ser potencializado pela lipotoxicidade ou por AGEs / The amyloid deposit is a common histopathological feature in patients with type 2 diabetes mellitus (T2DM) and it seems to be related to the pancreatic beta cell dysfunction characteristic of this disease. A study previously developed in our laboratory found that human amylin oligomers decrease mRNA expression of the glucose-dependent insulinotropic polypeptide receptor (Gipr) and increase apoptosis rate in rat pancreatic islets maintained in culture. Considering the important role of the amyloid deposition and of incretins in the pathophysiology of T2DM, the aims of the present study were to investigate (1) the effect of human amylin on the expression of incretin receptors and (2) the modulation of amylin toxicity by other concomitant conditions present in T2DM, as lipotoxicity and advanced glycation end products (AGEs). The evaluation of mRNA expression of Gipr and Glp1r (glucagonlike peptide -1 receptor) was performed by real time PCR in islets exposed only to human amylin oligomers (10 M) for 4 and 8 h, and in islets exposed to human amylin and palmitate (0,5 mM) for 24 and 48 h; GIPR and GLP1R protein expression was assessed by Western blot in islets treated with amylin oligomers by 12 h; apoptosis rate was evaluated by measuring caspase 3 activity in islets treated with amylin alone or combined to palmitate (0,5 mM) for 48 h or 5 mg/mL of glycated albumin (AlbGAD) for 72 h. Amylin did not affect the expression of Gipr and Glp1r mRNA following 4 h of exposure. Eight and 24 h after treatment, amylin negatively modulated the expression of these genes. However, treatment of the islets for 48 h with amylin elicited an increase in mRNA expression of both incretin receptors. The simultaneous treatment with palmitate did not change the effects of amylin on the expression of Gipr and Glp1r mRNA after 24 and 48 h. Exposure of islets to amylin for 12 h caused no change in GIPR and GLP1R protein expression. Lipotoxocity and glycated albumin did not increase the pro-apoptotic effect of amylin on pancreatic islets. In conclusion, the reduction in mRNA expression of the incretin receptors on rat pancreatic islets exposed to amylin, which could indicate an additional mechanism whereby amylin exert its deleterious effect on beta cells, reducing the insulinotropic effects of incretins in patients with T2DM was not confirm regarding GIPR and GLP1R protein expression at the time period studied. The increased mRNA expression of these receptors caused by amylin after 48 h of incubation could be a compensation mechanism against the toxic effects of amylin oligomers. The pro-apoptotic effect of amylin on human beta cells does not appear to be potentiated by lipotoxicity or by advanced glycation end products

O Diabetes mellitus (DM) do tipo 1 é uma doença causada pela destruição, por mecanismo auto-imune, das células beta das ilhotas pancreáticas, produtoras de insulina. O tratamento convencional da doença é realizado por meio de injeções diárias de insulina exógena. O transplante de ilhotas pancreáticas inclui-se, atualmente, como uma das alternativas terapêuticas à insulinoterapia. Entretanto, para atingir a insulino-independência, é necessário transplantar um grande número de ilhotas por paciente. O conhecimento do mecanismo de proliferação das células beta pode possibilitar a realização do transplante a partir da expansão celular ex vivo. A glicose é um dos principais indutores da proliferação de células beta. Neste trabalho, foi estabelecida e executada a tecnologia de isolamento e purificação de ilhotas pancreáticas humanas, visando sua estimulação com glicose. Para identificar genes regulados por glicose nestas ilhotas, foi utilizada a técnica de hibridização subtrativa SSH, associada ao rastreamento da biblioteca através de macroarranjos de DNA. Num primeiro rastreamento, foram identificados dois fragmentos gênicos induzidos pela glicose. Um destes apresentou homologia