A reposição de ilhotas pancreáticas é uma forma eficaz de se restabelecer a homeostase glicêmica em pacientes com diabetes mellitus tipo 1 com controle metabólico instável (“DM1 lábil”). Entretanto, ao longo do processo de isolamento, a partir do pâncreas do doador em morte encefálica (ME) e posterior enxerto no receptor, perdas importantes, tanto no número quanto na qualidade das ilhotas, limitam a eficácia do procedimento de transplante. Frequentemente, transplantes sequenciais de dois ou até três pâncreas são necessários para se atingir a independência de insulina exógena. Mesmo que centros transplantadores já reportem boas taxas de sucesso, utilizando apenas um doador por paciente, a escassez de doadores ainda é um forte limitador dessa terapêutica, dificultando a adoção da reposição de ilhotas como prática clínica de rotina para o tratamento de pacientes com DM1 lábil. Entre os fatores responsáveis pela perda das ilhotas, pode-se destacar o intenso estresse inflamatório produzido pela ME do doador. Semelhantemente ao que ocorre com ilhotas pancreáticas, estudos clínicos e experimentais evidenciam que a ME induz danos teciduais irreversíveis em vários outros órgãos e tecidos destinados a transplante, tais como o coração, pulmões, rins e fígado. Órgãos provenientes de doadores vivos, em geral, resultam em desfechos pós-transplante mais favoráveis quando comparados às taxas de sucesso obtidas com órgãos derivados de doadores cadavéricos. Estudos recentes demonstram que a Exendin-4, um análogo do glucagon-like peptide-1 (GLP-1), possui propriedades anti-inflamatórias, pró-proliferativas e de redução da apoptose de células β pancreáticas. Interessantemente, esse mesmo análogo também apresentou efeitos protetores em diversos modelos animais de doenças hepáticas. Sendo assim, nós hipotetizamos que a administração dessa droga a doadores cadavéricos poderia amenizar os danos causados pela ME nas ilhotas pancreáticas e no tecido hepático, preservando a qualidade desses tecidos para uso em transplantes. A fim de testar a hipótese sugerida, desenvolveram-se dois estudos em modelo murino de ME. A administração de Exendin-4 a animais com ME foi avaliada em relação a diversos parâmetros de dano e qualidade teciduais, além de marcadores inflamatórios e expressão gênica de genes ligados a inflamação e estresse. Grupos de animais que não sofreram ME ou que sofreram ME mas não receberam a droga foram utilizados como controles nesses experimentos. Os resultados gerados indicam que a administração de Exendin-4 a ratos em ME melhora a viabilidade e a função de ilhotas pancreáticas isoladas. Isso foi acompanhado por uma redução na expressão gênica da citocina pró-inflamatória Interleukin-1 beta (Il1b) no tecido pancreático. Além disso, o tratamento com Exendin-4 também modulou a expressão de genes que codificam para proteínas de controle do estresse oxidativo celular, a superoxide dismutase-2 (Sod2) e a uncoupling protein-2 (Ucp2). Genes relacionados ao estresse do retículo endoplasmático, C/EBP Homologous Protein (Chop) e Heat Shock 70kDa Protein 5 (Hspa5), também conhecido como immunoglobulin heavy-chain binding protein (BiP), tiveram suas expressões reduzidas em ilhotas isoladas de animais tratados. Recentemente, tem sido demonstrado que o estresse do retículo endoplasmático participa no mecanismo de morte celular da célula β induzida por citocinas. Assim, nós sugerimos que o efeito protetor da Exendin-4 contra os danos causados pela ME provavelmente se dê através de uma diminuição da inflamação e do estresse oxidativo no ambiente pancreático, o que se traduz em uma menor ativação do estresse do retículo endoplasmático na célula β, consequentemente, reduzindo a morte celular nas ilhotas isoladas. Em ressonância com os efeitos benéficos observados nas ilhotas, animais tratados também apresentaram níveis reduzidos de marcadores de dano hepático circulantes, além de uma diminuição significativa nas taxas de apoptose no tecido hepático. Os resultados aqui apresentados, portanto, sugerem que a administração de Exendin-4 a doadores cadavéricos de múltiplos órgãos tem o potencial para minimizar os efeitos deletérios causados pela ME nas ilhotas pancreáticas e no fígado. O GLP-1, uma incretina gastrointestinal secretada pelas células L do intestino delgado, estimula a secreção de insulina dependente de glicose nas células β pancreáticas. Estudos recentes demonstram que o GLP-1 é capaz de proteger as células β do estresse oxidativo e dos danos inflamatórios, os quais são considerados fatores importantes não apenas na mediação dos danos teciduais induzidos pela ME, mas também na patogênese do diabetes mellitus tipo 2 (DM2). Tal efeito estimulatório dependente de glicose pode ser explorado como uma estratégia terapêutica alternativa para o tratamento de pacientes com DM2, por reestabelecer a homeostase glicêmica e eliminar o risco de hipoglicemia associada à injeção exógena de insulina. Recentemente, vários ensaios clínicos confirmaram os efeitos benéficos de análogos do GLP-1, que incluem um melhor controle glicêmico e perda de peso, resultando na aprovação de tais análogos para o tratamento clínico do DM2. No entanto, os mecanismos moleculares que medeiam a estimulação da secreção de insulina pelo GLP-1 não são totalmente conhecidos. Isso gera a necessidade do desenvolvimento de estudos bioquímicos detalhados para elucidação das vias de transdução de sinal intracelulares responsáveis pela execução dos efeitos estimulatórios do GLP-1 na secreção de insulina. Devido à dependência de glicose para a ativação do seu efeito estimulatório, nós hipotetizamos que o GLP-1 possa atuar na regulação da atividade bioenergética de metabolismo da glicose na célula β. Utilizando-se da linhagem celular clonal secretora de insulina, BRIN-BD11 e ilhotas isoladas de camundongos, nós demonstramos que a sinalização através do receptor do GLP-1 (GLP-1R) promove a glicólise e, consequentemente, aumenta o conteúdo de ATP intracelular. Os dados deste estudo sugerem que isso provavelmente seja mediado pela ativação da mammalian Target of Rapamycin (mTOR), resultando na acumulação do fator de transcrição Hypoxia-inducible factor 1 alpha (HIF-1α), que por sua vez promove um aumento na expressão gênica de genes que codificam para enzimas da via glicolítica. Sugere-se que essa indução na taxa glicolítica possa reforçar o acoplamento metabólico entre estímulo e secreção, resultando no aumento da secreção de insulina dependente de glicose mediada por GLP-1. / Replacement of pancreatic islets is an effective way to restore glucose homeostasis in patients with type 1 diabetes mellitus with unstable metabolic control ("T1DM labile"). However, along the isolation procedure from brain dead organ donors and later recipient engraftment, significant losses, both in number and quality of islets take place, limiting the effectiveness of islet transplantation as a whole. Often, sequential transplants of two or three donors are necessary in order to achieve exogenous insulin independence. Even with recent advances and transplant centers already reporting good success rates using only one donor per patient, the shortage of donors is still a strong limitation of this therapy, hindering the adoption of islets reposition as routine clinical practice for the treatment of patients with T1DM labile. Several factors are responsible for islets loss, including intense inflammatory stress produced by the donor’s brain death (BD). Similarly to what happens with pancreatic islets, clinical and experimental studies show that BD induces irreversible tissue damage in several other organs and tissues destined for transplantation, such as heart, lungs, kidneys and liver. In general, organs from living donors result in more favorable post-transplant outcomes when compared to organs procured from cadaveric donors. Recent studies indicate that Exendin-4, a glucagon-like peptide-1 (GLP-1) analog, has anti-inflammatory, proliferative and anti-apoptotic properties in pancreatic β cells. Interestingly, this analog has also shown protective effects in several animal models of liver disease. Thus, we hypothesized that administration of this drug to cadaveric donors could mitigate damage caused by BD in the pancreatic islets and liver tissue. Such treatment could preserve islets and liver quality for use in transplantation and possibly improve outcomes. In order to test the suggested hypothesis, we developed two studies using a rat model of BD. Administration of Exendin-4 to animals that underwent experimental BD was evaluated against various parameters of tissue damage and quality, as well as inflammatory markers and gene expression of genes linked to inflammation and stress. Groups of animals that did not undergo BD or that underwent BD, but have not been given the drug were used as controls in