Tumores neuroendócrinos pancreáticos: revisão histopatológica / Pancreatic neuroendocrine tumors: histopathological review

Introdução: Os tumores neuroendócrinos pancreáticos são considerados raros. Eles são classificados em funcionantes e não funcionantes. Objetivo: Definir e classificar tumores neuroendócrinos pancreáticos de acordo com sua avaliação histopatológica e imunoistoquímica, associado aos critérios diagnósticos. Método: Trata-se de revisão narrativa sobre publicações encontradas no PubMed, SciELO e Google Acadêmico. Resultados: Esses tumores podem ser bem ou pouco diferenciados e apresentam características microscópicas distintas. As células bem diferenciadas têm formato pequeno, núcleos uniformes redondos ou ovais, citoplasma finamente granular indicando forte capacidade secretória e mantêm a estrutura organoide. A presença de necrose tumoral, atividade mitótica aumentada e índice de Ki-67 elevado indicam alta probabilidade de neoplasia neuroendócrina. Cromogranina A e sinaptofisina favorecem o diagnóstico do bem diferenciado. Já a marcação positiva do BCL 10 em conjunto com a ausência de expressão da cromogranina A e da sinaptofisina mostram a precária diferenciação tumoral. A presença de marcação positiva para as expressões hormonais não define o tumor como funcionante. Conclusão: Houve aumento do diagnóstico de tumores neuroendócrinos pancreáticos com o uso de técnicas de imagem e a conscientização sobre a doença. A análise histopatológica com imunoistoquímica, especialmente quando há sintomas consumptivos, podem indicar o tipo do carcinoma e induzir ao mais adequado tratamento.

Introduction: Pancreatic neuroendocrine tumors are considered rare. They are classified into functioning and non-functioning. Objective: To define and classify pancreatic neuroendocrine tumors according to their histopathological and immunohistochemical evaluation, associated with diagnostic criteria. Method: This is a narrative review of publications found in PubMed, SciELO and Google Scholar. \Results: These tumors can be well or poorly differentiated and have distinct microscopic characteristics. Well-differentiated cells are small in shape, have uniform round or oval nuclei, finely granular cytoplasm indicating strong secretory capacity, and maintain the organoid structure. Presence of tumor necrosis, increased mitotic activity and high Ki-67 index indicate a high probability of neuroendocrine neoplasia. Chromogranin A and synaptophysin favor the diagnosis of well-differentiated. The positive staining of BCL 10 together with the absence of expression of chromogranin A and synaptophysin show poor tumor differentiation. The presence of positive staining for hormone expressions does not define the tumor as functioning. Conclusion: There was an increase in the diagnosis of pancreatic neuroendocrine tumors with the use of imaging techniques and awareness of the disease. Histopathological analysis with immunohistochemistry, especially when there are consuming symptoms, can indicate the type of carcinoma and lead to the most appropriate treatment.

Chronic treatment with hydroalcoholic extract of Plathymenia reticulata promotes islet hyperplasia and improves glycemic control in diabetic rats / Tratamento crônico com extrato hidroalcoólico de Plathymenia reticulata promove hiperplasia de ilhotas e controle glicêmico em ratos diabéticos

ABSTRACT Objective: To investigate the anti-hyperglycemic effects of Plathymenia reticulata hydroalcoholic extract and related changes in body weight, lipid profile and the pancreas. Methods: Diabetes was induced in 75 adult male Wistar rats via oral gavage of 65mg/Kg of streptozotocin. Rats were allocated to one of 8 groups, as follows: diabetic and control rats treated with water, diabetic and control rats treated with 100mg/kg or 200mg/kg of plant extract, and diabetic and control rats treated with glyburide. Treatment consisted of oral gavage for 30 days. Blood glucose levels and body weight were measured weekly. Animals were sacrificed and lipid profile and pancreatic tissue samples analyzed. Statistical analysis consisted of ANOVA, post-hoc Tukey-Kramer, paired Student's t and χ2 tests; the level of significance was set at 5%. Results: Extract gavage at 100mg/kg led to a decrease in blood glucose levels in diabetic rats in the second, third (198.71±65.27 versus 428.00±15.25) and fourth weeks (253.29±47.37 versus 443.22±42.72), body weight loss (13.22±5.70 versus 109.60±9.95) and lower cholesterol levels (58.75±3.13 versus 80.11±4.01) in control rats. Extract gavage at 200mg/Kg led to a decrease in glucose levels on the fourth week in diabetic rats, body weight loss in the second, third and fourth weeks in control rats, and lower cholesterol levels in diabetic and control rats. Islet hyperplasia (p=0.005) and pancreatic duct dilation (p=0.047) were observed in diabetic and control rats. Conclusion: Plathymenia extract reduced blood glucose levels in diabetic rats, and body weight in control rats, and promoted pancreatic islet hyperplasia in diabetic and control rats.

RESUMO Objetivo: Avaliar o efeito anti-hiperglicêmico do extrato hidroalcoólico de Plathymenia reticulata, alterações no peso, lipídeos e efeito sobre o pâncreas. Métodos: O diabetes foi induzido pela administração de estreptozotocina 65mg/kg, em 75 ratos Wistar adultos machos, divididos em 8 grupos diferentes: ratos diabéticos e controle + água, ratos diabéticos e controle + 100mg/kg ou 200mg/kg de extrato, ratos diabéticos e controle + gliburida. O tratamento foi realizado por gavagem (oral) por 30 dias. Níveis de glicose e peso foram verificados semanalmente. Os animais foram sacrificados, e amostras de lipídeos e do pâncreas foram analisadas. A análise estatística incluiu ANOVA, post-hoc Tukey-Kramer, teste t de Student pareado e teste do χ2, com nível de significância de 5%. Resultados: O extrato 100mg/kg promoveu redução nos níveis de glicose sanguínea em ratos diabéticos na segunda, terceira (198,71±65,27 versus 428,00±15,25) e quarta semanas (253,29±47,37 versus 443,22±42,72), perda de peso (13,22±5,70 versus 109,60±9,95) e diminuição do colesterol (58,75±3,13 versus 80,11±4,01) em ratos controle. Com extrato de 200mg/kg, houve redução dos níveis de glicose na quarta semana, nos ratos diabéticos; de peso na segunda, terceira e quarta semanas, nos ratos controle; e de colesterol nos animais diabéticos e controle. Ocorreram hiperplasia de ilhotas (p=0,005) e dilatação dos ductos pancreáticos (p=0,047) em ratos diabéticos e controles. Conclusão: O extrato de Plathymenia reduziu os níveis de glicose em ratos diabéticos e de peso em ratos controle, além de ter promovido hiperplasia de ilhotas pancreáticas em diabéticos e controles.