com uma proteína hipotética humana de função desconhecida e o segundo com o receptor de polipetídeo pancreático. Este trabalho permitiu a identificação de novos genes regulados pela glicose em ilhotas pancreáticas humanas, os quais podem estar relacionados à proliferação celular deste tecido. / Type 1 Diabetes mellitus (T1DM) is caused by autoimmune destruction of the insulin-producing pancreatic islet b-cells. Treatment is generally approached by daily subcutaneous injections of exogenous insulin. Nowadays, pancreatic islet transplantation is considered as an effective alternative treatment to insulin therapy. However, in order to reach insulin-independence, a large number of islets is required for each patient. Knowledge of the mechanisms regulating islet b-cell proliferation may allow ex-vivo b-cell expansion prior to transplant. Glucose is considered one of the main inducers of islet b-cells proliferation. We established and executed the technology of human islet isolation and purification. The islets were then stimulated in culture with glucose. In order to identify glucose-regulated genes in cultured human islets, we utilized the suppression subtractive hybridization (SSH) method, followed by cDNA library screening by DNA macroarrays. Preliminary screening allowed us to isolate two cDNAs displaying glucose regulation, one of which is similar to a human hypothetical protein of unknown function and the other shows similarity to the pancreatic polypeptide receptor. This work allowed identification of glucose-regulated genes in human pancreatic islets, which may be related to cell proliferation in this tissue.

Made available in DSpace on 2017-07-21T19:59:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paulo Vinicius Svidnicki.pdf: 2816065 bytes, checksum: 084b306674252355ae49539418bbb41e (MD5) Previous issue date: 2013-02-27 / Metabolic syndrome is characterized by the presence of some risk factors that occur simultaneously in obese subjects, such as Type 2 diabetes mellitus, dyslipidemia and hypertension. GLP-1 is an important incretin that stimulates insulin secretion. Adipose tissue is considered an active complex and endocrine tissue, which secretes factors, termed adipokines, which by means of a dynamic signaling pathways involved in important biological energy balance, nutrient metabolism and immune system. Studies indicate that regular physical activity is related to the prevention and treatment of obesity. This study evaluated the effects of exercise training on the expression of adipokines collected following visceral adipose tissue: adiponectin, TNF alpha, PPAR gamma and PPAR alpha. In addition, we evaluated the expression of GLP-1 in the distal ileum and the insulinotropic action of this incretin in the pancreatic islets. The animal model used in this study were obese mice treated with monosodium glutamate (MSG) during the neonatal period, causing the animals to develop obesity in adulthood. The animals were divided into four groups: sedentary MSG, MSG exercised, sedentary controls, and controls exercised. Animals of exercise groups were submitted to swimming. At 90 days, the animals were sacrificed, biometric and biochemical parameters were analyzed pancreatic islets were isolated and sections of mesenteric fat and distal ileum assays were stored for qRT-PCR (Quantitative Real-Time Polymerase Chain Reaction) and immunohistochemistry. Our data show that regular physical activity and early improves obesity-related pathologies presented by MSG-obese mice. Exercised animals showed a decrease in adipocyte hypertrophy, leading to a change in the expression of adiponectin and PPAR alpha, which may have contributed to an improvement in energy homeostasis in these animals, however it has been shown that exercise does not correct completely the inflammatory profile in this obesity model. For the first time, demonstrated that exercise showed no direct action on the potentiation of insulin by GLP-1 stimulated