these experiments. Results generated in these studies indicate that administration of Exendin-4 to brain dead rats improves the viability and function of isolated pancreatic islets. This was accompanied by a decrease in gene expression of the pro-inflammatory cytokine Interleukin-1 beta (Il1b) in the pancreatic tissue. In addition, treatment with Exendin- 4 also modulated the expression of genes encoding cellular oxidative stress control proteins, the superoxide dismutase-2 (Sod2), and uncoupling protein-2 (Ucp2). Genes related to stress of the endoplasmic reticulum (ER), C/EBP Homologous Protein (Chop) and Heat Shock 70kDa Protein 5 (Hspa5), also known as heavy-chain binding protein immunoglobulin (BiP), were found to be reduced in islets isolated from treated animals. Recently, ER stress has been shown to participate in the mechanism of β cell death induced by pro-inflammatory cytokines. Thus, we suggest that the protective effect of Exendin-4 against damage caused by BD probably occurs through a decrease in inflammation and oxidative stress in the pancreatic environment, which translates into a lower activation of ER stress in the β cells, hence reducing cell death of isolated islets. In resonance with the beneficial effects observed in islets, treated animals also showed reduced levels of circulating liver damage markers, and a significant decrease in the rate of apoptosis in the liver. Our results, therefore, suggest that administration of Exendin-4 to cadaveric organ donors has the potential to minimize the deleterious effects caused by BD in the pancreatic islets and liver. GLP-1, a gastrointestinal incretin secreted by the L-cells of the small intestine, stimulates insulin secretion in a glucose-dependent manner from pancreatic β cells. Recent studies have shown that GLP-1 is able to protect β cells from oxidative stress and inflammatory damage, which are considered important factors not only in mediating tissue damage induced by BD, but also in the pathogenesis of type 2 diabetes mellitus (T2DM). Such glucose-dependent stimulatory effect can be exploited as an alternative therapeutic strategy for the treatment of patients with T2DM in order to reestablish glucose homeostasis and to eliminate the risk of hypoglycemia associated with exogenous insulin injection. Recently, several clinical trials have confirmed the beneficial effects of GLP-1 analogs, which include better glycemic control and weight loss, resulting in the approval of such analogs for the clinical treatment of T2DM. However, the molecular mechanisms that mediate stimulation of insulin secretion by GLP-1 are not fully characterized. Thus, detailed biochemical studies aiming at elucidating intracellular signal transduction pathways responsible for the execution of GLP-1 stimulatory effects on insulin secretion are of high interest. Due to glucose-dependence for activation of its stimulatory effect, we hypothesized that GLP-1 may act in the regulation of β cell bioenergetics and glucose metabolism. Using the clonal rat insulin-secreting cell line BRIN-BD11, and isolated mouse islets, we have demonstrated that signaling via the GLP-1 receptor (GLP-1R) promotes glycolysis and consequently increases intracellular ATP content. Our data suggest that this is likely mediated by activation of the mammalian Target of Rapamycin (mTOR), resulting in the accumulation of the transcription factor Hypoxia-inducible factor 1 alpha (HIF-1α), which, in turn, promotes gene expression of genes that encode for glycolytic enzymes. We suggest that such increase in the glycolytic rate strengthens coupling between metabolic stimulus and secretion, ultimately resulting in exacerbated glucose-induced insulin secretion.

O transplante de ilhotas, como tratamento do diabetes mellitus tipo 1 (DM1) “lábil”, tem progredido consideravelmente ao longo dos últimos 12 anos. Nesse período, aproximadamente 750 pacientes foram transplantados em diversos centros, com resultados promissores. No entanto, é evidenciada uma grande disparidade entre os centros de transplantes em relação ao sucesso do isolamento e aos desfechos póstransplante. Alguns fatores podem explicar estas disparidades, como características do doador, qualidade do isolamento e o local da infusão das ilhotas. O isolamento das ilhotas é a fase mais complexa de todo o processo, devendo ser totalmente padronizada. O isolamento é feito com uma enzima de digestão, com auxílio físico e mecânico. A enzima Liberase HI era a enzima de escolha para a digestão do pâncreas, pois proporcionava uma boa quantidade e qualidade de ilhotas. No entanto, esta foi retirada do mercado em 2007, pois havia o risco de transmissão de encefalopatia espongiforme. Novas enzimas têm sido utilizadas e estão sendo testadas para a digestão do pâncreas; entretanto, não existe um consenso de qual enzima de digestão é mais eficiente no isolamento de ilhotas humanas.Devido à implantação do Laboratório de Biologia das Ilhotas Pancreáticas Humanas no Hospital de Clínicas de Porto Alegre e a necessidade da definição da enzima mais eficiente a ser utilizada no isolamento das ilhotas, consideramos adequada a realização de uma meta-análise sobre o tema. Esta metaanálise será útil para a tomada de decisão de outros Centros de isolamento e transplante de ilhotas pancreáticas. Para realizar a meta-análise foi feita a busca dos artigos nos sites Embase, Cochrane e PubMed. Dos 755 artigos encontrados, 16 artigos preencheram os critérios de elegibilidade e foram incluídos na meta-análise do tipo comparação de tratamentos múltiplos (MTC). Nossos resultados revelaram que as enzimas Vitacyte e Liberase MTF foram associadas a um pequeno aumento no rendimento das ilhotas [equivalentes de ilhotas (IEQ) /g pâncreas] quando comparadas com a Sevac [diferença média padronizada (95% intervalo de credibilidade) = -2.11 (- 4.09 a -0.29) e -2.20 (-4.26 a -0.31), respectivamente]. Contudo, as demais comparações de enzimas não mostraram nenhuma diferença significativa em relação ao rendimento de ilhotas. Além disso, nos desfechos pureza e viabilidade não foi verificado diferenças significativas entre nenhuma das enzimas de digestão analisadas. Assim, a nossa metaanálise MTC sugere que as enzimas de digestão disponíveis para o isolamento de ilhotas possuem eficiência semelhante em relação a rendimento de ilhotas, pureza e viabilidade. / Islet transplantation, as a treatment for brittle type 1 diabetes mellitus (DM1), has progressed considerably over the last 12 years. In this period, approximately 750 patients were transplanted in different centers, with promising results. However, a large disparity is observed among transplantation centers regarding the success of isolation and post-transplant outcomes. Some factors may explain these disparities, such as donor‘s characteristics, quality of the isolation and local of islet infusion. Islet isolation is the most complex phase of all process, and must be completely standardized. Isolation is performed using a digestion enzyme, with physical and mechanical aid. The Liberase HI enzyme was the enzyme of choice for pancreas digestion because it provided a good quantity and quality of islets. Nevertheless, this enzyme was withdrawn from the market in 2007 because there was a risk of transmission of bovine spongiform encephalopathy. New enzymes have been used and tested for pancreas digestion; however, there is no consensus about which is the digestion enzyme more efficient in human islet isolation. Due to the implementation of the Laboratory of Biology of Human Pancreatic Islets at Hospital de Clínicas de Porto Alegre and to the necessity to define the most efficient enzyme for being used in islet isolation, we consider appropriate to conduct a meta-analysis on the issue. This meta-analysis will be helpful for decision-making in other Centers of pancreatic islet transplantation. To carry out the meta-analysis we performed a comprehensive search for all entries in Pubmed, Embase and Cochrane libraries. Of 755 articles retrieved, 16 articles fulfilled the eligibility criteria and were included in a mixed-treatment comparison (MTC) meta-analysis. Our results revealed that Vitacyte and Liberase MTF were associated with a small increase in islet yield (islet equivalent number/g pancreas) when compared with Sevac enzyme [standardized mean difference (95% credible interval) = -2.11 (-4.09 to -0.29) and -2.20 (-4.26 to -0.31), respectively]. However, all other enzyme comparisons did not show any significant difference regarding islet yield. Moreover, percentages of purity and viability were not significantly different among any of the analyzed digestion enzymes. Thus, our MTC meta-analysis suggests that the digestion enzymes currently being used for islet isolation works with similar efficiency regarding islet yield, purity and viability.

