Utilidad de la prueba de tolerancia de comida mixta con Nutrial I para la evaluación de la función de las células beta en diabetes tipo 1 / Usefulness of the tolerance test of mixed food with Nutrial I for the assessment of beta cells function in diabetes type 1

RESUMEN Introducción: La prueba de tolerancia de comida mixta es considerada la prueba de oro para la medición de la producción de insulina endógena en pacientes con diabetes tipo 1. Objetivo: Determinar la utilidad de la prueba de tolerancia de comida mixta con Nutrial I para evaluar la función de las células ß en diabéticos tipo 1 de diagnóstico reciente y la relación de esa función con algunas características clínicas y bioquímicas. Métodos: Se estudiaron variables bioquímicas como la glucemia, hemoglobina glucosilada (HbA1c), péptido C y fracciones lipídicas. La prueba de tolerancia de comida mixta con Nutrial I se aplicó a 18 sujetos con diabetes tipo 1 de diagnóstico reciente y a 8 voluntarios con edades comprendidas entre 19 y 35 años. El consumo del suplemento Nutrial I se calculó según el peso del paciente. Se obtuvieron muestras para glucemia y péptido C a los -10, 0, 30, 60, 90 y 120 minutos. Resultados: Se observaron concentraciones elevadas de glucemia y disminuidas de péptido C durante la prueba de tolerancia de comida mixta en los diabéticos tipo 1 de diagnóstico reciente, en comparación con los voluntarios, así como, diferencias en las áreas bajo la curva de péptido C (AUC-pc) (p= 0,001). En los diabéticos tipo 1 de diagnóstico reciente se evidenció una correlación negativa entre el AUC-pc con los niveles de glucemia en ayunas (r= -0,747; p ( 0,0001) y la HbA1c (r= -0,535; p= 0,022). Por el contrario, se encontró una correlación positiva entre el AUC-pc y el péptido C en ayunas (r= 0,722; p= 0,001). El AUC-pc después de la prueba de tolerancia de comida mixta es mayor en los sujetos con glucemia en ayunas si GA < 7 mmol/L con respecto a los sujetos con glucemia en ayunas ( 7 mmol/L (p= 0,012). Conclusiones: El empleo del Nutrial I en la prueba de tolerancia de comida mixta fue útil en la evaluación de la función de las células β en diabéticos tipo 1 de diagnóstico reciente. Los valores bajos de glucemia en ayunas durante esta prueba son marcadores indirectos de una función residual de células ( más conservada en los diabéticos tipo 1 de diagnóstico reciente(AU)

ABSTRACT Introduction: The tolerance test of mixed food is considered the gold standard for the measurement of endogenous insulin production in patients with diabetes type 1. Objective: To determine the usefulness of the tolerance test of mixed food with Nutrial I to assess the ß-cells function in patients with diabetes type 1 of recent diagnosis and the relation of this function with some clinical and biochemical characteristics. Methods: There were studied biochemical variables as the blood glucose, glycosylated haemoglobin (HbA1c), C-peptide and lipid fractions. The tolerance test of mixed food with Nutrial I was applied to 18 individuals with diabetes type 1 of recent diagnosis and in 8 volunteers aged between 19 and 35 years old. The consumption of Nutrial I supplement was calculated according to the weight of the patient. Samples were obtained for blood glucose and C-peptide at -10, 0, 30, 60, 90 and 120 minutes. Results: There were observed high concentrations of glycemia and decreased amounts of C-peptide during the tolerance test of mixed food in recently diagnosed type 1 diabetics in comparison with the volunteers, as well as differences in areas under the curve of C-peptide (AUC-pc) (p= 0.001). In the recently diagnosed type 1 diabetics was evident a negative correlation between the AUC-pc with fasting plasma glucose levels (r= -0,747; p(0.0001) and HbA1c (r= -0,535; p= 0.022). On the contrary, it was found a positive correlation between the AUC-pc and fasting C-peptide (r = 0.722; p = 0.001). The AUC-pc after the tolerance test of mixed food was greater in subjects with fasting blood glucose < 7 mmol/L with respect to the subjects with fasting blood glucose ( 7 mmol/L (p= 0.012). Conclusions: The use of Nutrial I in the tolerance test of mixed food was useful in the assessment of the role of the β-cells in patients with recently diagnosed diabetes type 1. Low values of fasting blood glucose during this test are indirect markers of a residual function of (cells more preserved in type 1 diabetics of recent diagnosis(AU)