Mecanismos moleculares mediadores da citoproteção de células beta pancreáticas induzidos por prolactina / Role of HSPB1 in PRL-induced cytoprotective effects on beta cells

A manutenção da célula de ilhotas in vitro aparece como uma estratégia atraente para aumentar o resultado do transplante de ilhotas pancreáticas. Entretanto, o destino das ilhotas em cultura é determinado pelo equilíbrio entre mediadores pró e antiapoptóticos. Nós mostramos anteriormente que os níveis de HSPB1 são aumentados pela prolactina (PRL) tanto nas células beta pancreáticas humanas quanto nas células de insulinoma murino MIN6. Além disso, mostramos que os efeitos pró- sobrevivência induzidos pela prolactina nas células beta pancreáticas são mediados pela HSPB1. Uma vez que o papel da HSPB1 nas células beta não foi estudado diretamente, procuramos explorar os mecanismos moleculares pelos quais a HSPB1 medeia a citoproteção da célula beta induzida pela PRL. Para isso, células MIN6 derivadas de um insulinoma de camundongo e cultura primária de ilhotas pancreáticas murinas (I), silenciadas ou superexpressando HSPB1 foram submetidas à privação de soro e então pré- tratadas na presença ou na ausência de PRL (300 ng / mL) e expostos a ou citocinas (IL-1ß (0,8 ng / mL), IFN-γ (4 ng / mL) e TNF-α (8 ng / mL) por 16 ou 24 h. Após esses períodos de tempo foi avaliada a viabilidade celular. De fato, as células silenciadas para HSPB1 tiveram maiores porcentagens de morte celular em comparação aos controles. No entanto, a superexpressão de HSPB1 sozinha imita os efeitos citoprotectores da Prolactina em ambas as células MIN6 e nas culturas primárias das ilhotas. Estes resultados mostram o papel fundamental da HSPB1 no efeito citoprotetor inibindo a apoptose inducida pelo tratamento com citocinas pró-inflamatórias. Além disso, os lisados de células Min6 tratadas com citocinas na presença ou na ausência de PRL durante 6 h foram sujeitos a imunoprecipitação de HSPB1. Proteínas coimmunoprecipitadas separadaspor SDS-PAGE e posteriormente identificadas por nano-HPLC acoplado à espectrometria de massas. Células pré-tratadas com PRL apresentaram um enriquecimento de proteínas que coprescipitaram com HSPB1 relacionadas em processos de resistência ao estresse oxidativo, degradação proteica e metabolismo de carboidratos. Células MIN6, silenciadas ou superexpressando HSPB1 foram expostas á menadiona e peróxido de hidrogênio e parâmetros oxidativos foram analisados. O silenciamento de HSPB1 promoveu células mais sensíveis ao estresse oxidativo e levou a uma redução da capacidade antioxidante, enquanto que prolactina induziu citoproteção mediada por HSPB1 contra o estresse oxidativo. A superexpressão de HSPB1, no entanto, levou a efeitos opostos. O tratamento com PRL, o silenciamento ou superexpressão de HSPB1 não mudou a expressão de enzimas antioxidantes, mas os níveis proteicos de HSPB1 estão relacionados com a modulação da razão GSH/GSSG e a atividade de G6PD. Dado de estudos recentes reportam que o perfil respiratório das ilhotas prévias ao transplante pode predizer seu desempenho e que não se sabe nada sobre se a PRL poderia modular a função mitocondrial nas células beta; no presente projeto foi investigado se o tratamento hormonal poderia aumentar a eficiência mitocondrial das células beta. Observamos que o tratamento com citocinas pró-inflamatórias produziu uma diminuição na eficiência do consumo de oxigênio mitocondrial estar relacionado à síntese de ATP. Esses resultados foram significativamente revertidos a valores similares ao obtidos nas células submetidas Às condições de máxima viabilidade após o tratamento com PRL. Além disso, os resultados mostraram que os níveis elevados de HSPB1 medeiam este efeito, uma vez que a falta desta proteína anulou significativamente a recuperação da função mitocondrial induzida pelo tratamento hormonal. Visto que as taxas de síntese de ATP mitocondrial são as responsáveis pela elevação na sua concentração intracelular e que esse evento está diretamente relacionado com a secreção de insulina nas células beta, analisamos se diferentes níveis proteicos de HSPB1 poderia modificar a função secretora de células beta. Para isso foram calculados os índices de estímulo da secreção de insulina em resposta ao aumento da concentraçãode glicose no meio de cultura tanto em células parentais MIN6 como em culturas primárias de ilhotas pancreáticas murinas que foram submetidas ou não ao silenciamento ou superexpressão de HSPB1. Nossos resultados mostraram que nem a presença de citocinas, Prolactina, ou a ausência ou superexpressão de HSPB1 nas culturas celulares analisadas apresentaram diferença significativa em relação aos índices de estímulo da secreção e conteúdo de insulina. Esses resultados sugerem que nem a falta, nem a superexpressão de HSPB1 poderia alterar a função de célula beta. Nós mostramos a relevância da HSPB1 em ambos os efeitos pró- sobrevivência da PRL contra a morte da célula beta induzida tanto por citocinas quanto por indução de estresse oxidativo. Este último efeito poderia também estar relacionado com a participação da HSPB1 na recuperação da função mitocondrial observada após o tratamento hormonal corroborando assim parte dos resultados obtidos nos experimentos de immunoprecipitação. Finalmente, nossos resultados destacam a importância de mais estudos visando um entendimento mais profundo das funções da HSPB1 nas células beta, uma vez que elas poderiam levar à mitigação da morte da célula beta através da regulação positiva de uma via de proteção endógena, que não é dependente da modulação do sistema imunológico