Made available in DSpace on 2013-08-07T19:05:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000412115-Texto+Completo-0.pdf: 1421285 bytes, checksum: 45019602bb21738c0816090a64e131f0 (MD5) Previous issue date: 2008 / The islets transplantation is an alternative for the treatment of type 1 diabetes mellitus. However, during the process of isolation, there are large cell loss, mainly on the periphery of the pancreatic islet. The reactive oxygen species (ROS) contribute significantly in this process affecting the viability of these cells for transplant. Various efforts are being made in an attempt to minimize the damage caused by the release and production of ROS. Presenting important role in cytoprotection and reducing training and free radicals, the fructose-1,6- bisphosphate is a metabolic regulator that stimulates the catabolic reactions of glycolysis, contributing to improved preservation of the tissue in front of organs such as heart ischemia, liver and kidneys. Facing these characteristics, the fructose-1,6-bisphosphate may present an opportunity to use the isolation of islets in an attempt to promote cellular protection. A study using FBP during the isolation of pancreatic islets in mice, analyzing the counting and cell viability, as well as the measurement of free radicals. In this study found no effect at different concentrations of FBP versus control, both in the counting of pancreatic islets as in its viability. In the measurement of free radicals neither the action cytoprotector was observed at doses of FBP studied. / O transplante de ilhotas surge como uma alternativa para o tratamento do diabetes mellitus tipo 1. Entretanto, durante o processo de isolamento, há grande perda celular, principalmente na periferia da ilhota pancreática. As espécies reativas de oxigênio (ROS) contribuem significativamente neste processo afetando a viabilidade destas células para transplante. Vários esforços estão sendo feitos na tentativa de minimizar os danos causados pela liberação e produção de ROS. Apresentando importante papel de citoproteção e redução da formação e liberação de radicais livres, a frutose-1,6-bisfosfato é um regulador metabólico que estimula as reações catabólicas da glicólise, contribuindo para melhora da preservação do tecido frente à isquemia em órgãos como coração, fígado e rins. Diante destas características, a frutose-1,6-bisfosfato pode apresentar uma possibilidade de uso no isolamento de ilhotas na tentativa de promover proteção celular. Foi realizado um estudo utilizando FBP durante o isolamento de ilhotas pancreáticas de camundongos, analisando a contagem e a viabilidade celular, assim como a mensuração de radicais livres. Nesse trabalho não foi encontrado efeito nas diferentes concentrações de FBP versus controle, tanto na contagem de ilhotas pancreáticas quanto nas suas viabilidades. Na mensuração dos radicais livres também não foi observado a ação citoprotetora nas doses de FBP estudadas.

A reposição de ilhotas pancreáticas é uma forma eficaz de se restabelecer a homeostase glicêmica em pacientes com diabetes mellitus tipo 1 com controle metabólico instável (“DM1 lábil”). Entretanto, ao longo do processo de isolamento, a partir do pâncreas do doador em morte encefálica (ME) e posterior enxerto no receptor, perdas importantes, tanto no número quanto na qualidade das ilhotas, limitam a eficácia do procedimento de transplante. Frequentemente, transplantes sequenciais de dois ou até três pâncreas são necessários para se atingir a independência de insulina exógena. Mesmo que centros transplantadores já reportem boas taxas de sucesso, utilizando apenas um doador por paciente, a escassez de doadores ainda é um forte limitador dessa terapêutica, dificultando a adoção da reposição de ilhotas como prática clínica de rotina para o tratamento de pacientes com DM1 lábil. Entre os fatores responsáveis pela perda das ilhotas, pode-se destacar o intenso estresse inflamatório produzido pela ME do doador. Semelhantemente ao que ocorre com ilhotas pancreáticas, estudos clínicos e experimentais evidenciam que a ME induz danos teciduais irreversíveis em vários outros órgãos e tecidos destinados a transplante, tais como o coração, pulmões, rins e fígado. Órgãos provenientes de doadores vivos, em geral, resultam em desfechos pós-transplante mais favoráveis quando comparados às taxas de sucesso obtidas com órgãos derivados de doadores cadavéricos. Estudos recentes demonstram que a Exendin-4, um análogo do glucagon-like peptide-1 (GLP-1), possui propriedades anti-inflamatórias, pró-proliferativas e de redução da apoptose de células β pancreáticas. Interessantemente, esse mesmo análogo também apresentou efeitos protetores em diversos modelos animais de doenças hepáticas. Sendo assim, nós hipotetizamos que a administração dessa droga a doadores cadavéricos poderia amenizar os danos causados pela ME nas ilhotas pancreáticas e no tecido hepático, preservando a qualidade desses tecidos para uso em transplantes. A fim de testar a hipótese sugerida, desenvolveram-se dois estudos em modelo murino de ME. A administração de Exendin-4 a animais com ME foi avaliada em relação a diversos parâmetros de dano e qualidade teciduais, além de marcadores inflamatórios e expressão gênica de genes ligados a inflamação e estresse. Grupos de animais que não sofreram ME ou que sofreram ME mas não receberam a droga foram utilizados como controles nesses experimentos. Os resultados gerados indicam que a administração de Exendin-4 a ratos em ME melhora a viabilidade e a função de ilhotas pancreáticas isoladas. Isso foi acompanhado por uma redução na expressão gênica da citocina pró-inflamatória Interleukin-1 beta (Il1b) no tecido pancreático. Além disso, o tratamento com Exendin-4 também modulou a expressão de genes que codificam para proteínas de controle do estresse oxidativo celular, a superoxide dismutase-2 (Sod2) e a uncoupling protein-2 (Ucp2). Genes relacionados ao estresse do retículo endoplasmático, C/EBP Homologous Protein (Chop) e Heat Shock 70kDa Protein 5 (Hspa5), também conhecido como immunoglobulin heavy-chain binding protein (BiP), tiveram suas expressões reduzidas em ilhotas isoladas de animais tratados. Recentemente, tem sido demonstrado que o estresse do retículo endoplasmático participa no mecanismo de morte celular da célula β induzida por citocinas. Assim, nós sugerimos que o efeito protetor da Exendin-4 contra os danos causados pela ME provavelmente se dê através de uma diminuição da inflamação e do estresse oxidativo no ambiente pancreático, o que se traduz em uma menor ativação do estresse do retículo endoplasmático na célula β, consequentemente, reduzindo a morte celular nas ilhotas isoladas. Em ressonância com os efeitos benéficos observados nas ilhotas, animais tratados também apresentaram níveis reduzidos de marcadores de dano hepático circulantes, além de uma diminuição significativa nas taxas de apoptose no tecido hepático. Os resultados aqui apresentados, portanto, sugerem que a administração de Exendin-4 a doadores cadavéricos de múltiplos órgãos tem o potencial para minimizar os efeitos deletérios causados pela ME nas ilhotas pancreáticas e no fígado. O GLP-1, uma incretina gastrointestinal secretada pelas células L do intestino delgado, estimula a secreção de insulina dependente de glicose nas células β pancreáticas. Estudos recentes demonstram que o GLP-1 é capaz de proteger as células β do estresse oxidativo e dos danos inflamatórios, os quais são considerados fatores importantes não apenas na mediação dos danos teciduais induzidos pela ME, mas também na patogênese do diabetes mellitus tipo 2 (DM2). Tal efeito estimulatório dependente de glicose pode ser explorado como uma estratégia terapêutica alternativa para o tratamento