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

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

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

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

O transplante de ilhotas 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.

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.

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.

O transplante de ilhotas pancreáticas humanas representa uma estratégia promissora para a cura do diabetes mellitus tipo 1 (DM1), mas a aplicação a todos os pacientes diabéticos ainda é impraticável devido à limitada disponibilidade de ilhotas ou células &#946; e à necessidade de utilização de drogas imunossupressoras pelo paciente transplantado. O tratamento com imunossupressores após o transplante de ilhotas pode ser abolido quando se realiza o microencapsulamento das ilhotas pancreáticas. Neste trabalho investigou-se um novo biomaterial, Biodritina® (alginato/sulfato de condroitina) adequado ao microencapsulamento que gelifica na presença de íons de cálcio ou bário. A biocompatibilidade das microcápsulas tem sido avaliada segundo o grau de pureza do alginato utilizado na sua confecção. Amostras de alginato comercial purificado foram analisadas, comprovando-se a presença de impurezas (polifenóis, endotoxinas, proteínas) em níveis elevados, que impedem sua aplicação clínica. Optou-se, portanto pela utilização do alginato comercial ultrapurificado nos experimentos descritos neste trabalho. Das formulações de biomateriais avaliadas, as microcápsulas de bário-Biodritina apresentaram o melhor desempenho em testes de estabilidade físico-química. Estas microcápsulas mantiveram sua morfologia e estabilidade estrutural após permanecerem 30 dias na cavidade peritoneal de camundongos, conforme demonstrado por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Análises histológicas mostraram que microcápsulas de bário-Biodritina explantadas, não possuíam adesão celular em sua superfície. Estudos de permeabilidade demonstraram que o tamanho médio dos poros das microcápsulas de bário-Biodritina permite passagem de proteínas de até 70 kDa, enquanto os poros daquelas de cálcio-Biodritina comportam proteínas de até 100 kDa. Experimentos de coResumo | x cultivo de macrófagos peritoneais com ilhotas de rato microencapsuladas demonstraram uma capacidade imunoprotetora maior das microcápsulas de bário-Biodritina em relação às de cálcio- Biodritina, sendo que as primeiras não ativaram os macrófagos. A manutenção da viabilidade e função de ilhotas humanas microencapsuladas com bário-Biodritina foi confirmada através de ensaio funcional in vitro, no qual ilhotas microencapsuladas apresentaram níveis de secreção de insulina idênticos aos de ilhotas nuas. A prova de conceito do biomaterial foi realizada através do implante de ilhotas humanas microencapsuladas em bário-Biodritina em camundongos com DM1 induzido por estreptozotocina. A hiperglicemia desses animais foi corrigida pelo implante por um período superior a 60 dias, durante os quais o teste oral de tolerância à glicose mostrou-se normal, demonstrando completa funcionalidade e eficiência das ilhotas microencapsuladas com bário-Biodritina. Partindo de observações de que animais inoculados com a peçonha do escorpião Tityus serrulatus apresentam nesidioblastose, foi realizado o fracionamento do veneno por HPLC de fase reversa e 24 frações obtidas foram submetidas a ensaios de proliferação celular através da incorporação de 3H-timidina em células de insulinoma de rato RINm5F. Uma dessas frações foi capaz de induzir a proliferação das células RINm5F e quando aplicada a ilhotas humanas isoladas, elevou o índice de secreção de insulina e induziu um aumento da expressão dos mRNAs de insulina e PCNA. Portanto, demonstrou-se que o biomaterial bário-Biodritina possui