by pre-prandial glucose, and no increase in the expression of incretin in exercised animals. Physical training reduced these parameters in animals only in mice CON-EXE. Regardless of the condition (fasting or glucose) and activity (exercised or sedentary) MSG treatment had no effect on expression of GLP-1 in the ileum. The swimming induced a reduction in the accumulation of adipose tissue and preserved glucose homeostasis in obese MSG rats, most likely by directly modulating the insulinotropic action of GLP-1 or its response in the pancreatic islets. Physical training inhibited the action of GLP-1 in the presence of low concentrations of glucose. However, physical training was able to restore the insulinotropic action of GLP-1 in the presence of high glucose concentration in MSG obese mice. / A síndrome metabólica é caracterizada pela presença de alguns fatores de risco que ocorrem simultaneamente em indivíduos obesos, tais como Diabetes mellitus tipo 2, dislipidemias e hipertensão arterial. O GLP-1 é uma importante incretina que que pode melhorar o rendimento das células beta pancreáticas. O tecido adiposo é considerado um tecido endócrino complexo e ativo, o qual secreta fatores, denominados adipocinas, que por meio de um sistema dinâmico de sinalização participam de vias biológicas importantes no balanço energético, metabolismo de nutrientes e sistema imune. Estudos indicam que a prática regular de atividade física tem relação com a prevenção e tratamento da obesidade. Assim, este trabalho avaliou os efeitos do treinamento físico na expressão das seguintes adipocinas coletadas de tecido adiposo visceral: adiponectina, TNF alfa, PPAR gama e PPAR alfa. Além disso, foi avaliada a expressão de GLP-1 de íleo distal, bem como a ação insulinotrópica desta incretina nas ilhotas pancreáticas. O modelo animal de obesidade utilizado neste trabalho foram ratos tratados com glutamato monossódico (MSG) durante o período neonatal, levando os animais a desenvolver obesidade na vida adulta. Os animais foram divididos em quatro grupos: MSG sedentários, MSG exercitados, controles sedentários e, controles exercitados. Animais dos grupos exercitados foram submetidos à natação. Aos 90 dias, os animais foram sacrificados, parâmetros bioquímicos e biométricos foram analisados, as ilhotas pancreáticas foram isoladas e secções da gordura mesentérica e do íleo distal foram armazenadas para ensaios de qRT-PCR (Quantitative Real-Time polímerase Chain reaction) e imunohistoquímica. Nossos dados mostram que a prática regular e precoce de atividade física melhora os quadros patológicos relacionados à obesidade apresentada pelos ratos MSG obesos. Os animais exercitados apresentaram uma diminuição da hipertrofia dos adipócitos, levando a uma alteração da expressão de adiponectina e do PPAR alfa, o que pode ter contribuído para uma melhora da homeostase energética nestes animais, entretanto foi demonstrado que o exercício não corrige completamente o perfil inflamatório neste modelo de obesidade. Pela primeira vez, foi demonstrado que o exercício não apresentou ação direta na potencialização da insulina pelo GLP-1, estimulada por níveis pré-prandiais de glicose, bem como não houve aumento na expressão desta incretina nos animais exercitados. O treinamento físico reduziu estes parâmetros apenas nos animais nos ratos CON-EXE. Independentemente da condição (jejum ou glicose) e atividade (exercitados ou sedentários), o tratamento com MSG não teve efeito na expressão de GLP-1 no íleo. A natação induziu uma redução no acúmulo de tecido adiposo e preservou a homeostase glicêmica em ratos MSG obesos, mais provavelmente por modular diretamente a ação insulinotrópica do GLP-1 ou sua resposta nas ilhotas pancreáticas. O treinamento físico inibiu a ação do GLP-1 na presença de menor concentração de glicose. Porém, o treinamento físico foi capaz de restaurar a ação insulinotrópica do GLP-1 na presença de alta concentração de glicose nos ratos MSG obesos.