de pacientes com DM2, por reestabelecer a homeostase glicêmica e eliminar o risco de hipoglicemia associada à injeção exógena de insulina. Recentemente, vários ensaios clínicos confirmaram os efeitos benéficos de análogos do GLP-1, que incluem um melhor controle glicêmico e perda de peso, resultando na aprovação de tais análogos para o tratamento clínico do DM2. No entanto, os mecanismos moleculares que medeiam a estimulação da secreção de insulina pelo GLP-1 não são totalmente conhecidos. Isso gera a necessidade do desenvolvimento de estudos bioquímicos detalhados para elucidação das vias de transdução de sinal intracelulares responsáveis pela execução dos efeitos estimulatórios do GLP-1 na secreção de insulina. Devido à dependência de glicose para a ativação do seu efeito estimulatório, nós hipotetizamos que o GLP-1 possa atuar na regulação da atividade bioenergética de metabolismo da glicose na célula β. Utilizando-se da linhagem celular clonal secretora de insulina, BRIN-BD11 e ilhotas isoladas de camundongos, nós demonstramos que a sinalização através do receptor do GLP-1 (GLP-1R) promove a glicólise e, consequentemente, aumenta o conteúdo de ATP intracelular. Os dados deste estudo sugerem que isso provavelmente seja mediado pela ativação da mammalian Target of Rapamycin (mTOR), resultando na acumulação do fator de transcrição Hypoxia-inducible factor 1 alpha (HIF-1α), que por sua vez promove um aumento na expressão gênica de genes que codificam para enzimas da via glicolítica. Sugere-se que essa indução na taxa glicolítica possa reforçar o acoplamento metabólico entre estímulo e secreção, resultando no aumento da secreção de insulina dependente de glicose mediada por GLP-1. / Replacement of pancreatic islets is an effective way to restore glucose homeostasis in patients with type 1 diabetes mellitus with unstable metabolic control ("T1DM labile"). However, along the isolation procedure from brain dead organ donors and later recipient engraftment, significant losses, both in number and quality of islets take place, limiting the effectiveness of islet transplantation as a whole. Often, sequential transplants of two or three donors are necessary in order to achieve exogenous insulin independence. Even with recent advances and transplant centers already reporting good success rates using only one donor per patient, the shortage of donors is still a strong limitation of this therapy, hindering the adoption of islets reposition as routine clinical practice for the treatment of patients with T1DM labile. Several factors are responsible for islets loss, including intense inflammatory stress produced by the donor’s brain death (BD). Similarly to what happens with pancreatic islets, clinical and experimental studies show that BD induces irreversible tissue damage in several other organs and tissues destined for transplantation, such as heart, lungs, kidneys and liver. In general, organs from living donors result in more favorable post-transplant outcomes when compared to organs procured from cadaveric donors. Recent studies indicate that Exendin-4, a glucagon-like peptide-1 (GLP-1) analog, has anti-inflammatory, proliferative and anti-apoptotic properties in pancreatic β cells. Interestingly, this analog has also shown protective effects in several animal models of liver disease. Thus, we hypothesized that administration of this drug to cadaveric donors could mitigate damage caused by BD in the pancreatic islets and liver tissue. Such treatment could preserve islets and liver quality for use in transplantation and possibly improve outcomes. In order to test the suggested hypothesis, we developed two studies using a rat model of BD. Administration of Exendin-4 to animals that underwent experimental BD was evaluated against various parameters of tissue damage and quality, as well as inflammatory markers and gene expression of genes linked to inflammation and stress. Groups of animals that did not undergo BD or that underwent BD, but have not been given the drug were used as controls in these experiments. Results generated in these studies indicate that administration of Exendin-4 to brain dead rats improves the viability and function of isolated pancreatic islets. This was accompanied by a decrease in gene expression of the pro-inflammatory cytokine Interleukin-1 beta (Il1b) in the pancreatic tissue. In addition, treatment with Exendin- 4 also modulated the expression of genes encoding cellular oxidative stress control proteins, the superoxide dismutase-2 (Sod2), and uncoupling protein-2 (Ucp2). Genes related to stress of the endoplasmic reticulum (ER), C/EBP Homologous Protein (Chop) and Heat Shock 70kDa Protein 5 (Hspa5), also known as heavy-chain binding protein immunoglobulin (BiP), were found to be reduced in islets isolated from treated animals. Recently, ER stress has been shown to participate in the mechanism of β cell death induced by pro-inflammatory cytokines. Thus, we suggest that the protective effect of Exendin-4 against damage caused by BD probably occurs through a decrease in inflammation and oxidative stress in the pancreatic environment, which translates into a lower activation of ER stress in the β cells, hence reducing cell death of isolated islets. In resonance with the beneficial effects observed in islets, treated animals also showed reduced levels of circulating liver damage markers, and a significant decrease in the rate of apoptosis in the liver. Our results, therefore, suggest that administration of Exendin-4 to cadaveric organ donors has the potential to minimize the deleterious effects caused by BD in the pancreatic islets and liver. GLP-1, a gastrointestinal incretin secreted by the L-cells of the small intestine, stimulates insulin secretion in a glucose-dependent manner from pancreatic β cells. Recent studies have shown that GLP-1 is able to protect β cells from oxidative stress and inflammatory damage, which are considered important factors not only in mediating tissue damage induced by BD, but also in the pathogenesis of type 2 diabetes mellitus (T2DM). Such glucose-dependent stimulatory effect can be exploited as an alternative therapeutic strategy for the treatment of patients with T2DM in order to reestablish glucose homeostasis and to eliminate the risk of hypoglycemia associated with exogenous insulin injection. Recently, several clinical trials have confirmed the beneficial effects of GLP-1 analogs, which include better glycemic control and weight loss, resulting in the approval of such analogs for the clinical treatment of T2DM. However, the molecular mechanisms that mediate stimulation of insulin secretion by GLP-1 are not fully characterized. Thus, detailed biochemical studies aiming at elucidating intracellular signal transduction pathways responsible for the execution of GLP-1 stimulatory effects on insulin secretion are of high interest. Due to glucose-dependence for activation of its stimulatory effect, we hypothesized that GLP-1 may act in the regulation of β cell bioenergetics and glucose metabolism. Using the clonal rat insulin-secreting cell line BRIN-BD11, and isolated mouse islets, we have demonstrated that signaling via the GLP-1 receptor (GLP-1R) promotes glycolysis and consequently increases intracellular ATP content. Our data suggest that this is likely mediated by activation of the mammalian Target of Rapamycin (mTOR), resulting in the accumulation of the transcription factor Hypoxia-inducible factor 1 alpha (HIF-1α), which, in turn, promotes gene expression of genes that encode for glycolytic enzymes. We suggest that such increase in the glycolytic rate strengthens coupling between metabolic stimulus and secretion, ultimately resulting in exacerbated glucose-induced insulin secretion.