The success of islet transplantation has improved lately. Unfortunately, it is still compromised by cell loss. Maintaining islet cell in vitro appears as an attractive strategy to increase the outcome of pancreatic islet transplantation. However, islet fate in culture is determined by the balance between pro- and anti- apoptotic mediators. We have previously shown that Heat Shock Protein B1 (HSPB1) levels are increased by prolactin (PRL) on both human pancreatic beta cells and MIN6 murine insulinoma cells. Furthermore, we have demonstrated the prolactin-induced pro-survival effects on pancreatic beta-cells are mediated by HSPB1. Since HSPB1 role in beta cells has not been directly studied, we set out to explore the molecular mechanisms by which HSPB1 mediates PRL-induced beta cell cytoprotection. For this purpose, MIN6 insulinoma mouse cells and primary culture of murine pancreatic islets (I) wild type, HSPB1 silenced or overexpressing the chaperone were subjected to serum starvation and then pre-treated in the presence or in the absence of PRL (300 ng/mL) and exposed to or cytokines (IL-1ß (0,8 ng/mL), IFN-γ (4 ng/mL) and TNF-α (8 ng/mL)) for 16 or 24h. Then, we analyse cell viability. HSPB1silenced cells presented higher percentages of cell death compared to controls. However, the overexpression of HSPB1, independently of hormonal treatment, was able mimic the cytoprotective effects of Prolactin. These results point at the key role of HSPB1 in the cytoprotective effect against proinflammatory cytokines-induced beta cell death. In addition, lysates from Min6 cells incubated for 6 hours in the presence of a cocktail of cytokines and/or PRL were subjected to HSPB1 immunoprecipitation. Co-precipitated proteins were identified by SDS-PAGE coupled to mass spectrometry. We found an enrichment of proteins relatedto signaling pathways involved in a response against oxidative and endoplasmic reticulum stress induction. Moreover, we also identified antiapoptotic effects and carbohydrate metabolism related proteins. Indeed, HSPB1 knockdown rendered cells more sensitive to oxidative stress and led to a reduced antioxidant capacity, while prolactin induced an HSPB1- mediated cytoprotection against ROS induced beta-cell apoptosis. One again, HSPB1 overexpression mimic PRL- induced cytoprotection. While hormonal treatment, HSPB1 silencing or overexpression did not change the expression of antioxidant enzymes; this conditions influenced reduced glutathione cell content and G6DP activity. Since recent studies have pointed that islets respiratory profile prior to transplantation may predict their performance; we also investigated whether PRL treatment could increase beta-cell mitochondrial efficiency. We observed a cytokine-induced increase of mitochondrial oxygen consumption rate not related to ATP synthesis, which was significantly decreased upon PRL treatment. HSPB1 was a key mediator of this effect since the lack of this protein significantly abrogated PRL-induced mitochondrial function recovery. The secretory function was then analysed in wild type MIN6 cells as well as in primary cultures of pancreatic islets either HSPB1 silenced or overexpressing the chaperone. Cells were subjected to serum starvation and then pre-treated in the presence or in the absence of PRL and exposed to cytokines for 16 or 24h. We didn´t found significant differences in both glucose induced-insulin secretion and insulin content between the hormonal treatment, HSPB1 silencing or overexpression. These results suggest that neither lack, nor overexpression of HSPB1 could alter beta cell function. Altogether our results have shown the importance of HSPB1 on PRL prosurvival effects as well as on maintenance of mitochondrial efficiency against both cytokine treatment and oxidative-stress-induced beta cell damage. These results are in accordance with the PRL-induced enrichment of HSPB1 interacting proteins displaying functions related to protein degradation, oxidative stress protection or mitochondrial carbohydrate metabolism.Finally, our results outline the importance of further studies aiming at a deeper understanding of HSPB1 functions on beta cells, since they could lead to the mitigation of beta cell death through the up-regulation of an endogenous protective pathway, which is not dependent on the modulation of the immune system

Pancreatitis, genes y autotrasplante de islotes: actualizaciones y nuevos horizontes / Pancreatitis, genes and islet cells auto transplant: updates and new horizons

La pancreatitis es una inflamación del páncreas que puede progresar de una presentación aguda, a una presentación aguda recurrente y eventualmente a pancreatitis crónica, caracterizada por cambios morfológicos y formación de cicatriz los cuales son irreversibles. La entidad conocida como pancreatitis hereditaria ha sido reconocida en la literatura por años y ciertamente el hallazgo del gen PRSS1 en 1996 marcó el inicio de una era de descubrimientos genéticos asociados a dicha enfermedad. Desde entonces, múltiples genes han sido descritos como causa de pancreatitis hereditaria o modificadores de la enfermedad, entre los que se destacan el PRSS1, SPINK1, CFTR, CASR, CTRC, CLDN2 y CPA1 entre otros. La selección de pacientes a la que se le va a practicar los estudios genéticos correspondientes debe ser guiada por las recomendaciones de los expertos y debe cumplir con los criterios correspondientes. El tratamiento, una vez hecho el diagnóstico, debe ser adaptado en base a las necesidades particulares de cada paciente. Ciertamente, el advenimiento de la pancreatectomía total con auto trasplante, cuyo principal objetivo es aliviar el dolor ocasionado por la pancreatitis crónica a la vez que se reduce la severidad de la diabetes inducida por la pancreatectomía, es una alternativa atractiva en el tratamiento y manejo de pacientes con diagnóstico de pancreatitis hereditaria. Sin embargo, estrictos criterios y un manejo interdisciplinario son esenciales ya que éste es un procedimiento irreversible y tiene consecuencias médicas por el resto de la vida que todo paciente tiene que conocer y que a su vez, el equipo médico debe saber identificar y tratar a tiempo. Sin embargo, existen muchas áreas potenciales en este campo para investigaciones que sean mayores, mejores y a la vanguardia para lograr un mejor entendimiento y desarrollar potenciales curas para esta enfermedad

Pancreatitis is an inflammation of the pancreas that can progress from an acute presentation to an acute recurring presentation and eventually to chronic pancreatitis, which is characterized by irreversible morphological changes and scarring of the pancreas. The entity known as hereditary pancreatitis has been recognized in the literature for years and certainly the discovery of the PRSS1 gene in 1996 marked the beginning of a new era of genetic discoveries associated with the disease. Since then, multiple genes have been described as the causing agents of pancreatitis or disease modifiers, some of the most important ones being the PRSS1, SPINK1, CFTR, CASR, CTRC, CLDN2, and CPA1. The patient selection process for genetic testing should be guided by the current experts’ recommendations and should meet specific corresponding criteria. Once the diagnosis has been made, treatment should be tailored to each patient’s particular needs. Certainly, the advent of the total pancreatectomy with auto islet cell transplantation, which has the main goal to improve the pain caused by the chronic pancreatitis and simultaneously reduce the severity of the pancreatectomy induced diabetes, is an attractive alternative in the treatment and management of patient with a diagnosis of hereditary pancreatitis. However, strict criteria and an interdisciplinary management are essential since this surgery is irreversible and carries lifetime health consequences that all patients must be aware of and the medical team must be able to early recognize these and treat accordingly. However, there are many potential areas in this field for more, better and forefront research to be developed aiming for a better understanding of the disease process and for the development of a cure

Pancreatic beta cell protection/regeneration with phytotherapy

Although currently available drugs are useful in controlling early onset complications of diabetes, serious late onset complications appear in a large number of patients. Considering the physiopathology of diabetes, preventing beta cell degeneration and stimulating the endogenous regeneration of islets will be essential approaches for the treatment of insulin-dependent diabetes mellitus. The current review focused on phytochemicals, the antidiabetic effect of which has been proved by pancreatic beta cell protection/regeneration. Among the hundreds of plants that have been investigated for diabetes, a small fraction has shown the regenerative property and was described in this paper. Processes of pancreatic beta cell degeneration and regeneration were described. Also, the proposed mechanisms for the protective/regenerative effects of such phytochemicals and their potential side effects were discussed.