as características necessárias para microencapsular células/ilhotas com eficiência e que a \"fração ativa\" do veneno do escorpião T. serrulatus induz proliferação de células RINm5F e melhora a secreção de insulina de ilhotas humanas. / Islet transplantation has been proposed as a promising therapeutic strategy for the cure of type 1 diabetes mellitus (DM), however, its application to all diabetic patients is still not possible due to the limited source of islets or &#946; cells and to the need of an immunosuppressive treatment of the recipient to avoid graft rejection. The use of immunosupressors may be abolished when pancreatic islets are microencapsulated prior to transplantation. Here, we investigated the use of a new biomaterial suitable for cell microencapsulation, namely, Biodritin&#174;, composed of alginate and chondroitin sulphate, which is capable of gelation in the presence of barium or calcium ions. Microcapsules biocompatibility has been evaluated according to the purity of the alginate used in its production. Samples of purified commercial alginate were analyzed, but the high levels of contaminants (proteins, endotoxins and polyphenols) detected prevented its use in clinical applications. On the other hand, also commercially available ultrapure alginate fulfills the requirements for this application, therefore, this biomaterial was chosen for our experiments. Among the different biomaterial formulations evaluated, barium-Biodritin microcapsules displayed the best performance in the physico-chemical tests. Scanning electronic microscopy revealed that barium-Biodritin microcapsules maintained their morphology and structural stability after being implanted for 30 days in the peritoneal cavity of mice. No cellular adhesion was detected on the surface of explanted barium-Biodritin microcapsules by histological analysis. Permeability studies determined the medium pore size of barium-Biodritin microcapsules, which allows proteins of up to 70 kDa to pass through the biomaterial, while calcium-Biodritin pores accomodate proteins of up to 100 kDa. Co-culture of peritoneal macrophages with microencapsulated rat islets, revealed a superior immunoprotective capacity of barium-Biodritin microcapsules, which were capable of protecting the islets with no macrophage activation. Microencapsulated and naked human islets presented identical insulin secretion levels upon stimulation with glucose in vitro, confirming that barium-Biodritin microencapsulation maintains the function and viability of human islets. Proof-of-concept experiments in which barium-Biodritin microencapsulated human islets were implanted into chemically-induced diabetic mice, showed that these animals maintained normal blood glucose levels for more than 60 days, during which oral glucose tolerance tests were normal, demonstrating the complete functionality and efficiency of barium-Biodritin microencapsulated human islets. From the observation that animals inoculated with the venom of the scorpion Tityus serrulatus presented nesidioblastosis, we decided to fractionate the venom to isolate the active principle. The venom was fractionated by reversed phase HPLC and 24 fractions were obtained and submitted to cellular proliferation assays, in which rat insulinoma RINm5F cells evaluated for 3H-timidina incorporation. One of these fractions was capable of inducing cell proliferation and was also applied to isolated human islets. Treated islets presented a higher insulin secretion index and an increase in insulin and PCNA mRNA expression. In conclusion, we demonstrated that the barium-Biodritin biomaterial possesses all characteristics required for efficient cell/islet microencapsulation and that the active fraction of Tityus serrulatus venom induces the proliferation of RINm5F cells and improves insulin secretion in human islets.