O transplante de ilhotas, como tratamento do diabetes mellitus tipo 1 (DM1) “lábil”, tem progredido consideravelmente ao longo dos últimos 12 anos. Nesse período, aproximadamente 750 pacientes foram transplantados em diversos centros, com resultados promissores. No entanto, é evidenciada uma grande disparidade entre os centros de transplantes em relação ao sucesso do isolamento e aos desfechos póstransplante. Alguns fatores podem explicar estas disparidades, como características do doador, qualidade do isolamento e o local da infusão das ilhotas. O isolamento das ilhotas é a fase mais complexa de todo o processo, devendo ser totalmente padronizada. O isolamento é feito com uma enzima de digestão, com auxílio físico e mecânico. A enzima Liberase HI era a enzima de escolha para a digestão do pâncreas, pois proporcionava uma boa quantidade e qualidade de ilhotas. No entanto, esta foi retirada do mercado em 2007, pois havia o risco de transmissão de encefalopatia espongiforme. Novas enzimas têm sido utilizadas e estão sendo testadas para a digestão do pâncreas; entretanto, não existe um consenso de qual enzima de digestão é mais eficiente no isolamento de ilhotas humanas.Devido à implantação do Laboratório de Biologia das Ilhotas Pancreáticas Humanas no Hospital de Clínicas de Porto Alegre e a necessidade da definição da enzima mais eficiente a ser utilizada no isolamento das ilhotas, consideramos adequada a realização de uma meta-análise sobre o tema. Esta metaanálise será útil para a tomada de decisão de outros Centros de isolamento e transplante de ilhotas pancreáticas. Para realizar a meta-análise foi feita a busca dos artigos nos sites Embase, Cochrane e PubMed. Dos 755 artigos encontrados, 16 artigos preencheram os critérios de elegibilidade e foram incluídos na meta-análise do tipo comparação de tratamentos múltiplos (MTC). Nossos resultados revelaram que as enzimas Vitacyte e Liberase MTF foram associadas a um pequeno aumento no rendimento das ilhotas [equivalentes de ilhotas (IEQ) /g pâncreas] quando comparadas com a Sevac [diferença média padronizada (95% intervalo de credibilidade) = -2.11 (- 4.09 a -0.29) e -2.20 (-4.26 a -0.31), respectivamente]. Contudo, as demais comparações de enzimas não mostraram nenhuma diferença significativa em relação ao rendimento de ilhotas. Além disso, nos desfechos pureza e viabilidade não foi verificado diferenças significativas entre nenhuma das enzimas de digestão analisadas. Assim, a nossa metaanálise MTC sugere que as enzimas de digestão disponíveis para o isolamento de ilhotas possuem eficiência semelhante em relação a rendimento de ilhotas, pureza e viabilidade. / Islet transplantation, as a treatment for brittle type 1 diabetes mellitus (DM1), has progressed considerably over the last 12 years. In this period, approximately 750 patients were transplanted in different centers, with promising results. However, a large disparity is observed among transplantation centers regarding the success of isolation and post-transplant outcomes. Some factors may explain these disparities, such as donor‘s characteristics, quality of the isolation and local of islet infusion. Islet isolation is the most complex phase of all process, and must be completely standardized. Isolation is performed using a digestion enzyme, with physical and mechanical aid. The Liberase HI enzyme was the enzyme of choice for pancreas digestion because it provided a good quantity and quality of islets. Nevertheless, this enzyme was withdrawn from the market in 2007 because there was a risk of transmission of bovine spongiform encephalopathy. New enzymes have been used and tested for pancreas digestion; however, there is no consensus about which is the digestion enzyme more efficient in human islet isolation. Due to the implementation of the Laboratory of Biology of Human Pancreatic Islets at Hospital de Clínicas de Porto Alegre and to the necessity to define the most efficient enzyme for being used in islet isolation, we consider appropriate to conduct a meta-analysis on the issue. This meta-analysis will be helpful for decision-making in other Centers of pancreatic islet transplantation. To carry out the meta-analysis we performed a comprehensive search for all entries in Pubmed, Embase and Cochrane libraries. Of 755 articles retrieved, 16 articles fulfilled the eligibility criteria and were included in a mixed-treatment comparison (MTC) meta-analysis. Our results revealed that Vitacyte and Liberase MTF were associated with a small increase in islet yield (islet equivalent number/g pancreas) when compared with Sevac enzyme [standardized mean difference (95% credible interval) = -2.11 (-4.09 to -0.29) and -2.20 (-4.26 to -0.31), respectively]. However, all other enzyme comparisons did not show any significant difference regarding islet yield. Moreover, percentages of purity and viability were not significantly different among any of the analyzed digestion enzymes. Thus, our MTC meta-analysis suggests that the digestion enzymes currently being used for islet isolation works with similar efficiency regarding islet yield, purity and viability.

A reposição de ilhotas pancreáticas é uma forma eficaz de se restabelecer a homeostase glicêmica em pacientes com diabetes mellitus tipo 1 com controle metabólico instável (“DM1 lábil”). Entretanto, ao longo do processo de isolamento, a partir do pâncreas do doador em morte encefálica (ME) e posterior enxerto no receptor, perdas importantes, tanto no número quanto na qualidade das ilhotas, limitam a eficácia do procedimento de transplante. Frequentemente, transplantes sequenciais de dois ou até três pâncreas são necessários para se atingir a independência de insulina exógena. Mesmo que centros transplantadores já reportem boas taxas de sucesso, utilizando apenas um doador por paciente, a escassez de doadores ainda é um forte limitador dessa terapêutica, dificultando a adoção da reposição de ilhotas como prática clínica de rotina para o tratamento de pacientes com DM1 lábil. Entre os fatores responsáveis pela perda das ilhotas, pode-se destacar o intenso estresse inflamatório produzido pela ME do doador. Semelhantemente ao que ocorre com ilhotas pancreáticas, estudos clínicos e experimentais evidenciam que a ME induz danos teciduais irreversíveis em vários outros órgãos e tecidos destinados a transplante, tais como o coração, pulmões, rins e fígado. Órgãos provenientes de doadores vivos, em geral, resultam em desfechos pós-transplante mais favoráveis quando comparados às taxas de sucesso obtidas com órgãos derivados de doadores cadavéricos. Estudos recentes demonstram que a Exendin-4, um análogo do glucagon-like peptide-1 (GLP-1), possui propriedades anti-inflamatórias, pró-proliferativas e de redução da apoptose de células β pancreáticas. Interessantemente, esse mesmo análogo também apresentou efeitos protetores em diversos modelos animais de doenças hepáticas. Sendo assim, nós hipotetizamos que a administração dessa droga a doadores cadavéricos poderia amenizar os danos causados pela ME nas ilhotas pancreáticas e no tecido hepático, preservando a qualidade desses tecidos para uso em transplantes. A fim de testar a hipótese sugerida, desenvolveram-se dois estudos em modelo murino de ME. A administração de Exendin-4 a animais com ME foi avaliada em relação a diversos parâmetros de dano e qualidade teciduais, além de marcadores inflamatórios e expressão gênica de genes ligados a inflamação e estresse. Grupos de animais que não sofreram ME ou que sofreram ME mas não receberam a droga foram utilizados como controles nesses experimentos. Os resultados gerados indicam que a administração de Exendin-4 a ratos em ME melhora a viabilidade e a função de ilhotas pancreáticas isoladas. Isso foi acompanhado por uma redução na expressão gênica da citocina pró-inflamatória Interleukin-1 beta (Il1b) no tecido pancreático. Além disso, o tratamento com Exendin-4 também modulou a expressão de genes que codificam para proteínas de controle do estresse oxidativo celular, a superoxide dismutase-2 (Sod2) e a uncoupling protein-2 (Ucp2). Genes relacionados ao estresse do retículo endoplasmático, C/EBP Homologous Protein (Chop) e Heat Shock 70kDa Protein 5 (Hspa5), também conhecido como immunoglobulin heavy-chain binding protein (BiP), tiveram suas expressões reduzidas em ilhotas isoladas de animais tratados. Recentemente, tem sido demonstrado que o estresse do retículo endoplasmático participa no mecanismo de morte celular da célula β induzida por citocinas. Assim, nós sugerimos que o efeito protetor da Exendin-4 contra os danos causados pela ME provavelmente se dê através de uma diminuição da inflamação e do estresse oxidativo no ambiente pancreático, o que se traduz em uma menor ativação do estresse do retículo endoplasmático na célula β, consequentemente, reduzindo a morte celular