Transplantation of betacellulin-transduced islets improves glucose intolerance in diabetic mice

Type 1 diabetes is an autoimmune disease caused by permanent destruction of insulin-producing pancreatic beta cells and requires lifelong exogenous insulin therapy. Recently, islet transplantation has been developed, and although there have been significant advances, this approach is not widely used clinically due to the poor survival rate of the engrafted islets. We hypothesized that improving survival of engrafted islets through ex vivo genetic engineering could be a novel strategy for successful islet transplantation. We transduced islets with adenoviruses expressing betacellulin, an epidermal growth factor receptor ligand, which promotes beta-cell growth and differentiation, and transplanted these islets under the renal capsule of streptozotocin-induced diabetic mice. Transplantation with betacellulin-transduced islets resulted in prolonged normoglycemia and improved glucose tolerance compared with those of control virus-transduced islets. In addition, increased microvascular density was evident in the implanted islets, concomitant with increased endothelial von Willebrand factor immunoreactivity. Finally, cultured islets transduced with betacellulin displayed increased proliferation, reduced apoptosis and enhanced glucose-stimulated insulin secretion in the presence of cytokines. These experiments suggest that transplantation with betacellulin-transduced islets extends islet survival and preserves functional islet mass, leading to a therapeutic benefit in type 1 diabetes.

Differentiation of human labia minora dermis-derived fibroblasts into insulin-producing cells

Recent evidence has suggested that human skin fibroblasts may represent a novel source of therapeutic stem cells. In this study, we report a 3-stage method to induce the differentiation of skin fibroblasts into insulin-producing cells (IPCs). In stage 1, we establish the isolation, expansion and characterization of mesenchymal stem cells from human labia minora dermis-derived fibroblasts (hLMDFs) (stage 1: MSC expansion). hLMDFs express the typical mesenchymal stem cell marker proteins and can differentiate into adipocytes, osteoblasts, chondrocytes or muscle cells. In stage 2, DMEM/F12 serum-free medium with ITS mix (insulin, transferrin, and selenite) is used to induce differentiation of hLMDFs into endoderm-like cells, as determined by the expression of the endoderm markers Sox17, Foxa2, and PDX1 (stage 2: mesenchymal-endoderm transition). In stage 3, cells in the mesenchymal-endoderm transition stage are treated with nicotinamide in order to further differentiate into self-assembled, 3-dimensional islet cell-like clusters that express multiple genes related to pancreatic beta-cell development and function (stage 3: IPC). We also found that the transplantation of IPCs can normalize blood glucose levels and rescue glucose homeostasis in streptozotocin-induced diabetic mice. These results indicate that hLMDFs have the capacity to differentiate into functionally competent IPCs and represent a potential cell-based treatment for diabetes mellitus.

Bone regeneration in cranioplasty and clinical complications in rabbits with alloxan-induced diabetes

This research evaluated the bone repair process in surgical defects created on the parietal bones of diabetic rabbits using the guided bone regeneration technique to observe the effects of alloxan in the induction of diabetes mellitus. Twenty-four adult rabbits were divided into three study groups: control (C), diabetic (D) and diabetic associated to polytetrafluoroethylene (PTFE) membrane (D-PTFE). For diabetes induction the animals received one dose of monohydrated alloxan (90 mg/kg) by intravenous administration in the auricular or femoral vein. In group D-PTFE the membrane covered both the floor and the surface of the bone defect. In groups D and C, the bone defect was filled up with blood clot. The specimens were fixed in 10 percent formol and prepared for histomorphometric analysis. The results showed that the 90 mg/kg dose of monohydrate alloxan was sufficient to promote diabetes mellitus when administered in the auricular vein. Bone regeneration was slower in the diabetic group when compared with the control and diabetic-PTFE groups, but there was no significant statistical difference between the two experimental groups (D and D-PTFE). The oral and general clinical complications among the diabetics were weight loss, polyuria, polyphagia and severe chronic gingivitis.