Embora medicamentos disponíveis atualmente sejam úteis no controle de complicações da Diabetes, complicações aparecem em grande número de pacientes. Considerando-se a fisiopatologia do Diabetes, a prevenção da degeneração de células beta e o estímulo da regeneração endógena de ilhotas será abordagem essencial para o tratamento de diabetes mellitus insulino-dependente. A presente revisão aborda compostos fitoquímicos, cujo efeito é provado na proteção/regeneração de células beta de pâncreas. Entre centenas de plantas que têm sido investigadas para o diabetes, pequena fração tem mostrado propriedade regenerativa, que será descrita neste trabalho. Os processos de degeneração e de regeneração das células beta do pâncrease são descritos. Além disso, mecanismos propostos para efeitos de proteção e regeneração desses compostos fitoquímicos e seus possíveis efeitos colaterais também serão discutidos neste trabalho.

Bloqueadores do sistema renina-angiotensina em ilhotas pancreáticas e fígado na obesidade induzida por dietas em camundongos / Renin-angiotensin system blockers in pancreatic islets and liver on diet-induced obesity in mice

As associações entre obesidade, doença hepática gordurosa não alcoólica (NAFLD) e diabetes mellitus tipo 2 (DM2) são bem estabelecidas, e o sistema renina-angiotensina (SRA) pode proporcionar uma ligação entre eles. O bloqueio do SRA em diferentes níveis pode estar relacionado a respostas na resistência à insulina, remodelagem do pâncreas e do fígado em um modelo de obesidade induzida por dieta. Camundongos C57BL/6 foram alimentados com uma dieta hiperlipídica (HF) durante oito semanas e depois tratados com alisquireno (50 mg/kg/dia), enalapril (30 mg/kg/dia) ou losartana (10 mg/kg/dia) por um período adicional de seis semanas. As drogas foram incorporadas na dieta. Avaliou-se a massa corporal (MC), pressão arterial, consumo e gasto energético (GE), metabolismo da glicose e lipídico, histopatologia pancreática e hepática, análise hormonal, imunohistoquímica, perfil gênico e/ou proteico do SRA no pâncreas, gliconeogênese hepática, sinalização da insulina, oxidação e acúmulo lipídico. Todos os inibidores do SRA reduziram significativamente o aumento da pressão arterial nos camundongos alimentados com dieta HF. O tratamento com enalapril, mas não alisquireno ou losartana, reduziu o ganho de MC e a ingestão alimentar; aumentou o GE; amenizou a intolerância à glicose e resistência à insulina; melhorou a massa de células alfa e beta; impediu a redução da adiponectina plasmática e restaurou a sensibilidade à leptina. Além disso, o tratamento com enalapril melhorou a expressão proteica nas ilhotas pancreáticas de Pdx1, GLUT2, ECA2 e do receptor Mas. O tratamento com losartana apresentou uma elevação na expressão proteica de AT2R no pâncreas...

The associations between obesity, NAFLD (non-alcoholic fatty liver disease) and diabetes are well established, and the renin–angiotensin system (RAS) may provide a link among them. . The blocking of the RAS at different levels may be related to responses on insulin resistance, remodeling of the pancreas and liver in a model of diet-induced obesity. Mice (C57BL/6) were fed on a high-fat (HF) diet for 8 weeks and then treated with aliskiren (50 mg/kg/day), enalapril (30 mg/kg/day) or losartan (10 mg/kg/day) for an additional 6 weeks. The drugs were incorporated into the diet. We assessed body mass (BM), blood pressure, energy intake and expenditure (EE), glucose and lipid metabolism, pancreatic and hepatic histopathology, hormonal analysis, immunohistochemistry, the expression profile of genes and/or proteins affecting pancreas RAS, hepatic gluconeogenesis, insulin signaling and lipid oxidation and accumulation. All RAS inhibitors significantly attenuated the increased blood pressure in mice fed a HF diet. Treatment with enalapril, but not aliskiren or losartan, significantly attenuated BM gain, increased EE, enhanced the glucose intolerance and insulin resistance; improved the alpha and beta cell mass; prevented the reduction of plasma adiponectin and restored leptin sensibility. Furthermore, enalapril treatment improved the protein expression of the pancreatic islet Pdx1, GLUT2, ACE2 and Mas receptors. Losartan treatment showed the greatest AT2R expression in the pancreas. In the liver, the enalapril administration improved hepatic steatosis, triglycerides and prevented the increase hepatic protein levels of PEPCK, G6Pase and GLUT2...

Exendin-4 effects on islet volume and number in mouse pancreas

The aim of this study was to evaluate Exendin-4 (EX-4) effects on islet volume and number in the mouse pancreas. Thirty-two healthy adult male NMRI mice were randomly divided into control and experimental groups. EX-4 was injected intraperitoneally (i. p.) at doses of 0.25 (E1 group), 0.5 (E2 group), and 1 µg/kg (E3 group), twice a day for 7 consecutive days. One day after the final injection, the mice were sacrificed, and the pancreas from each animal dissected out, weighed, and fixed in 10% formalin for measurement of pancreas and islet volume, and determination of islet number by stereological assessments. There was a significant increase in the weight of pancreases in the E3 group. Islet and pancreas volumes in E1 and E2 groups were unchanged compared to the control group. The E3 group showed a significant increase in islet and pancreas volume (P < 0.05). There were no significant changes in the total number of islets in all three experimental groups. The results revealed that EX-4 increased pancreas and islet volume in non-diabetic mice. The increased total islet mass is probably caused by islet hypertrophy without the formation of additional islets.

O objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos do Exendin-4 (EX-4) sobre o volume e número de ilhotas no pâncreas. Trinta e dois camundongos NMRI machos saudáveis e adultos foram divididos ao acaso em grupos controle e grupos experimentais. EX-4 foi injetado intraperitonealmente (i. p.) nas doses de 0,25 (grupo E1), 0,5 (grupo E2) e 1 (grupo E3), duas vezes por dia durante 7 dias consecutivos. Um dia após a injeção final, os camundongos foram sacrificados e o pâncreas de cada animal foi dissecado, pesado e fixado em solução de formaldeído 10% para avaliação do volume do pâncreas e ilhotas e do número de ilhotas por métodos estereológicos. Observou-se aumento significativo no peso de pâncreas no grupo E3. O volume do pâncreas assim como das ilhotas não apresentou alterações nos grupos E1 e E2, quando comparados ao grupo controle No grupo E3 houve aumento significativo no volume do pâncreas e das ilhotas (P<0,05). Não se observaram alterações significativas no número de ilhotas nos três grupos experimentais. Os resultados revelaram que o EX-4 provoca aumento no volume do pâncreas, bem como no volume das ilhotas em camundongos não-diabéticos. O aumento no volume total de ilhotas deve-se, provavelmente, a hipertrofia das ilhotas sem a formação de ilhotas adicionais.