nas ilhotas isoladas. Em ressonância com os efeitos benéficos observados nas ilhotas, animais tratados também apresentaram níveis reduzidos de marcadores de dano hepático circulantes, além de uma diminuição significativa nas taxas de apoptose no tecido hepático. Os resultados aqui apresentados, portanto, sugerem que a administração de Exendin-4 a doadores cadavéricos de múltiplos órgãos tem o potencial para minimizar os efeitos deletérios causados pela ME nas ilhotas pancreáticas e no fígado. O GLP-1, uma incretina gastrointestinal secretada pelas células L do intestino delgado, estimula a secreção de insulina dependente de glicose nas células β pancreáticas. Estudos recentes demonstram que o GLP-1 é capaz de proteger as células β do estresse oxidativo e dos danos inflamatórios, os quais são considerados fatores importantes não apenas na mediação dos danos teciduais induzidos pela ME, mas também na patogênese do diabetes mellitus tipo 2 (DM2). Tal efeito estimulatório dependente de glicose pode ser explorado como uma estratégia terapêutica alternativa para o tratamento de pacientes com DM2, por reestabelecer a homeostase glicêmica e eliminar o risco de hipoglicemia associada à injeção exógena de insulina. Recentemente, vários ensaios clínicos confirmaram os efeitos benéficos de análogos do GLP-1, que incluem um melhor controle glicêmico e perda de peso, resultando na aprovação de tais análogos para o tratamento clínico do DM2. No entanto, os mecanismos moleculares que medeiam a estimulação da secreção de insulina pelo GLP-1 não são totalmente conhecidos. Isso gera a necessidade do desenvolvimento de estudos bioquímicos detalhados para elucidação das vias de transdução de sinal intracelulares responsáveis pela execução dos efeitos estimulatórios do GLP-1 na secreção de insulina. Devido à dependência de glicose para a ativação do seu efeito estimulatório, nós hipotetizamos que o GLP-1 possa atuar na regulação da atividade bioenergética de metabolismo da glicose na célula β. Utilizando-se da linhagem celular clonal secretora de insulina, BRIN-BD11 e ilhotas isoladas de camundongos, nós demonstramos que a sinalização através do receptor do GLP-1 (GLP-1R) promove a glicólise e, consequentemente, aumenta o conteúdo de ATP intracelular. Os dados deste estudo sugerem que isso provavelmente seja mediado pela ativação da mammalian Target of Rapamycin (mTOR), resultando na acumulação do fator de transcrição Hypoxia-inducible factor 1 alpha (HIF-1α), que por sua vez promove um aumento na expressão gênica de genes que codificam para enzimas da via glicolítica. Sugere-se que essa indução na taxa glicolítica possa reforçar o acoplamento metabólico entre estímulo e secreção, resultando no aumento da secreção de insulina dependente de glicose mediada por GLP-1. / Replacement of pancreatic islets is an effective way to restore glucose homeostasis in patients with type 1 diabetes mellitus with unstable metabolic control ("T1DM labile"). However, along the isolation procedure from brain dead organ donors and later recipient engraftment, significant losses, both in number and quality of islets take place, limiting the effectiveness of islet transplantation as a whole. Often, sequential transplants of two or three donors are necessary in order to achieve exogenous insulin independence. Even with recent advances and transplant centers already reporting good success rates using only one donor per patient, the shortage of donors is still a strong limitation of this therapy, hindering the adoption of islets reposition as routine clinical practice for the treatment of patients with T1DM labile. Several factors are responsible for islets loss, including intense inflammatory stress produced by the donor’s brain death (BD). Similarly to what happens with pancreatic islets, clinical and experimental studies show that BD induces irreversible tissue damage in several other organs and tissues destined for transplantation, such as heart, lungs, kidneys and liver. In general, organs from living donors result in more favorable post-transplant outcomes when compared to organs procured from cadaveric donors. Recent studies indicate that Exendin-4, a glucagon-like peptide-1 (GLP-1) analog, has anti-inflammatory, proliferative and anti-apoptotic properties in pancreatic β cells. Interestingly, this analog has also shown protective effects in several animal models of liver disease. Thus, we hypothesized that administration of this drug to cadaveric donors could mitigate damage caused by BD in the pancreatic islets and liver tissue. Such treatment could preserve islets and liver quality for use in transplantation and possibly improve outcomes. In order to test the suggested hypothesis, we developed two studies using a rat model of BD. Administration of Exendin-4 to animals that underwent experimental BD was evaluated against various parameters of tissue damage and quality, as well as inflammatory markers and gene expression of genes linked to inflammation and stress. Groups of animals that did not undergo BD or that underwent BD, but have not been given the drug were used as controls in these experiments. Results generated in these studies indicate that administration of Exendin-4 to brain dead rats improves the viability and function of isolated pancreatic islets. This was accompanied by a decrease in gene expression of the pro-inflammatory cytokine Interleukin-1 beta (Il1b) in the pancreatic tissue. In addition, treatment with Exendin- 4 also modulated the expression of genes encoding cellular oxidative stress control proteins, the superoxide dismutase-2 (Sod2), and uncoupling protein-2 (Ucp2). Genes related to stress of the endoplasmic reticulum (ER), C/EBP Homologous Protein (Chop) and Heat Shock 70kDa Protein 5 (Hspa5), also known as heavy-chain binding protein immunoglobulin (BiP), were found to be reduced in islets isolated from treated animals. Recently, ER stress has been shown to participate in the mechanism of β cell death induced by pro-inflammatory cytokines. Thus, we suggest that the protective effect of Exendin-4 against damage caused by BD probably occurs through a decrease in inflammation and oxidative stress in the pancreatic environment, which translates into a lower activation of ER stress in the β cells, hence reducing cell death of isolated islets. In resonance with the beneficial effects observed in islets, treated animals also showed reduced levels of circulating liver damage markers, and a significant decrease in the rate of apoptosis in the liver. Our results, therefore, suggest that administration of Exendin-4 to cadaveric organ donors has the potential to minimize the deleterious effects caused by BD in the pancreatic islets and liver. GLP-1, a gastrointestinal incretin secreted by the L-cells of the small intestine, stimulates insulin secretion in a glucose-dependent manner from pancreatic β cells. Recent studies have shown that GLP-1 is able to protect β cells from oxidative stress and inflammatory damage, which are considered important factors not only in mediating tissue damage induced by BD, but also in the pathogenesis of type 2 diabetes mellitus (T2DM). Such glucose-dependent stimulatory effect can be exploited as an alternative therapeutic strategy for the treatment of patients with T2DM in order to reestablish glucose homeostasis and to eliminate the risk of hypoglycemia associated with exogenous insulin injection. Recently, several clinical trials have confirmed the beneficial effects of GLP-1 analogs, which include better glycemic control and weight loss, resulting in the approval of such analogs for the clinical treatment of T2DM. However, the molecular mechanisms that mediate stimulation of insulin secretion by GLP-1 are not fully characterized. Thus, detailed biochemical studies aiming at elucidating intracellular signal transduction pathways responsible for the execution of GLP-1 stimulatory effects on insulin secretion are of high interest. Due to glucose-dependence for activation of its stimulatory effect, we hypothesized that GLP-1 may act in the regulation of β cell bioenergetics and glucose metabolism. Using the clonal rat insulin-secreting cell line BRIN-BD11, and isolated mouse islets, we have demonstrated that signaling via the GLP-1 receptor (GLP-1R) promotes glycolysis and consequently increases intracellular ATP content. Our data suggest that this is likely mediated by activation of the mammalian Target of Rapamycin (mTOR), resulting in the accumulation of the transcription factor Hypoxia-inducible factor 1 alpha (HIF-1α), which, in turn, promotes gene expression of genes that encode for glycolytic enzymes. We suggest that such increase in the glycolytic rate strengthens coupling between metabolic stimulus and secretion, ultimately resulting in exacerbated glucose-induced insulin secretion.

