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.

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.