Imunoproteção de ilhotas pancreáticas microencapsuladas em biomateriais inovadores e seu potencial terapêutico no diabetes mellitus tipo 1 / Immunoprotection of pancreatic islets microencapsulated in inovative biomaterials and its therapeutic potential in type 1 Diabetes Mellitus

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-ß 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- 1ß e TNFα. 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-ß. 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 ß-cell viability remains a major problem. During islet isolation, the loss of extracellular matrix interactions and the hypoxic conditions thereafter dramatically affect ß-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-1ß and TNFα. 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.

Imunoproteção de ilhotas pancreáticas microencapsuladas em biomateriais inovadores e seu potencial terapêutico no diabetes mellitus tipo 1 / Immunoprotection of pancreatic islets microencapsulated in inovative biomaterials and its therapeutic potential in type 1 Diabetes Mellitus

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-β 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- 1β e TNFα. 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-β...

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 β-cell viability remains a major problem. During islet isolation, the loss of extracellular matrix interactions and the hypoxic conditions thereafter dramatically affect β-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-1β and TNFα. 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...

A suplementação com glutationa-etil-éster durante o isolamento de ilhotas pancreáticas em roedores melhora a viabilidade celular e os resultados do transplante de ilhotas / Glutathione ethyl ester supplementationduring pancreatic islet isolation improves viability and transplant outcomes in a murine marginal islet mass model

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...

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...

Islet transplantation in rodents. Do encapsulated islets really work? / Transplante de ilhotas de Langerhans em modelos experimentais em roedores. Ilhotas encapsuladas realmente funcionam?

CONTEXT: Diabetes mellitus type I affects around 240 million people in the world and only in the USA 7.8 percent of the population. It has been estimated that the costs of its complications account for 5 percent to 10 percent of the total healthcare spending around the world. According to World Health Organization, 300 million people are expected to develop diabetes mellitus by the year 2025. The pancreatic islet transplantation is expected to be less invasive than a pancreas transplant, which is currently the most commonly used approach. OBJECTIVES: To compare the encapsulated and free islet transplantation in rodents looking at sites of islet implantation, number of injected islets, viability and immunosuppression. METHODS: A literature search was conducted using MEDLINE/PUBMED and SCIELO with terms about islet transplantation in the rodent from 2000 to 2010. We found 2,636 articles but only 56 articles from 2000 to 2010 were selected. RESULTS: In these 56 articles used, 34 percent were encapsulated and 66 percent were nonencapsulated islets. Analyzing both types of islets transplantation, the majority of the encapsulated islets were implanted into the peritoneal cavity and the nonencapsulated islets into the liver, through the portal vein. In addition, the great advantage of the peritoneal cavity as the site of islet transplantation is its blood supply. Both vascular endothelial cells and vascular endothelial growth factor were used to stimulate angiogenesis of the islet grafts, increasing the vascularization rapidly after implantation. It also has been proven that there is influence of the capsules, since the larger the capsule more chances there are of central necrosis. In some articles, the use of immunosuppression demonstrated to increase the life expectancy of the graft. CONCLUSION: While significant progress has been made in the islets transplantation field, many obstacles remain to be overcome. Microencapsulation provides a means to transplant islets without immunosuppressive agents and may enable the performance of xenotransplantation. The use of alternative donor sources, fewer islets per capsule and the appropriate deployment location, such as the peritoneal cavity, may give a future perspective to the application of immunoprotective capsules and viability in clinical practice. A variety of strategies, such as genetic engineering, co-encapsulation, improvement in oxygen supply or the establishment of hypoxia resistance will also improve the islet transplantation performance. It remains to be determined which combination of strategies with encapsulation can fulfill the promise of establishing a simple and safe transplantation as a cure for diabetes.

CONTEXTO: Diabetes mellitus tipo I afeta cerca de 240 milhões de pessoas no mundo e 7,8 por cento só nos EUA. Foi estimado que o custo de suas complicações fosse de 5 por cento-10 por cento dos custos mundiais em saúde. De acordo com a OMS (Organização Mundial de Saúde), espera-se que cerca de 300 milhões de pessoas desenvolvam o diabetes mellitus até o ano de 2025. É esperado que o transplante de ilhotas pancreáticas seja menos invasivo que o transplante pancreático, opção atual de maior uso. OBJETIVOS: Comparar as ilhotas encapsuladas e as ilhotas livres em roedores nos seguintes aspectos: local de implantação das ilhotas, número de ilhotas, viabilidade e imunossupressão. MÉTODOS: A pesquisa bibliográfica foi conduzida com o uso de citações do MEDLINE/PUBMED e SCIELO que apresentassem termos sobre transplante de ilhotas em roedores no período de 2000 a 2010. Foram achados 2.636 artigos, mas somente 56 desse período foram selecionados. RESULTADOS: Nos 56 artigos utilizados, 34 por cento eram encapsulados e 66 por cento eram não-encapsulados. Analisando ambos os tipos de transplante de ilhotas, a maioria delas encapsuladas, foi implantada na cavidade peritonial e as não-encapsuladas, através da veia porta, no fígado. A grande vantagem da cavidade peritonial como local de transplante era a oferta sanguínea. As células endoteliais e o fator de crescimento endotelial foram usados para estimular a angiogênese nas ilhotas, aumentando a vascularização rapidamente após a implantação. Foi também provada a influência das cápsulas, dado que quanto maior a cápsula maior era a chance de necrose central. Em alguns artigos, o uso de imunossupressão demonstrou aumento da expectativa de vida do enxerto. CONCLUSÃO: Enquanto algum progresso significativo não tenha sido obtido no campo de transplante de ilhotas, restam ainda muitos obstáculos a serem vencidos. A microencapsulação viabiliza o transplante de ilhotas sem o uso de imunossupressores, o que pode permitir o xenotransplante. O uso de fontes doadoras alternativas, menor quantidade de ilhotas por cápsula e local de implantação adequado, como a cavidade peritonial, podem dar melhor perspectiva na aplicação de cápsulas imunoprotegidas, aumentando viabilidade na prática clínica. Uma série de estratégias, como engenharia genética, coencapsulamento, melhora da oferta de oxigênio ou o estabelecimento de resistência à hipóxia também podem aprimorar os resultados do transplante de ilhotas. Deve-se determinar ainda qual a combinação de estratégias com relação ao uso de ilhotas encapsuladas que possam cumprir com as promessas de um transplante simples e seguro para a cura do diabetes.