O transplante de ilhotas, como tratamento do diabetes mellitus tipo 1 (DM1) “lábil”, tem progredido consideravelmente ao longo dos últimos 12 anos. Nesse período, aproximadamente 750 pacientes foram transplantados em diversos centros, com resultados promissores. No entanto, é evidenciada uma grande disparidade entre os centros de transplantes em relação ao sucesso do isolamento e aos desfechos póstransplante. Alguns fatores podem explicar estas disparidades, como características do doador, qualidade do isolamento e o local da infusão das ilhotas. O isolamento das ilhotas é a fase mais complexa de todo o processo, devendo ser totalmente padronizada. O isolamento é feito com uma enzima de digestão, com auxílio físico e mecânico. A enzima Liberase HI era a enzima de escolha para a digestão do pâncreas, pois proporcionava uma boa quantidade e qualidade de ilhotas. No entanto, esta foi retirada do mercado em 2007, pois havia o risco de transmissão de encefalopatia espongiforme. Novas enzimas têm sido utilizadas e estão sendo testadas para a digestão do pâncreas; entretanto, não existe um consenso de qual enzima de digestão é mais eficiente no isolamento de ilhotas humanas.Devido à implantação do Laboratório de Biologia das Ilhotas Pancreáticas Humanas no Hospital de Clínicas de Porto Alegre e a necessidade da definição da enzima mais eficiente a ser utilizada no isolamento das ilhotas, consideramos adequada a realização de uma meta-análise sobre o tema. Esta metaanálise será útil para a tomada de decisão de outros Centros de isolamento e transplante de ilhotas pancreáticas. Para realizar a meta-análise foi feita a busca dos artigos nos sites Embase, Cochrane e PubMed. Dos 755 artigos encontrados, 16 artigos preencheram os critérios de elegibilidade e foram incluídos na meta-análise do tipo comparação de tratamentos múltiplos (MTC). Nossos resultados revelaram que as enzimas Vitacyte e Liberase MTF foram associadas a um pequeno aumento no rendimento das ilhotas [equivalentes de ilhotas (IEQ) /g pâncreas] quando comparadas com a Sevac [diferença média padronizada (95% intervalo de credibilidade) = -2.11 (- 4.09 a -0.29) e -2.20 (-4.26 a -0.31), respectivamente]. Contudo, as demais comparações de enzimas não mostraram nenhuma diferença significativa em relação ao rendimento de ilhotas. Além disso, nos desfechos pureza e viabilidade não foi verificado diferenças significativas entre nenhuma das enzimas de digestão analisadas. Assim, a nossa metaanálise MTC sugere que as enzimas de digestão disponíveis para o isolamento de ilhotas possuem eficiência semelhante em relação a rendimento de ilhotas, pureza e viabilidade. / Islet transplantation, as a treatment for brittle type 1 diabetes mellitus (DM1), has progressed considerably over the last 12 years. In this period, approximately 750 patients were transplanted in different centers, with promising results. However, a large disparity is observed among transplantation centers regarding the success of isolation and post-transplant outcomes. Some factors may explain these disparities, such as donor‘s characteristics, quality of the isolation and local of islet infusion. Islet isolation is the most complex phase of all process, and must be completely standardized. Isolation is performed using a digestion enzyme, with physical and mechanical aid. The Liberase HI enzyme was the enzyme of choice for pancreas digestion because it provided a good quantity and quality of islets. Nevertheless, this enzyme was withdrawn from the market in 2007 because there was a risk of transmission of bovine spongiform encephalopathy. New enzymes have been used and tested for pancreas digestion; however, there is no consensus about which is the digestion enzyme more efficient in human islet isolation. Due to the implementation of the Laboratory of Biology of Human Pancreatic Islets at Hospital de Clínicas de Porto Alegre and to the necessity to define the most efficient enzyme for being used in islet isolation, we consider appropriate to conduct a meta-analysis on the issue. This meta-analysis will be helpful for decision-making in other Centers of pancreatic islet transplantation. To carry out the meta-analysis we performed a comprehensive search for all entries in Pubmed, Embase and Cochrane libraries. Of 755 articles retrieved, 16 articles fulfilled the eligibility criteria and were included in a mixed-treatment comparison (MTC) meta-analysis. Our results revealed that Vitacyte and Liberase MTF were associated with a small increase in islet yield (islet equivalent number/g pancreas) when compared with Sevac enzyme [standardized mean difference (95% credible interval) = -2.11 (-4.09 to -0.29) and -2.20 (-4.26 to -0.31), respectively]. However, all other enzyme comparisons did not show any significant difference regarding islet yield. Moreover, percentages of purity and viability were not significantly different among any of the analyzed digestion enzymes. Thus, our MTC meta-analysis suggests that the digestion enzymes currently being used for islet isolation works with similar efficiency regarding islet yield, purity and viability.

As complicações relacionadas ao diabetes mellitus estão intimamente ligadas à hiperglicemia. Os pacientes que evoluem com grande instabilidade metabólica e progressão das complicações microvasculares apesar do tratamento intensivo com insulina são candidatos ao transplante de pâncreas. Neste contexto, o transplante de ilhotas pancreáticas surge como alternativa por ser menos invasivo e menos imunogênico. No entanto, o processo de digestão do pâncreas e isolamento das ilhotas pancreáticas expõe as células endócrinas a diversos estímulos nocivos, que resultam em diminuição da viabilidade das células isoladas e menor chance de sucesso após o transplante. A geração de espécies reativas de oxigênio (ERO) e o consumo das defesas anti-oxidantes durante o processo de digestão do pâncreas pode contribuir para a perda da viabilidade das ilhotas isoladas. O objetivo deste estudo foi avaliar o impacto da suplementação com glutationa etil mono-éster (GEE), um éster de melhor biodisponibilidade da glutationa (um importante anti-oxidante endógeno) nos resultados do isolamento e do transplante de ilhotas pancreáticas em um modelo animal. GEE foi adicionada na concentração de 10 mM na solução de colagenase durante o isolamento das ilhotas de rato. Após o isolamento, foram realizados estudos in vitro para avaliar a presença de ERO com o ensaio carboxi-H2DCFDA e a viabilidade das ilhotas isoladas com os ensaios JC-1 (integridade mitocondrial) e Sytogreen/brometo de etídio (integridade da membrana celular); viabilidade das células beta-pancreáticas por citometria de fluxo para avaliação de necrose e apoptose, TUNEL para a avaliação do índice de apoptose e secreção de insulina estimulada por glicose. Realizamos também estudos in vivo, com o transplante das ilhotas na cápsula renal de camundongos diabéticos, seguimento dos animais por 30 dias após o transplante e recuperação do enxerto para análise histológica. Quatro grupos de animais foram avaliados: 1) Animais transplantados com número suficiente de ilhotas para reverter o diabetes (500) não isoladas com GEE; 2) Animais transplantados com número suficiente de ilhotas (500) isoladas em presença de GEE; 3) Animais transplantados com número insuficiente de ilhotas (150) não isoladas com GEE e 4) Animais transplantados com número insuficiente de ilhotas (150) isoladas em presença de GEE. A suplementação com GEE na concentração de 10 mM durante o isolamento das ilhotas diminuiu a formação de ERO (Controle 57,0 ± 4,3% versus GEE 47,0 ± 3,9%, p = 0,0034) e aumentou a viabilidade das ilhotas, conforme demonstrado pelo ensaio Sytogreen/brometo de etídio (Controle 70,6 ± 3,4% versus GEE 83,6 ± 4,8%, p= 0,0010) e pela diminuição na porcentagem de células TUNEL-positivas (Controle de 39,2 ± 5,0% versus GEE 29,1 ± 1,9%, p= 0,042) no grupo tratado. O estudo de viabilidade por citometria de fluxo também mostrou um número maior de células beta pancreáticas viáveis no grupo tratado (Controle 21,4 ± 3,4% versus GEE 33,7 ± 3,9%, p= 0,0156). A manutenção da integridade funcional das ilhotas teve impacto nos resultados dos transplantes, com menor índice de célula TUNEL-positivas (Controle 23,3 ± 2,6% versus GEE 8,3 ± 0,8%, p < 0,0001) nos enxertos recuperados após as primeiras 24 horas do transplante e maior porcentagem de animais normoglicêmicos (Controle 30% versus GEE 65,2%, p = 0,004) após transplante de um número marginal de 150 ilhotas na cápsula renal após seguimento de 30 dias. Em conclusão, estes dados corroboram que a formação de ERO é uma causa relevante de dano celular durante o isolamento de ilhotas pancreáticas e sugerem que o uso do compostos anti-oxidante GEE pode ser uma estratégia para melhorar os resultados dos transplantes de ilhotas / The vascular complications related to Diabetes Mellitus are closely linked to hyperglycemia. Patients who develop metabolic instability and progression of microvascular complications despite intensive insulin therapy are candidates to pancreas transplantation. Pancreatic islet transplant is an alternative approach since it is less immunogenic and minimally invasive. However, the success of pancreatic islet transplantation still faces many challenges, mainly related to cell damage during the islet isolation process and early post-transplant period. The increase in reactive oxygen species (ROS) generation and the consumption of antioxidant defenses might be factors related to these injuries. The