A perda da função das células beta acelera a deterioração do controle metabólico em pessoas com diabetes tipo 2. Além da lipo- e da glicotoxicidade, os AGEs parecem contribuir para esse processo, promovendo a apoptose das ilhotas pancreáticas. Em outros tecidos, os AGEs interagem com seu receptor específico (RAGE), produzindo espécies reativas de oxigênio (ROS) e ativando o NF-kB. Para investigar o efeito temporal dos AGEs sobre a apoptose de ilhotas, bem como o potencial de compostos antioxidantes para diminuir danos causados pelos AGEs, ilhotas pancreáticas de ratos foram tratadas durante 24, 48, 72, 96 e 120 h com AGEs gerados a partir de co-incubação de albumina de soro bovino (BSA) com Dgliceraldeído (GAD, 5 mg/mL) ou tampão fostato (controle). A apoptose foi avaliada pela quantificação do DNA fragmentado (ELISA), atividade de caspase 3 e detecção da permeabilidade da membrana mitocondrial (MitoProbe JC-1). O estresse oxidativo foi avaliado pela detecção de espécies de oxigênio (Image-iT LIVE Green) e a atividade da NADPH oxidase foi mensurada pelo método de quimioluminescência da lucigenina. A expressão dos genes Bax, Bcl2 e Nfkb1 foi avaliada por reação em cadeia da polimerase quantitativa após transcrição reversa (RT-qPCR). Em um dos tempos em que foi detectado o aumento da apoptose, o efeito de dois compostos antioxidantes foi avaliado: benfotiamina (350 M), uma vitamina B1 lipossolúvel, e Mito Q (1 M), um derivado da ubiquinona com alvo seletivo para a mitocôndria. Em 24 e 48 h, os AGES promoveram um aumento do índice de apoptose em relação ao controle, concomitantemente com o aumento na expresssão do gene Bcl2 (gene anti-apoptótico) e uma redução na expressão do gene Nfkb1. Em contraste, após 72, 96 h e 120 h, os AGEs promoveram um aumento do índice de apoptose em comparação com a condição de controle, concomitantemente com uma diminuição na expressão do gene Bcl2 e um aumento na expressão do gene Nfkb1. Em 24 h, os AGEs promoveram uma diminuição do conteúdo de ROS nas ilhotas, enquanto que nos tempos de 48 e 72 h, os AGEs promoveram um efeito oposto. A benfotiamina e o Mito Q foram capazes de diminuir o índice de apoptose e o estresse oxidativo de ilhotas expostas aos AGEs por 72 h. Em conclusão, os AGEs exerceram um duplo efeito em cultura de ilhotas pancreáticas, sendo de proteção contra a apoptose após exposição curta, mas pró-apoptótica após exposição prolongada. O Mito Q e e a benfotiamina merecem ser adicionalmente estudados como drogas com o potencial de oferecer proteção às ilhotas pancreáticas em condições de hiperglicemia crônica / Loss of beta cell function hastens the deterioration of metabolic control in people with type 2 diabetes. Besides lipo- and glucotoxicity, AGEs seem to contribute to this process by promoting islet apoptosis. In other tissues, AGEs interact with their specific receptors (RAGE) and elicit reactive oxygen species (ROS) generation and NF-kB activation. In order to investigate the temporal effect of AGEs on islet apoptosis as well as the potential of antioxidant compounds to decrease islet damage caused by AGEs, rat pancreatic islets were treated for 24, 48, 72, 96 and 120 h with either AGEs generated from co-incubation of bovine serum albumin (BSA) with D-glyceraldehyde (GAD, 5 mg/mL) or phosphate-buffered saline (PBS, control). Apoptosis was evaluated by quantification of DNA fragmentation (ELISA), caspase-3 enzyme activity and detection of mitochondrial permeability transition (MitoProbe JC-1). Oxidative stress was evaluated by oxygen species detection (Image-iT LIVE Green) and the activity of NADPH oxidase was measured by the lucigenin-enhanced chemiluminescence method. The expression of the genes Bax, Bcl2 and Nfkb1 was evaluated by reverse transcription real-time quantitative polymerase chain reaction (RT-qPCR). In one of the time points at which increased apoptosis was detected, the effect of two antioxidant compounds was evaluated: benfotiamine (350 M), a liposoluble vitamin B1, and Mito Q (1 M), a derivative of ubiquinone targeted to mitochondria. In 24 and 48 h, AGEs elicited a significant decrease in the apoptosis rate in comparison to the control condition concomitantly with a significant increase in the RNA expression of the antiapoptotic gene