Pancreatic islet allograft in spleen with immunossuppression with cyclosporine. Experimental model in dogs / Alotransplante de ilhotas pancreáticas no baço com imunossupressão com ciclosporina. Modelo experimental em cães

PURPOSE: To study the functional behavior of the allograft with immunosuppression of pancreatic islets in the spleen. METHODS: Five groups of 10 Mongrel dogs were used: Group A (control) underwent biochemical tests; Group B underwent total pancreatectomy; Group C underwent total pancreatectomy and pancreatic islet autotransplant in the spleen; Group D underwent pancreatic islet allograft in the spleen without immunosuppressive therapy; Group E underwent pancreatic islet allograft in the spleen and immunosuppression with cyclosporine. All of the animals with grafts received pancreatic islets prepared by the mechanical-enzymatic method - stationary collagenase digestion and purification with dextran discontinuous density gradient, implanted in the spleen. RESULTS: The animals with autotransplant and those with allografts with immunosuppression that became normoglycemic showed altered results of intravenous tolerance glucose (p < 0.001) and peripheral and splenic vein plasmatic insulin levels were significantly lower (p < 0.001) in animals that had allografts with immunosuppression than in those with just autotransplants. CONCLUSIONS: In the animals with immunosupression with cyclosporine subjected to allograft of pancreatic islets prepared with the mechanical-enzymatic preparation method (stationary collagenase digestion and purification with dextran discontinuous density gradient), the production of insulin is decreased and the response to intravenous glucose is altered.

OBJETIVO: Avaliar o comportamento funcional do alotransplante com imunossupressão de ilhotas pancreáticas no baço. MÉTODOS: Foram utilizados cinco grupos de 10 cães mestiços: grupo A (controle) submetido aos exames bioquímicos; grupo B, submetido à pancreatectomia total; grupo C (autotransplante) submetido à pancreatectomia total e autotransplantação de ilhotas pancreáticas no baço; grupo D, submetido à alotransplantação de ilhotas pancreáticas no baço sem terapia imunossupressiva; grupo E, submetido à alotransplantação de ilhotas no baço e imunossupressão com ciclosporina. Todos os animais transplantados receberam ilhotas pancreáticas isoladas pelo método mecânico-enzimático, digestão estacionária com colagenase e purificação com gradiente de densidade descontínua de dextran e foram implantadas no baço. RESULTADOS: Animais autotransplantados e alotransplantados com imunossupressão que se tornaram normoglicêmicos apresentaram testes de tolerância à glicose intravenosa alterados (p<0,001) e o nível de insulina plasmática periférica e na veia esplênica foram significantemente menores (p<0,001) nos animais alotransplantados com imunossupressão em relação aos autotransplantados. CONCLUSÃO: Nos animais submetidos ao alotransplante de ilhotas pancreáticas com imunossupressão com ciclosporina e preparadas pelo método mecânico-enzimático, digestão estacionária com colagenase e purificação com gradiente de densidade descontínua de dextran, a produção de insulina está diminuída e a resposta à sobrecarga de glicose intravenosa alterada.

Atualização no transplante de pâncreas / Pancreas transplantation: an overview

Pancreas transplantation is the only treatment able to reestablish normal glucose and glycated hemoglobin levels in insulin-dependent diabetic patients without the use of exogenous insulin. The evolution of pancreas transplantation in treatment of diabetes was determined by advances in the s of surgical technique, organ preservation and immunosuppressants. The main complication leading to graft loss is technical failure followed by acute or chronic rejection. Technical failure means graft loss within the first three months following transplantation due to vascular thrombosis (50%), pancreatitis (20%), infection (18%), fistula (6.5%) and bleeding (2.4%). Immunological complications still affect 30% of patients, and rejection is the cause of graft loss in 10% of cases. Chronic rejection is the most common late complication. Cardiovascular diseases are the most common causes of late mortality in pancreas transplantation, so it remains the most effective treatment for type 1 diabetes patients. There is a significant improvement in quality of life and in patient's survival rates. The development of islet transplantation could eliminate or minimize surgical complications and immunosuppression.

O transplante de pâncreas é o único tratamento capaz de restabelecer os níveis de glicose e hemoglobina glicada em pacientes diabéticos dependentes de insulina, sem o uso de insulina exógena. A evolução do transplante de pâncreas no tratamento de diabetes foi marcada por avanços nos campos da técnica cirúrgica, preservação de órgãos e imunossupressão. A principal complicação da perda do enxerto é a falha técnica, seguida de rejeição aguda ou crônica. Por falha técnica entende-se perda do enxerto dentro dos primeiros três meses seguintes ao transplante devido a: trombose vascular (50%), pancreatite (20%), infecção (18%), fístula (6,5%) e hemorragia (2,4%). Complicações imunológicas ainda afetam 30% dos pacientes, e a rejeição causa perda do enxerto em 10% dos casos. A rejeição crônica é a complicação tardia mais comum. Doenças cardiovasculares são a causa mais frequente de mortalidade tardia no transplante de pâncreas que continua sendo o tratamento mais eficaz para pacientes com diabetes do tipo 1. Há uma importante melhora na qualidade de vida e na sobrevida dos pacientes. O desenvolvimento de ilhotas transplantadas pode eliminar ou minimizar complicações cirúrgicas e a imunossupressão.

Transplante de ilhotas pancreáticas humanas: revisão da literatura e implantação de um laboratório de isolamento de ilhotas pancreáticas / Human pancreatic islet transplantation: literature review and establishment of a pancreatic islet isolation laboratory

O diabetes melito tipo 1 (DM1) está associado ao desenvolvimento de complicações crônicas de elevada morbi-mortalidade em indivíduos jovens em idade produtiva. A terapia intensiva com insulina comprovadamente diminui o aparecimento das complicações crônicas da doença. Entretanto, essa terapia ainda está associada ao aumento da incidência de hipoglicemia. Em pacientes com “DM1 lábil”, os quais apresentam hipoglicemias graves sem sintomas de alerta, o transplante de ilhotas pancreáticas humanas é uma das melhores alternativas para restaurar a secreção de insulina e a percepção da hipoglicemia. Cerca de 80% dos pacientes que receberam transplante de ilhotas de mais de um doador, submetidos ao tratamento imunossupressor do protocolo de Edmonton, adquiriram independência de insulina após 1 ano do transplante. Porém, apenas 10% destes pacientes permaneceram livres de insulina após 5 anos. Entretanto, mesmo aqueles pacientes que necessitaram utilizar novamente insulina tiveram a normalização da homeostase glicêmica e da percepção da hipoglicemia, com prevenção da hipoglicemia grave. Sendo assim, o transplante de ilhotas é capaz de diminuir os níveis de glicose plasmática e HbA1c, reduzir a ocorrência de hipoglicemias graves e melhorar a qualidade de vida dos pacientes. O objetivo deste artigo foi fazer uma breve revisão da literatura sobre o isolamento e transplante de ilhotas pancreáticas humanas e relatar a implantação de um laboratório de isolamento de ilhotas humanas no Serviço de Endocrinologia do Hospital de Clínicas de Porto Alegre.