Pancreatic islets isolated from ß2 adrenergic receptor knockout mice show reduced insulin secretion in response to nutrients / Ilhotas pancreáticas isoladas de camundongos com deleção do receptor adrenérgico ß2 apresenta reduzida secreção de insulina em resposta a nutrientes

Activation of ß2 adrenergic receptors by catecholamine or catecholamine-mimetic substances may enhance insulin secretion. We herein investigated KCl- and nutrient-stimulated insulin secretion in pancreatic islets isolated from ß2 knockout (ß2KO) mice. ß2KO mice showed reduced body weight, fasting hypoglycaemia associate to a similar fasting insulinemia compared to control. ß2KO mice also showed reduced glucose tolerance despite the higher sensitivity to insulin. Glucose-induced insulin secretion was impaired in pancreatic islets isolated from ß2KO mice. Leucine-induced (20mM) insulin secretion was diminished in pancreatic islets isolated from ß 2KO mice when compared to control one. The depolarizing effect of KCl on insulin secretion was also impaired in pancreatic islets from ß2KO mice. These results suggested a possible role of ß2 adrenergic receptors on nutrient-induced insulin secretion.

A ativação dos receptores ß2-adrenérgicos por catecolaminas ou miméticos a catecolaminas podem aumentar a secreção de insulina. Nós investigamos a secreção de insulina estimulada por nutrients e KCl em ilhotas pancreáticas isoladas de camundongos com deleção dos receptores ß2-adrenérgicos (ß2KO). Camudongos ß2KO apresentaram reduzido peso corporal, hipoglicemia de jejum associada a semelhante concentração de insulina plasmática de jejum comparada ao grupo controle. Camundongos ß2KO apesar de apresentarem aumento da sensibilidade a insulina também apresentaram reduzida tolerância a glicose. A secreção de insulina induzida com glicose foi alterada em ilhotas pancreáticas isoladas de camundongos ß2KO. Secreção de insulina induzida por leucina (20mM) foi diminuída em ilhotas pancreáticas isoladas de camundongos ß2KO quando comparado ao controle. O efeito despolarizante do KCl sobre a secreção de insulina também foi alterado em ilhotas pancreáticas de camundongos ß2KO. Estes resultados sugerem um possível papel dos receptores ß2-adrenérgicos na secreção de insulina induzida por nutrientes.

Mecanismos moleculares envolvidos em citoproteção e transformação maligna de células-beta pancreáticas / Molecular mechanisms involved in pancreatic beta-cells cytoprotection and malignant transformation

O transplante de ilhotas pancreáticas constitui uma alternativa atraente para o tratamento de diabetes tipo 1 (DM1), contudo, é limitado devido à escassez de doadores de órgãos. O papel da prolactina humana recombinante (rhPRL), que apresenta efeitos benéficos em células-beta, e seu mecanismo de ação foram investigados neste estudo. O número de células apoptóticas diminui significativamente na presença de rhPRL. Essa citoproteção envolveu diminuição da razão BCL2/BAX e inibição de caspase-8, -9 e -3. Este estudo revelou, pela primeira vez, evidência direta do efeito protetor de lactogênios contra apoptose de células-beta humanas. Levando em consideração a relação conhecida entre citocinas e DM1 e observações recentes sugerindo o papel da autofagia no desenvolvimento e prevenção do DM1, foi investigada a conexão entre citocinas (IL-1ß, TNFα e IFN-γ) e autofagia em células-beta. O co-tratamento com citocinas e rapamicina, um indutor de autofagia via inibição de mTOR, não aumentou os níveis de apoptose em células INS-1E. Contudo, exposição a citocinas levou ao aumento nos níveis de autofagossomos e na relação LC3-II/LC3-I, do mesmo modo que o tratamento com rapamicina. O tratamento com citocinas também levou à diminuição dos níveis de mTOR e 4E-BP1 fosforilados. Foi demonstrada aqui, pela primeira vez, uma relação direta entre o tratamento com citocinas e a indução de autofagia em células-beta. Recentemente, surgiram novas evidências mostrando ligação entre a morte de células-beta induzida por citocinas e indução de estresse de retículo endoplasmático. Em nosso modelo, foram observados níveis diminuídos de p-mTOR e aumento da formação de autofagossomos após o tratamento com indutores de estresse de retículo. Este estudo reforça também, resultados prévios sobre a hipótese da função de indutores de estresse de retículo em promover a autofagia. Além disso, o tratamento com rhPRL aumentou os níveis de p-mTOR e levou à diminuição na formação de autofagossomos após exposição a citocinas em células-beta. Estes resultados são relevantes para a caracterização mais aprofundada das funções dos lactogênios nessas células. Sabendo-se da necessidade de células-beta humanas para estudos detalhados em células-beta, nosso grupo gerou linhagens celulares derivadas de insulinomas humanos que secretam hormônios e expressam marcadores com o mesmo padrão de seu tecido original. Estas linhagens foram caracterizadas comparando-as com culturas primárias de células-beta através de eletroforese bidimensional acoplada a espectrometria de massa. Cerca de 1.800 spots foram detectados, sendo que menos de 1% apresentou expressão diferencial. As proteínas superexpressas em ilhotas, como Caldesmon, estão envolvidas em organização do citoesqueleto, influenciando a secreção hormonal. Contrariamente, quase todas as proteínas superexpressas nas células de insulinoma, como MAGE-A2, foram descritas aqui pela primeira vez, podendo estar relacionadas à sobrevivência celular e resistência à quimioterapia. Estes resultados mostram, pela primeira vez, mudanças na expressão de proteínas relacionadas ao fenótipo alterado dos insulinomas, direcionando a pesquisa ao estabelecimento de células-beta humanas bioengenheiradas e ao desenvolvimento de novas estratégias terapêuticas para insulinomas. Coletivamente, os dados obtidos neste estudo estendem o conhecimento molecular envolvido na citoproteção induzida por rhPRL e transformação maligna de células-beta pancreáticas, contribuindo para futuras aplicações na compreensão e no tratamento do DM1