Alotransplante de ilhotas de Langerhans no fígado de ratos submetidos a manipulação tímica com células não-parenquimatosas / Allogenic islet transplantation on the rat liver after allogenic nonparenchymal cells injection in the thymus

RACIONAL: A maior indicação do transplante de pâncreas ou de ilhotas de Langerhans é o diabetes mellitus do tipo I. O processo deve suprir as necessidades de insulina, mantendo os níveis glicêmicos dentro da normalidade OBJETIVOS: Estudar o alotransplante de ilhotas de Langerhans no fígado de ratos Lewis (RT1¹), tendo como doadores de ilhotas ratos Wistar (RT1u). No grupo controle (n = 8) injetava-se, no timo, solução de Hanks e no grupo de estudo(n = 8), células não-parenquimatosas hepáticas MATERIAL E MÉTODOS: No grupo controle com o método de separação e purificação das ilhotas de Langerhans obteve-se 3.637 ± 783,3 ilhotas com pureza de 85 ± 3,52 por cento. No grupo de estudo obteve-se 3.270 ± 770 ilhotas de Langerhans com pureza de 84,25 ± 2,76 por cento e com o método de isolamento e purificação das células não-parenquimatosas hepáticas obteve-se 2 x 10(6) células RESULTADOS: No grupo controle, o transplante de 3.637 ± 783,3 ilhotas de Langerhans no fígado, quase normalizou a glicemia que chegou a 17,95 ± 5,33 mmol/L no 2° dia do pós-operatório (diferença significante com relação ao pré-operatório). Do pós-operatório imediato até o 8° dia do pós-operatório a glicemia não se elevou significativamente, porém a partir do 10° dia do pós-operatório houve aumento significativo deste parâmetro, o que pode ser compatível com rejeição aguda do enxerto. No grupo de estudo, o transplante de 3.270 ± 770 ilhotas de Langerhans no fígado, quase normalizou a glicemia que chegou a 17,95 ± 5,33 mmol/L no 2° dias do pós-operatório (diferença significante com relação ao pré-operatório). Do 4° ao 10° pós-operatório a glicemia elevou-se significativamente, o que pode ser compatível com quadro de rejeição aguda do enxerto e certamente precoce CONCLUSÃO: A inoculação de células alogênicas apresentadoras de antígenos (células não-parenquimatosas hepáticas) no timo de ratos imunossuprimidos e diabéticos, antes...

BACKGROUD: The major indication for pancreas or islet transplantation is diabetes mellitus type I. This process has to supply the insulin necessity keeping glucose under control AIM: We studied allogenic islet transplantation on the rat liver, Wistar (RT1u) to Lewis (RT1¹) as a recipient. Control group (n = 8) and nonparenchymal cell group (n = 8) respectively with injection of Hanks solution and nonparenchymal cells in the thymus before islet transplantation. MATERIAL AND METHODS: With the method of isolation and purification of the islets we obtained both in the control group 3.637 ± 783,3 islets with purity of 85 ± 3,52 percent and nonparenchymal cell group 3.270 ± 770 islets with purity of 84,25 ± 2,76 percent. The nonparenchymal cells were retrieved from the liver and we obtained 2 x 106 cells. Diabetes was induced by i.v. streptozotocin RESULTS: Control group the transplantation of 3.637 ± 783,3 islets in the rat liver normalized glucose test, 7,21 ± 0,57 mmol/L in the 2nd postoperative day. Acute rejection came in the 6th postoperative day with significantly increase of glucose test in nonparenchymal cell group, the transplantation of 3.270 ± 770 islets in the rat liver, almost normalized the glucose test was 17,95 ± 5,33 mmol/L in the 2nd postoperative day. From the 4th postoperative day to 10th postoperative day. The glucose test increase significantly showing an early acute rejection CONCLUSION: The injection of nonparenchymal cells in the thymus before allogenic islet transplantation in the rat liver lead to an early acute rejection.