Bcl2 and a significant decrease in the Nfkb1 RNA expression. In contrast, after 72 and 96 h, AGEs promoted a significant increase in the apoptosis rate in comparison to the control condition concomitantly with a significant decrease in Bcl2 RNA expression and a significant increase in Nfkb1 RNA expression. In 24 h, AGEs elicited a significant decrease in the islet content of ROS while after 48 and 72 h, AGEs promoted an opposite effect. Benfotiamine and Mito Q were able to decrease the apoptosis rate and the ROS content in islets exposed to AGEs for 72 h. In conclusion, AGEs exerted a dual effect in cultured pancreatic islets, being protective against apoptosis after short exposition but proapoptotic after prolonged exposition. Mito Q and benfotiamine deserve further evaluation as drugs that could offer islet protection in conditions of chronic hyperglycemia

A pesar de la abundancia de estudios realizados sobre el papel de las células acinares en las patologías exocrinas del páncreas (i.e. pancreatitis y cáncer), el estudio de las modificaciones producidas durante la diferenciación acinar en dichas patologías, se ha visto limitado por la escasez de modelos celulares no tumorales. Resultados previos de nuestro laboratorio, muestran que las células mES (células madre embrionarias de ratón )- pluripotentes y con la capacidad para generar tipos celulares especializados- pueden desarrollar un fenotipo acinar in vitro. Los objetivos de esta tesis han sido aumentar el contenido de enzimas digestivos así como las propiedades funcionales de las células generadas. Para ello se sobreexpresaron de forma estable p48, RBPJL y Mist1en células madre por transducción lentiviral de estos genes. Obtuvimos, gracias a una estrategia de infección en múltiples etapas, líneas celulares transgénicas mES que expresaban de forma constitutiva RBPJL y/o Mist1. La superimposición de la expresión de p48 por infección lentiviral en células en proceso de diferenciación dio lugar a una fuerte expresión de enzimas digestivos, con un patrón de regulación similar al que acontece in vivo durante el desarrollo pancreático. En esta inducción, tanto p48 como RPBJL son indispensables. Por otro lado, hemos mostrado un aumento elevado en la producción de varios componentes de la maquinaria secretota dependiente de Mist1. Además, hay que hacer notar ,que las células p48/RBPJL/Mist1 exhiben una regulada-secreción en respuesta a los secretagogos acinares y una mejor actividad de que la línea celular acinar 266-6. La expresión combinada de genes clave implicados en el desarrollo pancreático en células ES es un prometedor abordaje que nos llevará a una comprensión de los sutiles procesos del desarrollo exocrino pancreático. / Despite known involvement of acinar cells in pancreatic exocrine pathologies (i.e pancreatitis and pancreatic cancer), the lack of normal cell-based models has limited the study of the alterations that occur in the acinar differentiation program. Our previous data showed that mES (murine embryonic stem) cells, which are pluripotent and have the ability to generate specialized cell types, can acquire an acinar phenotype in vitro. The aim of this work was to increase the digestive enzyme content of the generated cells as well as their functional properties based on stable overexpression of p48, RBPJL and Mist1 by lentiviral gene transduction. Thus, we engineered transgenic mES cell lines constitutively expressing RBPJL and/or Mist1 using a multi-step infection strategy. The superimposition of p48 expression by lentiviral infection of differentiating cells resulted in a strong expression of digestive enzymes, with a pattern of regulation similar to what occurs in vivo during pancreatic development. In this induction, both p48 and RPBJL are indispensable. On the other hand, we showed a high increase in the production of several components of the secretory machinery which was dependent of Mist1. Importantly, p48/RBPJL/Mist1 cells exhibited a regulated-secretory in response to acinar secretagogues and a better secretion activity than the 266-6 acinar cell line. Combined expression of key genes involved in pancreatic development in ES cells may be a promising approach to better understand subtle steps of pancreatic exocrine development.