Transplantation of pancreatic islets constitutes an alternative for type 1 diabetes (DM1); however, it is limited by the shortage of organ donors. Here, we investigated the role of recombinant human prolactin (rhPRL), shown to have beneficial effects in beta-cells, and its mechanisms of action. Apoptotic beta-cells were decreased in the presence of rhPRL, with cytoprotection involving an increase of BCL2/BAX ratio and inhibition of caspase-8, -9 and -3. This study provides new direct evidence for a protective effect of lactogens in human beta-cell apoptosis. Taking into account the known relationship between cytokines and DM1 and recent observations suggesting a role for autophagy in the development and prevention of DM1, we investigated the connection between cytokines (IL-1ß, TNF-α and IFN-γ) and autophagy in beta-cells. Co-treatment with cytokines and rapamycin, an inducer of autophagy through inhibition of mTOR, did not increase the apoptosis levels in INS-1E cells. However, exposure to cytokines increased the levels of autophagosome formation and LC3-II/LC3-I ratio. Treatment with cytokines also led to decreased levels of phosphorylated mTOR and 4E-BP1. We demonstrated for the first time, a direct relationship between cytokines treatment and induction of autophagy in beta-cells. Lately, new evidence point to a connection between cytokine-induced beta-cell death and endoplasmic reticulum stress. In our model, we observed that decreased levels of p-mTOR and increased autophagosome formation also ensued after treatment with endoplasmic reticulum stressors. This study also supports the previous hypothesis on the function of ER stressors in inducing autophagy. Furthermore, rhPRL treatment increased the levels of p-mTOR and decreased autophagosome formation after exposure to cytokines in beta-cells. These findings are also relevant for further characterization of lactogens functions in these cells. Considering the demand for human cells for further beta-cells studies, our group generated cell lines derived from human insulinomas which secrete hormones and express markers with the same pattern displayed by their original tissue. We set out to further characterize these lineages by comparing them to primary beta-cells using two-dimensional gel electrophoresis coupled to mass spectrometry. An average of 1,800 spots was detected with less than 1% exhibiting differential expression. Proteins upregulated in islets, such as Caldesmon, are involved in cytoskeletal organization thus influencing hormone secretion. In contrast, almost all proteins upregulated in insulinoma cells, such as MAGE-A2, first described here, could be related to cell survival and resistance to chemotherapy. Our results provide, for the first time, a molecular snapshot of the changes in expression of proteins correlated with the altered phenotype of insulinomas, prompting research towards the establishment of bioengineered human beta-cells, and the development of new therapeutic strategies for insulinomas. Collectively, the data obtained in this study extend the molecular knowledge involved in rhPRL-induced cytoprotection and malignant transformation of pancreatic beta-cells, contributing to future applications for understanding and treatment of DM1