Alotransplante de ilhotas de Langerhans no fígado de ratos submetidos a manipulação tímica com células dendríticas / Alogenic islet transplantation on the rat liver after alogenic dendritic cells injection in the thymus

RACIONAL: A maior indicação do transplante de pâncreas ou de ilhotas de Langerhans é o diabetes mellitus do tipo I. O processo deve suprir as necessidades de insulina, mantendo os níveis glicêmicos dentro da normalidade. OBJETIVOS: Estudou-se o alotransplante de ilhotas de Langerhans no fígado de ratos Lewis, tendo como doadores de ilhotas ratos Wistar. No grupo controle (n = 8) injetava-se, no timo, solução de Hanks e no grupo de estudo (n = 9), células dendríticas. MATERIAL E MÉTODOS: No grupo controle com o método de separação e purificação das ilhotas de Langerhans obteve-se 3637 ± 783,3 ilhotas com pureza de 85 por cento ± 3,52 por cento. No grupo de estudo obteve-se 3268 ± 378 ilhotas de Langerhans com pureza de 87 por cento ± 4,47 por cento e com o método de isolamento e purificação das células dendríticas do baço obteve-se 3,34 x 105 ± 1,16 células. RESULTADOS: No grupo controle, o transplante de 3637 ± 783,3 ilhotas de Langerhans no fígado, normalizou a glicemia que chegou a 7,21 ± 0,57 mmol/L no segundo pós-operatório (diferença significativa com relação ao pré-operatório). Do pós-operatório imediato até o 8° pós-operatório a glicemia não se elevou significativamente, porém a partir do 10° pós-operatório houve aumento significativo deste parâmetro, o que pode ser compatível com rejeição aguda do enxerto. No grupo de estudo, o transplante de 3258 ± 378 ilhotas de Langerhans no fígado, normalizou a glicemia, que chegou a 9,3 ± 2,85 mmol/L no segundo pós-operatório (diferença significativa com relação ao pré-operatório). Do 4° ao 10° pós-operatório, a glicemia elevou-se significativamente, o que pode ser compatível com quadro de rejeição aguda do enxerto e certamente precoce. CONCLUSÃO: A inoculação de células alogênicas apresentadoras de antígenos (células dendríticas) no timo de ratos imunossuprimidos e diabéticos, antes do alotransplante de ilhotas de Langerhans no fígado, ao contrário de inibir a reação do receptor contra o enxerto, prolongando a sobrevida média das ilhotas e, possivelmente, levando ao estado de tolerância imunológica, induziu ao processo de rejeição aguda precoce.

Transplante de ilhotas de Langerhans: estudo comparativo entre dois métodos diferentes de isolamento de ilhotas do pâncreas do rato / Islet of Langerhans transplantation: a comparative study between two different methods for isolation of islet cells from the rat pancreas

Dois métodos diferentes de isolamento de ilhotas de Langerhans foram testados no controle das alteraçöes metabólicas do rato diabético aloxânico. Sessenta ratos Lewis foram divididos em quatro grupos experimentais: G1 com 10 animais näo-diabéticos controles; GII com 10 animais diabéticos controles, sem qualquer tratamento: GIII com 20 animais diabéticos (10 isogênicos e 10 alogênicos), submetidos ao transplante de ilhotas de Langerhans com células obtidas pelo método enzimático, utilizando colagenase, e GIV com 20 animais diabéticos (10 isogênicos e 10 alogênicos), submetidos ao transplante de ilhotas de Langerhans com células isoladas pelo método mecânico (nao-enzimático). Parâmetros clínicos e laboratoriais foram avaliados no início e no quarto, sétimo, décimo quarto, vigésimo primeiro e trigésimo dia de seguimento. Animais alogênicos foram imunossuprimidos com ciclosporina A, o diabetes induzido pela administraçäo endovenosa de aloxana e as ilhotas obtidas de ratos Lewis doadores sadios e injetadas por via intra-portal. O transplante de ilhotas de Langerhans realizado por ambos os métodos normalizou o ganho de peso, a polidipsia, a polifagia e os níveis elevados de glicose sangüínea e urinária em 73,7 por cento dos ratos tratados pelo método enzimático, contra 64,7 por cento dos ratos tratados pelo método mecânico. Porém, näo houve diferença estatisticamente significativa entre os dois métodos estudados (P >0,50). Também näo se observaram diferenças significativas entre os dois métodos quando o transplante de ilhotas de Langerhans foi realizado em animais de linhagens genéticas diferentes. Concluímos que o transplante de ilhotas de Langerhans realizado pelo método mecânico, pode ser um tratamento alternativo de diabetes, pelo baixo custo e possíveis vantagens no processo de isolamento.