Type 1 diabetes mellitus (DM1) is associated with chronic complications of high morbidity and mortality in young adults in a productive age. Insulin therapy has proved to reduce the chronic complications of diabetes. However, this therapy is still associated to an increased incidence of hypoglycemia. In patients with “brittle DM1”, who have severe hypoglycemia without any symptoms (hypoglycemia unawareness), the pancreatic islet transplantation is one of the best alternatives for restoring insulin secretion and hypoglycemia perception. About 80% of the patients who received islet transplantation from more than one donor, on immunosuppressive treatment with the Edmonton’s protocol, maintained insulin independence 1 year after transplantation. Nevertheless, only 10% of these patients remained free of insulin after 5 years post-transplantation. However, even those patients who returned to insulin treatment had a normalization of the glucose homeostasis and hypoglycemia perception. Therefore, islet transplantation is able to diminish plasmatic glucose and HbA1c levels, to reduce the occurrence of severe hypoglycemia, and to improve the quality of life of the patients. The purpose of this paper is to briefly review islet isolation and transplantation process, and report the establishing of a human islet isolation laboratory in the Endocrine Service at Hospital de Clínicas de Porto Alegre.

Isolamento de ilhotas pancreáticas e a alternativa de uso da frutose-1, 6-bisfosfato: [revisão] / Pancreatic islet isolation and the alternative use of fructose-1, 6-bisphosphate: [review]

Objetivos: revisar dados da literatura sobre isolamento de ilhotas pancreáticas para transplante e sobre as ações da frutose-1,6-bisfosfato. Fonte de dados: revisão de artigos publicados, a partir da pesquisa em bancos de dados nacionais e internacionais (SciELO, Lilacs, PubMed). Síntese dos dados: 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 contribuem significativamente nesse processo, afetando a viabilidade das células para transplante. Vários esforços estão sendo feitos na tentativa de minimizar os danos causados pela liberação e produção destes compostos químicos. Conclusões: frente às importantes ações da frutose-1,6-bisfosfato descritas na literatura, seu emprego durante o processo de isolamento das ilhotas pancreáticas parece ser uma alternativa bastante atraente. O efeito da frutose-1,6-bisfosfato na redução da formação e liberação de radicais livres, assim como a sua ação citoprotetora, poderiam viabilizar um maior número de células, otimizando o processo de isolamento, além de auxiliar na enxertia, por diminuir a liberação de citocinas pró-inflamatórias.

Aims: To review the literature data about pancreatic islet isolation and fructose-1,6-bisphosfate. Source of data: Review of specific articles on the issue published in national and internacional databases (SciELO,Lilacs, PubMed). Summary of findings: Islets transplantation is an alternative for the treatment of type 1 diabetes mellitus. However, during the process of isolation, cell loss, mainly on the periphery of the pancreatic islet, ensues. Reactive oxygen species seem to contribute significantly in this process, affecting the viability of these cells. Various efforts are being made in an attempt to minimize the damage caused by the release and production of reactive oxygen species. Conclusions: Considering the important actions of fructose-1,6-bisphosphate which are described in the literature, its use in pancreatic islet isolation may represent an attractive alternative. The effect of fructose-1,6-bisphosphate in reducing the production and release of free radicals, as well as its role in cellular protection, could enable a greater number of viable cells, optimizing the isolation process, and also protecting the graft process, by reducing the release of proinflammatory cytokines.

O diabetes hiperlábil existe como entidade clínica? / Does brittle diabetes exist as a clinical entity?

A melhor compreensão das causas da instabilidade dos níveis da glicemia em pacientes com diabetes melito tipo 1 (DMT1) e a disponibilidade de novas alternativas para enfrentá-la com sucesso, como a bomba de infusão contínua de insulina e os análogos das insulinas, tornaram relevante o questionamento sobre a existência do diabetes hiperlábil como uma entidade bem como a necessidade de defini-lo. O presente artigo pretendeu descrever o conceito de diabetes hiperlábil à luz dos novos avanços na terapia do DMT1 e propor critérios objetivos para a quantificação da labilidade da glicemia.

The best comprehension about the instability of the glycemia levels in type 1 diabetes mellitus (T1DM) patients and the availability of new alternatives to successfully control it, like insulin pump therapy and the insulin analogues, underlined the questions about the brittle diabetes existence as a clinical entity as well as the necessity of define it. The aim of this article was to describe the concept of brittle diabetes in the light of the latest advances in the treatment of type 1 diabetes and propose objective criteria to evaluate the level of glucose liability.

Transplante de ilhotas na prática clínica: estado atual e perspectivas / Islet transplantation as a clinical tool: present state and future perspectives

O transplante de ilhotas é um procedimento em desenvolvimento, como alternativa para o tratamento do diabetes tipo 1 que está na fronteira entre o experimental e o clínico. É uma terapia celular na qual as células são implantadas em território diferente do fisiológico em que apenas determinado número incerto conseguirá se adaptar. Aperfeiçoar este processo para obter os mesmos resultados que no transplante de pâncreas, representa um desafio para o qual convergem contribuições da biologia celular, da imunologia e das técnicas de laboratório que se entrelaçam de maneira extremamente complexa. Este trabalho revisa a literatura expondo a evolução do procedimento, a sua metodologia atual e os resultados clínicos obtidos. As perspectivas futuras do transplante diante dos recentes avanços também são discutidas.

Islet transplant is an innovative treatment for type 1 diabetic patients, which still lies between experimental and approved transplant therapy. Islet cells are seeded in a non-physiological territory where an uncertain fraction will be able to adapt and survive. Thus, the challenge lies in improving the whole procedure, employing the tools of cell biology, immunology and laboratory techniques, in order to reach the results obtained with whole organ transplant. This review describes the procedure, its progress to the present methodology and clinical results obtained. Future perspectives of islet transplantation in the light of recent biotechnological advances are also focused.

Imersão do pâncreas por 24 horas em solução de colagenase a 4ºC no isolamento de ilhotas de Langerhans / Immersion of pancreas for 24 hours in collagenase solution at 4ºC in Langerhans islets isolation

Objetivos: testar se a imersão do pâncreas em solução de 1 ou 2 mg/ml de colagenase em 4ºC por 24 horas, no isolamento experimental de ilhotas de Langerhans, aumenta o rendimento de ilhotas por grama de tecido pancreático. Métodos: estudo experimental com camundongos, realizado no Laboratório de Nefrologia do Instituto de Pesquisas Biológicas do Hospital São Lucas da PUCRS, Porto Alegre, RS. Após sacrifício dos animais sob anestesia, os pâncreas foram retirados e triturados, sendo divididos em quatro grupos, conforme a técnica utilizada para isolar as ilhotas. A) colagenase 1mg/mL, a 4ºC por 24 horas e posterior aquecimento a 39ºC por 15 minutos. B) colagenase 2mg/mL com as mesmas etapas anteriores. C) colagenase 1mg/mL com aquecimento da solução no mesmo dia da retirada, a 39ºC por 15 minutos. D) colagenase 2mg/mL com aquecimento da solução no mesmo dia da retirada, a 39ºC por 15 minutos. Verificamos a viabilidade das ilhotas através do teste do azul tripano. Resultados: as medianas da quantidade de ilhotas isoladas nos grupos A, B, C e D foram 9.142, 8.285, 2.813 e 3.199 respectivamente. O teste de Kruskal- Wallis demonstrou diferença significativa, com valor de H = 17,44 com a = 0,01 e, na comparação dos grupos entre si, demonstrou que não há diferença entre as soluções de colagenase com concentrações de 1 e 2 mg/dL. Os grupos com a imersão do tecido pancreático em solução de colagenase por 24 horas obtiveram três vezes mais ilhotas, quando comparados aos submetidos à digestão imediata, conforme teste de Dunn com a<0,05. O teste do azul tripano demonstrou uma vitalidade maior que 95% em todos os grupos. Conclusões: sugere-se que a imersão em colagenase por tempo mais prolongado melhora o processo de digestão do tecido pancreático, aumentando o rendimento de ilhotas isoladas por grama de tecido pancreático. A diferença de concentração entre as soluções de colagenase não afetou o resultado.