O transplante de ilhotas pancreáticas humanas representa uma estratégia promissora para a cura do diabetes mellitus tipo 1 (DM1), mas a aplicação a todos os pacientes diabéticos ainda é impraticável devido à limitada disponibilidade de ilhotas ou células &#946; e à necessidade de utilização de drogas imunossupressoras pelo paciente transplantado. O tratamento com imunossupressores após o transplante de ilhotas pode ser abolido quando se realiza o microencapsulamento das ilhotas pancreáticas. Neste trabalho investigou-se um novo biomaterial, Biodritina® (alginato/sulfato de condroitina) adequado ao microencapsulamento que gelifica na presença de íons de cálcio ou bário. A biocompatibilidade das microcápsulas tem sido avaliada segundo o grau de pureza do alginato utilizado na sua confecção. Amostras de alginato comercial purificado foram analisadas, comprovando-se a presença de impurezas (polifenóis, endotoxinas, proteínas) em níveis elevados, que impedem sua aplicação clínica. Optou-se, portanto pela utilização do alginato comercial ultrapurificado nos experimentos descritos neste trabalho. Das formulações de biomateriais avaliadas, as microcápsulas de bário-Biodritina apresentaram o melhor desempenho em testes de estabilidade físico-química. Estas microcápsulas mantiveram sua morfologia e estabilidade estrutural após permanecerem 30 dias na cavidade peritoneal de camundongos, conforme demonstrado por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Análises histológicas mostraram que microcápsulas de bário-Biodritina explantadas, não possuíam adesão celular em sua superfície. Estudos de permeabilidade demonstraram que o tamanho médio dos poros das microcápsulas de bário-Biodritina permite passagem de proteínas de até 70 kDa, enquanto os poros daquelas de cálcio-Biodritina comportam proteínas de até 100 kDa. Experimentos de coResumo | x cultivo de macrófagos peritoneais com ilhotas de rato microencapsuladas demonstraram uma capacidade imunoprotetora maior das microcápsulas de bário-Biodritina em relação às de cálcio- Biodritina, sendo que as primeiras não ativaram os macrófagos. A manutenção da viabilidade e função de ilhotas humanas microencapsuladas com bário-Biodritina foi confirmada através de ensaio funcional in vitro, no qual ilhotas microencapsuladas apresentaram níveis de secreção de insulina idênticos aos de ilhotas nuas. A prova de conceito do biomaterial foi realizada através do implante de ilhotas humanas microencapsuladas em bário-Biodritina em camundongos com DM1 induzido por estreptozotocina. A hiperglicemia desses animais foi corrigida pelo implante por um período superior a 60 dias, durante os quais o teste oral de tolerância à glicose mostrou-se normal, demonstrando completa funcionalidade e eficiência das ilhotas microencapsuladas com bário-Biodritina. Partindo de observações de que animais inoculados com a peçonha do escorpião Tityus serrulatus apresentam nesidioblastose, foi realizado o fracionamento do veneno por HPLC de fase reversa e 24 frações obtidas foram submetidas a ensaios de proliferação celular através da incorporação de 3H-timidina em células de insulinoma de rato RINm5F. Uma dessas frações foi capaz de induzir a proliferação das células RINm5F e quando aplicada a ilhotas humanas isoladas, elevou o índice de secreção de insulina e induziu um aumento da expressão dos mRNAs de insulina e PCNA. Portanto, demonstrou-se que o biomaterial bário-Biodritina possui as características necessárias para microencapsular células/ilhotas com eficiência e que a \"fração ativa\" do veneno do escorpião T. serrulatus induz proliferação de células RINm5F e melhora a secreção de insulina de ilhotas humanas. / Islet transplantation has been proposed as a promising therapeutic strategy for the cure of type 1 diabetes mellitus (DM), however, its application to all diabetic patients is still not possible due to the limited source of islets or &#946; cells and to the need of an immunosuppressive treatment of the recipient to avoid graft rejection. The use of immunosupressors may be abolished when pancreatic islets are microencapsulated prior to transplantation. Here, we investigated the use of a new biomaterial suitable for cell microencapsulation, namely, Biodritin&#174;, composed of alginate and chondroitin sulphate, which is capable of gelation in the presence of barium or calcium ions. Microcapsules biocompatibility has been evaluated according to the purity of the alginate used in its production. Samples of purified commercial alginate were analyzed, but the high levels of contaminants (proteins, endotoxins and polyphenols) detected prevented its use in clinical applications. On the other hand, also commercially available ultrapure alginate fulfills the requirements for this application, therefore, this biomaterial was chosen for our experiments. Among the different biomaterial formulations evaluated, barium-Biodritin microcapsules displayed the best performance in the physico-chemical tests. Scanning electronic microscopy revealed that barium-Biodritin microcapsules maintained their morphology and structural stability after being implanted for 30 days in the peritoneal cavity of mice. No cellular adhesion was detected on the surface of explanted barium-Biodritin microcapsules by histological analysis. Permeability studies determined the medium pore size of barium-Biodritin microcapsules, which allows proteins of up to 70 kDa to pass through the biomaterial, while calcium-Biodritin pores accomodate proteins of up to 100 kDa. Co-culture of peritoneal macrophages with microencapsulated rat islets, revealed a superior immunoprotective capacity of barium-Biodritin microcapsules, which were capable of protecting the islets with no macrophage activation. Microencapsulated and naked human islets presented identical insulin secretion levels upon stimulation with glucose in vitro, confirming that barium-Biodritin microencapsulation maintains the function and viability of human islets. Proof-of-concept experiments in which barium-Biodritin microencapsulated human islets were implanted into chemically-induced diabetic mice, showed that these animals maintained normal blood glucose levels for more than 60 days, during which oral glucose tolerance tests were normal, demonstrating the complete functionality and efficiency of barium-Biodritin microencapsulated human islets. From the observation that animals inoculated with the venom of the scorpion Tityus serrulatus presented nesidioblastosis, we decided to fractionate the venom to isolate the active principle. The venom was fractionated by reversed phase HPLC and 24 fractions were obtained and submitted to cellular proliferation assays, in which rat insulinoma RINm5F cells evaluated for 3H-timidina incorporation. One of these fractions was capable of inducing cell proliferation and was also applied to isolated human islets. Treated islets presented a higher insulin secretion index and an increase in insulin and PCNA mRNA expression. In conclusion, we demonstrated that the barium-Biodritin biomaterial possesses all characteristics required for efficient cell/islet microencapsulation and that the active fraction of Tityus serrulatus venom induces the proliferation of RINm5F cells and improves insulin secretion in human islets.