Transplante pancreatoduodenal em ratos com microcirurgia. A técnica e os resultados após 12 anos de experimentaçäo / Pancreaticoduoddenal transplantation in rats with microsurgery. The technique and rresults following 12 years of investigation

Apresentam-se os detalhes técnicos, as adaptaçoes e as modificaçoes introduzidas na técnica original do transplante pancreato-duodenal no rato com microcirurgia, após 12 anos de experimentaçao. Relatam-se, também, a casuística, os índices de sucesso e as falhas técnicas observadas com o procedimento neste período. De março de 1982 a dezembro de 1994, foram realizadas, no Laboratório de Técnica Cirúrgica e Cirurgia Experimental da Faculdade de Medicina de Botucatu, Botucatu, SP, 665 duodenopancreatectomias, seguidas de 592 cirurgias de revascularizaçao do enxerto no animal receptor. O índice total de falhas técnicas observado na cirurgia do rato doador foi de 11,O por cento, principalmente relacionado a sangramento e/ou complicaçoes vasculares, má irrigaçao salina do enxerto e insuficiência respiratória. No animal receptor, observou-se um índice total de falhas técnicas de 22,5 por cento, relacionado, principalmente, à trombose da anastomose porto-cava, sangramento vascular, pancreatite aguda e isquemia do enxerto. Os índices de sucesso, em ambas as cirurgias, sao diretamente proporcionais aos cuidados técnicos no pós-operatório e, principalmente, à performance do experimentador.

Estudo comparativo entre o transplante pancreato-duodenal, transplante de ilhotas de Langerhans e o tratamento com insulina, no controle do diabetes experimental no rato / A comparative study among pancreatic-duodenal transplantation, islets of Langerhans transplantation and insulin treatment, on control of experimental diabetes in the rat

Sessenta ratos, Wistar, alogênicos foram divididos, por sorteio, em cinco grupos experimentais: GI - 10 ratos controles säo diabéticos; GII - 10 ratos controles diabéticos, sem qualquer tratamento; GIII - 10 ratos diabéticos, tratados com insulina procina de açäo lenta; GIV-20 ratos diabéticos, submetidos ao transplante pancreato-duodenal (TPD): gv - 10 ratos diabéticos, submetidos ao transplante de ilhotas de Lang (til), por via intra-portal. Os animais foram colocados em gaiolas metabólicas, em seis peródos de 24 horas durante 30 dias, com análise do peso corpóreo, ingestäo hídrica, alimentar, diurese e dosagens de glicemia e glicose urinária. O diabetes foi induzido pela administraçäo de Aloxana C.V. (42mg/Kg peso): o TPD realizado com microcirurgia: as ilhotas preparadas se digestäo enzimática e o controle da rejeiçäo realizado com Ciclosporina A (10 mg/Kg peso). O TPD corrigiu totalmente, en níveis significativos (p < 0,05), o ganho ponderal e os valores elevados da ingestäo hídrica, ingestäo alimentar e diurese, bem como, as altas taxas de glicose sangüínea e urinária observadas no período pré-tratamento. O TPD mostrou-se mais eficaz que o TIL e esse sobre o tratamento com insulina, no controle do estado diabético; porém, as complicaçöes observadas no GIV e GV, devidas à cirúrgia e à imunossupressäo, devem ser analisadas, para que os reais benefícios da terapêutica alternativa possam superar as eventuais falhas do tratamento convencional com insulina

Effects of cyclosporin A immunosuppression on pancreaticoduodenal transplantation in alloxan-diabetic rats