A dieta hiperlipídica (high-fat, HF) materna durante a gestação e/ou lactação aumenta a susceptibilidade da prole para o desenvolvimento de doenças crônicas na fase adulta. Verificar a hipótese que a ingestão materna de dieta HF nos períodos críticos de desenvolvimento (gestação e/ou lactação) predispõe à doença não alcoólica do fígado gorduroso e alterações pancreáticas e no tecido adiposo de camundongos machos adultos. Camundongos C57BL/6 fêmeas receberam durante a gestação e/ou lactação dieta padrão (standard chow, SC) ou HF. Filhotes machos foram divididos em cinco grupos: SC provenientes de mães SC; G provenientes de mães HF durante a gestação; L provenientes de mães HF durante a lactação; GL/HF provenientes de mães HF durante a gestação/lactação, mantendo a mesma dieta HF no período pós-natal (do desmame aos 3 meses deidade); GL provenientes de mães HF durante a gestação/lactação trocando a dieta para SC no período pós-natal (do desmame aos 3 meses deidade). Foi analisada ao longo do experimento a massa corporal da prole. No sacrifício (3 meses), o fígado, o pâncreas e a gordura epididimária foram removidos, pesados e processados e o sangue foi coletado para análise bioquímica. Ao nascimento e ao desmame, filhotes GL/HF foram mais pesados (+6% e +44%, p<0,05, respectivamente) que os filhotes SC. Os filhotes G apresentaram resistência à insulina e menor expressão do transportador de glicose no fígado (GLUT-2). A esteatose hepática foi observada nos grupos G, L, GL e principalmente nos filhotes do grupo GL/HF. A expressão hepática da proteína ligante de elementos regulatórios de esteróis (SREBP-1c) estava aumentada nos filhotes G, GL e GL/HF. Os filhotes G, GL e GL/HF apresentaram hipertrofia da ilhota pancreática e dos adipócitos quando comparados com o grupo SC. O consumo de dieta HF durante a gestação mostra-se ser o período mais prejudicial para os filhotes adultos de camundongos. A programação metabólica por dieta HF leva ao remodelamento adverso do fígado, do pâncreas e do tecido adiposo / Maternal high-fat diet (HF) during gestation and/or lactation period increases the susceptibility to development of chronic disease in offspring adult life. This work aimed to verify the hypothesis that maternal intake of high-fat diet in critical periods of pregnancy and/or suckling period predisposes to non alcoholic fatty liver disease, pancreatic and adipose tissue alterations in adulthood mice offspring. C57BL/6 female mice were fed, during gestation and/or lactation phases, with standard chow (SC) or HF diet. Male pups were divided into 5 groups: SC- from SC fed dam; G- from HF fed dam during gestation period; L- from HF fed dam during lactation period; GL- from HF fed dam during gestation and lactation periods and GL/HF- from HF fed dam during gestation and lactation, maintaining HF diet from post-weaning to adulthood. We analyzed body mass in all experiment, and at the euthanasia (3 mo-old), liver, pancreas and adipose tissue were removed, weighted and embedded. Blood was collected to biochemical analyses. At birth and at weaning, GL/HF pups were heavier than SC pups (+6% and +44%, p<0.05, respectively). G offspring showed insulin resistance and lower glucose transporter-2 expression (GLUT-2). Hepatic steatosis was present in G, L, GL and mainly in GL/HF offspring. Sterol regulatory element-binding protein-1c (SREBP-1c) expression was higher in G, GL and GL/HF offspring. It is important to mention that pancreatic islet hypertrophy and adipocyte hypertrophy were affected in G, GL and GL/HF offspring in comparison to SC. HF diet administration during gestation period is worse than lactation period. Furthermore, this type of programming by HF predisposes to adverse remodeling in liver, pancreas and adipose tissue in adult mice offspring