aim of the present study was to evaluate whether supplementation with glutathione-ethyl-ester (GEE), a compound with higher bioavailability than glutathione (an important endogenous antioxidant), could improve islet viability and efficacy in a marginal islet transplantation model in rodents. GEE was added to a final concentration of 10 mM in collagenase solution during islet isolation. After isolation, in vitro studies were conducted to evaluate the presence of ROS using carboxy-H2DCFDA assay and the viability of isolated islets with JC-1 assay (mitochondrial integrity), Sytogreen/ethidium bromide assay (cellular membrane integrity), fractional beta cell viability assay by flow cytometry, TUNEL assay for apoptosis evaluation and glucose-stimulated insulin secretion. We also performed in vivo studies with islet transplantation under the kidney capsule of diabetic mice, 30 days follow-up after transplantation and recovery of the graft for histological analysis. Four experimental groups were evaluated: 1) animals transplanted with 500 islets, a number considered sufficient to promote diabetes reversion, not isolated in presence of GEE; 2) animals transplanted with 500 islets isolated in presence of GEE; 3) animals transplanted with 150 islets, a number considered insufficient to promote diabetes reversion, not isolated in presence of GEE and 4) animals transplanted with 150 islets isolated in presence of GEE. The addition of GEE at 10 mM concentration during islet isolation was able to decrease ROS content in isolated islets (Control 57.0 ± 4.3% versus GEE 47.0 ± 3.9%, p = 0.0034) and increase islet viability, as demonstrated by the Sytogreen/ethidium bromide assay (Control 70.6 ± 3.4% versus GEE 83.6 ± 4.8%, p = 0.0010) as well as by the reduction in TUNEL-positive cells (Control 39.2 ± 5.0% versus GEE 29.1 ± 1.9%, p = 0.042) in the treated group. The fractional beta-cell viability also showed an improvement in the treated group (Control 21.4 ± 3.4% versus GEE 33.7 ± 3.9%, p = 0.0156). The improved cell viability observed in vitro was translated into better outcomes in vivo, since supplementation of GEE during the isolation process resulted in a significantly lower rate of TUNEL-positive cells (Control 23,3 ± 2,6% versus GEE 8,3 ± 0,8%, p < 0,0001) in the islet grafts recovered after 24h of transplantation and in a higher percentage of normoglycemia (Control 30% versus GEE 65,2%, p = 0,004) after 30 days of follow-up in animals transplanted with the marginal islet mass (150 islets). In conclusion, the current data corroborate that ROS production is a relevant cause of cellular damage during islet isolation and suggest that the use of GEE might be a strategy to improve islet transplantation outcomes

Estima-se que, em 2013, cerca de 382 milhões de pessoas eram portadoras de diabetes mundialmente. Já o diabetes mellitus do tipo 1 (DMT1) representa de 5-10% desse total de casos, cujo tratamento atual se pauta na administração de insulina exógena. Contudo, desde a publicação do protocolo de Edmonton, o transplante de ilhotas pancreáticas se apresenta como nova técnica no tratamento para o DMT1, inclusive obtendo a independência de insulina em alguns casos. Apesar disso, a escolha do sítio receptor ainda é essencial para diminuir efeitos adversos e permitir o acompanhamento do enxerto. Nesse sentido, destaca-se o transplante de ilhotas para a câmara anterior do olho, pois permite, além do restabelecimento do controle glicêmico, o estudo da fisiologia dos enxertos in vivo. Dessa forma, o objetivo foi estabelecer metodologia de isolamento e transplante de ilhotas de alta reprodutibilidade e baixo custo, utilizando a câmara anterior do olho como sítio receptor. O isolamento foi realizado via injeção de solução de colagenase (1 mg/mL via ducto colédoco) em camundongos machos C57BL/6 hígidos de 8 semanas de idade e posterior transplante dessas ilhotas para camundongos machos da mesma espécie com diabetes induzido por injeção de aloxana (60 mg/kg, i.v.). Esses camundongos foram submetidos a infusão de aproximadamente 250 equivalentes de ilhotas (IEQs) para a câmara anterior do olho e tiveram sua glicemia e alteração de massa corpórea acompanhadas por 14 dias após o transplante. Também foi realizado teste de tolerância a glicose via injeção de solução de glicose (2g/kg i.p.) e realização da curva glicêmica. Obteve-se, na etapa de padronização, que a adição de 0,5% (%p/v) de albumina de soro bovino à solução de colagenase foi capaz de aumentar o número de IEQs isolados por animal. Quanto ao transplante, obteve-se que 50% dos animais submetidos à técnica tiveram diminuição significativa na sua glicemia (172,5 ± 6,4 mg/dL), quando comparados com o grupo controle diabético (582,8 ± 27,5 mg/dL) (p < 0,05). Entretanto, todos os animais tiveram aumento significativo da massa corpórea no período de acompanhamento e glicemia de jejum significativamente menor que os animais diabéticos (p < 0,05). Ademais, a curva glicêmica dos animais que tiveram transplante considerado bem sucedido, no teste de tolerância a glicose, se aproxima da curva do grupo controle sadio. Conclui-se que o modelo de transplante de ilhotas pancreáticas para a câmara anterior do olho foi bem estabelecido neste projeto, confirmado pelos resultados que evidenciam o transplante de ilhotas funcionais capazes de reduzir sensivelmente a glicemia e promover o ganho de peso em camundongos diabéticos. / It is estimated that, in 2013, around 382 million people had diabetes worldwide. Of that number, 5-10% represented cases of T1DM, which treatment is based in the administration of exogenous insulin. However, since the Edmonton protocol was published, islet transplantation presented itself as novel technique for T1DM treatment, achieving insulin independence in some cases. Although, recipient site choice is still essential to diminish side effects and enable graft follow up. In that sense, transplantation to the anterior chamber of the eye stands out, since it allows, beyond the reestablishment of glycemic control, study of islet physiology in vivo. That way, the objective was to establish a low cost and high reproducible model of islet isolation and transplantation, using the anterior chamber of the eye as receptor site. Islet isolation was made by injection of collagenase solution (1 mg/mL via common bile duct) in 8 week old healthy male C57BL/6 mice and followed by transplantation of these islets to male mice of the same age and species with diabetes induced by alloxan injection (60 mg/kg i.v.). These mice were subject of 250 islet equivalents (IEQs) infusion to the anterior chamber of the eye and had their blood glucose and change in body mass monitored for 14 days after transplantation. A glucose tolerance test (GTT) was also made, by injection of glucose solution (2g/kg i.p.) and a glycemic curve was plotted. In the standardization period, was observed that the addition of 0,5% (%w/v) bovine serum albumin is capable of increasing the number of IEQs isolated from each animal. About the transplants, was obtained that 50% of animals subject to transplantation had their blood glucose decreased significantly (172,5 ± 6,4 mg/dL), when compared to the diabetic control group (582,8 ± 27,5 mg/dL) (p < 0,05). However, all animals subject to the procedure had significant body mass increase, when compared to the same control group and fasting blood glucose significantly lower than diabetic animals (p < 0,05). Moreover, the glycemic curve of animals, who had their transplantation considered successful, was similar to that found in healthy control animals, in the GTT. We conclude that the model of transplant to the anterior chamber of the eye is well established in this project, which is confirmed by results that shows transplantation of functional islets, capable of promoting a significant decrease in blood glucose and an increase in total body mass in diabetic animals.

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:34:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 412115.pdf: 1421285 bytes, checksum: 45019602bb21738c0816090a64e131f0 (MD5) Previous issue date: 2009-02-09 / O transplante de ilhotas surge como uma alternativa para o tratamento do diabetes mellitus tipo 1. Entretanto, durante o processo de isolamento, h? grande perda celular, principalmente na periferia da ilhota pancre?tica. As esp?cies reativas de oxig?nio (ROS) contribuem significativamente neste processo afetando a viabilidade destas c?lulas para transplante. V?rios esfor?os est?o sendo feitos na tentativa de minimizar os danos causados pela libera??o e produ??o de ROS. Apresentando importante papel de citoprote??o e redu??o da forma??o e libera??o de radicais livres, a frutose-1,6-bisfosfato ? um regulador metab?lico que estimula as rea??es catab?licas da glic?lise, contribuindo para melhora da preserva??o do tecido frente ? isquemia em ?rg?os como cora??o, f?gado e rins. Diante destas caracter?sticas, a frutose-1,6-bisfosfato pode apresentar uma possibilidade de uso no isolamento de ilhotas na tentativa de promover prote??o celular. Foi realizado um estudo utilizando FBP durante o isolamento de ilhotas pancre?ticas de camundongos, analisando a contagem e a viabilidade celular, assim como a mensura??o de radicais livres. Nesse trabalho n?o foi encontrado efeito nas diferentes concentra??es de FBP versus controle, tanto na contagem de ilhotas pancre?ticas quanto nas suas viabilidades. Na mensura??o dos radicais livres tamb?m n?o foi observado a a??o citoprotetora nas doses de FBP estudadas.