Aims: To test whether the immersion of the pancreas in solutions of 1 or 2 mg/mL of collagenase in 4°C for 24 hours, for the isolation of Langerhans islets, rises the yield of islets/ grams of pancreatic tissue. Methods: Experimental study with mouses, performed in the Laboratory of Nephrology of the Instituto de Pesquisas Biológicas do Hospital São Lucas da PUCRS, Porto Alegre, RS. After the animals have been sacrified under anesthesia, the pancreas were removed and divided in four groups, according the technique used for isolating the islets. A) collagenase 1mg/mL, in 4ºC for 24 hours and heating for 39ºC for 15 minutes. B) collagenase 2mg/mL with the same previous described steps. C) collagenase 1mg/ mL and heating of the solution in the same day, in 39ºC for 15 minutes. D) collagenase 2mg/mL and heating of the solution in the same day, in 39ºC for 15 minutes. We verified the viability of the islet through the trypan blue test. Results: The median numbers of isolated islets in the groups A, B, C and D were 9142, 8285, 2813 e 3199, respectively. Kruskal-Wallis test showed significant difference, with the value of H = 17,44 with a = 0,01, and in the comparison between the groups, there was o difference in the solutions of collagenase with concentrations of 1 and 2 mg/dL. Groups with immersion of pancreatic tissue in collagenase solution for 24 hours had three times more islets when compared to groups submitted to immediate digestion, according to Dunn test with a <0,05. The trypan blue test showed viability higher than 95% in all groups. Conclusions: We suggest that the immersion in solution of collagenase for longer time improves the process of digestion of pancreatic tissue, rising the yield of islets/ grams of pancreatic tissue. Different concentration between the collagenase solutions did not affect the final result.

Protocolo clínico para seleção de candidatos ao transplante de ilhotas / Clinical protocol for selection of the candidates for islet transplantation

OBJETIVO: Descrever o perfil clínico dos candidatos ao programa de transplante de ilhotas da Pontifícia Universidade Católica do Paraná (PUC-PR), em Curitiba. MÉTODOS: O processo de avaliação clínica foi estruturado em etapas: triagem, pré-avaliação, avaliação e lista de espera. Os critérios de inclusão utilizados foram: ocorrência de hipoglicemia assintomática, complicações crônicas progressivas da doença, idade entre 18 e 65 anos e pelo menos cinco anos de doença. RESULTADOS: De setembro de 2003 a setembro de 2006 foram avaliados 92 candidatos, dos quais 25 preencheram os critérios de triagem, sendo selecionados para pré-avaliação. O principal motivo de não qualificação foi o uso de insulina em dose > 0,7 UI/kg/d. Dos 25 candidatos incluídos na pré-avaliação, sete não concordaram em assinar o termo de consentimento. Quatro candidatos completaram todas as etapas de seleção, porém apenas dois permanecem em lista de espera. CONCLUSÕES: Os candidatos ao transplante de ilhotas devem ser rigorosamente selecionados. Dois pacientes preencheram todos os critérios e encontram-se em lista de espera.

BACKGROUND: Our intention is to describe the clinical profile of the candidates for islet transplantation in Curitiba, Brazil. METHODS: The clinical evaluation was organized in stages: Screening, Initial Evaluation, Evaluation and Waiting List. Candidates’ inclusion criteria were hypoglycemia unawareness, glycemic imbalance, chronic progressive diabetic complications, 18-65 years of age and at least 5 years of type 1 diabetes evolution. RESULTS: From September 2003 through September 2006, 92 candidates were clinically evaluated, and 25 fulfilled the Screening criteria, being selected at this stage. The main reason for exclusion was insulin requirement of more than 0.7 IU/kg/day. At the Initial Evaluation, seven of the 25 patients were excluded as have not agreed to sign the informed consent. Until now, 4 candidates completed the Evaluation stage and two of them are currently enlisted. CONCLUSIONS: Candidates for islet transplantation must be rigorously evaluated. Two patients fulfilled all the selection criteria and are currently enlisted.

Transplante de pâncreas e ilhotas em portadores de diabetes melito: [revisão] / Pancreas and islet transplantation in patients with diabetes mellitus: [review]

O transplante simultâneo de pâncreas/rim tem indicações específicas, riscos e benefícios. O procedimento, cada vez mais realizado, traz vantagens se comparado ao paciente em diálise, em relação à qualidade de vida, anos de vida ganhos e evolução das complicações crônicas. Se o paciente tiver a opção de realizar o transplante de rim com doador vivo, que apresenta sobrevida semelhante do enxerto e do paciente aos dez anos, o procedimento deverá ser considerado. O transplante de pâncreas após rim, quando efetivo, pode melhorar a evolução das complicações cardiovasculares, mas em contrapartida provoca maior mortalidade nos primeiros meses após a cirurgia. O transplante isolado de pâncreas também ocasiona a maior mortalidade pós-operatória, resultado da complexidade do procedimento e da imunossupressão. O transplante de ilhotas tem sua indicação para um seleto grupo de diabéticos com instabilidade glicêmica.

Pancreas and kidney transplants have specific indications, benefits and risks. The procedure has become more common and more often as long-term success has improved and risks have decreased. Compared with a patient being on dialysis, simultaneous pancreas-kidney transplant offers a distinct advantage when it comes to mortality, quality of life and diabetic complications. Since there can be a living-donor kidney transplant,, a possibly similar patient and graft survival by 10 years follow-up, this procedure should be considered. Pancreas after kidney transplants, when successful, can improve microvascular complications compared with kidney transplant alone, but immediate mortality may be higher. Solitary pancreas transplantation can improve the quality of life in selected patients, but it may also increase the immediate risk of mortality due to the complexity of the surgery and the risks of immunosupression. The results of Islet transplantation differ from the higher metabolic performance achieved by whole pancreas allotransplantation and its applicability is limited to selected adult diabetic patients.