1. Forty-five outbred Wistar rats were randomly assigned to three experimental groups: GI, 10 non-diabetic control rats; GII, 10 alloxan-diabetic control rats; GIII, 25 alloxan-diabetic rats which received pancreaticoduodenal transplantation (PDT) from normal Wistar donor rats and were immunosuppressed with cyclosporin A (Cy-A), 10 mg kg body weight-1 day-1, administered intraperitoneally for 30 days. 2. In parallel, 15 alloxan-diabetic inbred Wistar rats received isogeneic PDT from normal Wistar donor rats. 3. Cy-A prevented graft rejection in the 15 surviving animals in group III. These observations were confirmed by clinical and biochemical parameters (body weight, urine output, water and food intake, blood and urinary glucose and plasma insulin) and by histology and immunohistochemistry of the pancreas. 4. However, Cy-A was associated with 60% of the infectious complications in transplanted rats leading to 40% mortality. Pulmonary infections were the main cause of death. There were no side effects of immunosuppression on the pancreas. Infections were not significant in inbred rats submitted to PDT

Avaliaçäo funcional do transplante pancreato-duodenal no rato diabético: estudo clínico, laboratorial, anatomopatológico e imunohistoquímico / Functional evaluation of pancreato-duodenal transplantation: clinic, laboratorial, anatomopathologic and imunohistochemical study

Com o objetivo de efetuar uma avaliaçäo funcional do transplante Pancreato-Duodenal no rato com Diabetes, induzido pela administraçäo endovenosa de Aloxana a 2 por cento, realizamos estudo clínico, laboratorial, anatomopatológico e imunohistoquímico, empregando animais alogênicos distribuídos por sorteio nos seguintes grupos experimentais: G1 - Grupo Controle Normal: constituído de 10 animais sadios, näo diabéticos; G2 - Grupo Controle Diabético: formado por 10 animais diabéticos, sem qualquer tipo de tratamento; G3: Grupo Transplante Pancreato-Duodenal: formado por 25 animais diabéticos, submetidos ao Transplante Pancreato-Duodenal Heterotópico e imunossuprimidos com Ciclosporina A, na dose de 10 mg/kg de peso corporal, administrada por via intraperitoneal. No período de seguimento de 30 dias, foram realizados 6 momentos de avaliaçäo, onde estudou-se os seguintes parâmetros: Evoluçäo Clínica (peso, ingestäo hídrica, ingestäo alimentar e diurese); Exames Bioquímicos (glicemia de jejum, glicose urinária, glicosúria e cetonúria); Avaliaçäo Funcional do Pâncreas pela Dosagem Hormonal (dosagens de insulina e glucagon); Exame Anatomopatológico (necrópsia e histopatologia) e Avaliaçäo Funcional do Pâncreas pela Imunohistoquímica (detecçäo de insulina, glucagon e somatostatina no tecido pancreático). A injeçäo de Aloxana a 2 por cento na via endovenosa do rato acompanhou-se de um índice de mortalidade de 38,8 por cento, tendo produzido Diabetes grave em 41,2 por cento dos animais. O Diabetes foi caracterizado por queda progressiva do peso corporal, elevaçäo substancial da ingestäo hídrica, ingestäo alimentar e da diurese, acompanhada de valores glicêmicos acima de 200 mg por cento, glicose urinária igual ou superior a 3000 mg por cento, glicosúria (+++), cetonúria eventual, queda significativa dos níveis plasmáticos da insulina e elevaçäo do glucagon plasmático. Do ponto de vista anatomopatológico, a droga determinou lesäo ocular, predominantemente das células beta do pâncreas, evidenciada por reduçäo drástica em sua massa celular, atrofia e/ou vacuolizaçäo. Ao estudo imunohistoquímico, a insulina näo foi detectada no tecido pancreático, ou esteve focalmente positiva no interior de algumas células beta. As células alfa (glucagon positivas) e as delta (somatostatina positivas) mantiveram-se preservadas. Nos animais transplantados observamos, após Transplante Pancreato-Duodenal Vascularizado, reversäo completa do quadro metabólico apresentado pelo rato...