Immunohistochemical detection of l cells in gastrointestinal tract mucosa of patients after surgical treatment for control of type 2 diabetes mellitus / Detecção imunohistoquímica de células l na mucosa do trato gastrointestinal de pacientes após tratamento cirúrgico para controle de diabetes mellitus tipo 2

ABSTRACT - BACKGROUND: Type 2 diabetes mellitus (T2DM) is a disease of global impact that has led to an increase in comorbidities and mortality in several countries. Immunoexpression of the incretin hormones such as glucagon-like peptide-1 (GLP-1) and peptide YY (3-36) (PYY3-36) can be used as a scorer in the gastrointestinal tract to analyze L-cell activity in response to T2DM treatment. OBJECTIVE: This study aimed to investigate the presence, location, and secretion of L cells in the small intestine of patients undergoing the form of bariatric surgery denominated adaptive gastroenteromentectomy with partial bipartition. METHODS: Immunohistochemical assays, quantitative real-time polymerase chain reaction (qPCR), and Western blot analysis were performed on samples of intestinal mucosa from patients with T2DM in both the preoperative and postoperative periods. RESULTS: All results were consistent and indicated basal expression and secretion of GLP-1 and PYY3-36 incretins by L cells. A greater density of cells was demonstrated in the most distal portions of the small intestine. No significant difference was found between GLP-1 and PYY3-36 expression levels in the preoperative and postoperative periods because of prolonged fasting during which the samples were collected. CONCLUSION: The greater number of L cells in activity implies better peptide signaling, response, and functioning of the neuroendocrine system.

RESUMO - RACIONAL: O diabetes tipo 2 (DM2) é uma doença de impacto mundial que tem levado ao aumento de comorbidades e mortalidade em vários países. A imunoexpressão dos hormônios incretínicos glp-1 e pyy3-36, pode ser usada como marcador no trato gastrointestinal para analisar a atividade da célula L em resposta ao tratamento do DM2. OBJETIVO: O presente estudo teve como objetivo investigar a presença, localização e secreção de células L no intestino delgado de pacientes submetidos à forma de cirurgia bariátrica denominada gastroenteromentectomia adaptativa com bipartição parcial. MÉTODOS: Ensaios imunohistoquímicos, reação quantitativa em cadeia de polimerase em tempo real (qPCR) e análise de manchas ocidentais foram realizados em amostras de mucosa intestinal de pacientes com diabetes tipo 2 nos períodos pré- e pós-operatório. RESULTADOS: Todos os resultados foram consistentes e indicaram expressão basal e secreção de peptídeos glucagon-1 (GLP-1) e peptídeos YY (PYY3-36) incretinas por células L. Uma maior densidade de células foi demonstrada nas porções mais distais do intestino delgado. Não foi encontrada diferença significativa entre os níveis de expressão GLP-1 e PYY3-36 nos períodos pré-operatório e pós-operatório, provavelmente devido ao estado de jejum prolongado durante o qual as amostras foram coletadas CONCLUSÃO: O maior número de células L em atividade implica melhor sinalização de peptídeo, resposta e funcionamento do sistema neuroendócrino.

Small intestinal l cell density in patients with severe obesity after roux-en-y gastric bypass / Avaliação da densidade das células l no intestino delgado em obesos graves após gastroplastia em y-de-roux

ABSTRACT BACKGROUND: Enteroendocrine L cells can be found in the entire gastrointestinal tract and their incretins act on glycemic control and metabolic homeostasis. Patients with severe obesity and type 2 diabetes mellitus may have lower density of L cells in the proximal intestine. AIMS: This study aimed to analyze the density of L cells in the segments of the small intestine in the late postoperative of Roux-en-Y gastric bypass in diabetic patients with standardization of 60 cm in both loops, alimentary and biliopancreatic. METHODS: Immunohistochemistry analysis assays were made from intestinal biopsies in three segments: gastrointestinal anastomosis (GIA= Point A), enteroenteral anastomosis (EEA= Point B= 60 cm distal to the GIA) and 60 cm distal to the enteroenteral anastomosis (Point C). RESULTS: A higher density of L cells immunostaining the glucagon-1 peptide was observed in the distal portion (Point C) when compared to the more proximal portions (Points A and B). CONCLUSIONS: The concentration of L cells is higher 60 cm distal to enteroenteral anastomosis when comparing to proximal segments and may explain the difference in intestinal lumen sensitization and enterohormonal response after Roux-en-Y gastric bypass.

RESUMO RACIONAL: As células L enteroendócrinas podem ser encontradas na extensão de todo trato gastrointestinal e suas incretinas atuam no controle glicêmico e da homeostase metabólica. Estudos mostram que pacientes obesos graves com diabetes mellitus tipo 2 apresentam má sinalização entero-hormonal e baixa resposta da secreção do peptídeo glucagon-1, que poderia ser explicado por uma densidade menor de células L ou uma distribuição mais distal ao longo do intestino delgado. OBJETIVOS: Analisar a diferença da densidade de células L nos segmentos do intestino delgado de pacientes obesos graves submetidos à gastroplastia em Y de Roux, em período pós-operatório tardio, com padronização de alça alimentar e biliopancreática com extensão de 60 cm em ambas. MÉTODOS: Ensaios de análises de imuno-histoquímica foram feitos a partir de biopsias intestinais obtidas em três segmentos: junto à anastomose gastrointestinal (AGI= Ponto A), junto à anastomose entero-enteral (AEE= Ponto B= 60 cm distal à AGI) e 60 cm distalmente à anastomose entero-enteral (Ponto C). Os resultados foram obtidos por meio de imunomarcação do peptídeo glucagon-1 secretado pelas células L. RESULTADOS: Foi observada maior densidade de células L na porção mais distal do intestino delgado (Ponto C) quando comparada às porções mais proximais (Ponto A e B). CONCLUSÕES: Em pacientes no pós-operatório de gastroplastia em Y de Roux, identificou-se concentração maior de células L já na porção a 60 cm distalmente a entero-entero anastomose quando comparada aos segmentos proximais, o que pode explicar diferenças na sensibilização no lúmen intestinal e na resposta entero-hormonal.

Comparação dos níveis de proteína C reativa, GLP-1 e GLP-2 entre indivíduos diabéticos, obesos mórbidos e controles saudáveis: um estudo exploratório / Comparison of the levels of c-reactive protein, glp-1 and glp-2 among individuals with diabetes, morbid obesity and healthy controls: an exploratory study

ABSTRACT BACKGROUND: The glucagon-like peptides 1 and 2 (GLP-1/GLP-2) are gut hormones that may directly affect the glucose homeostasis and their activity seems to be significantly affected by chronic inflammation. OBJECTIVE: To evaluate the postprandial levels of glucagon-like peptides 1 and 2 (GLP-1/GLP-2), C-reactive protein (CRP), and the postprandial glucose and insulin levels among individuals with obesity, type 2 diabetes, and healthy controls. METHODS: An exploratory cross-sectional study, which involved individuals awaiting for bariatric/metabolic surgery and healthy controls. Postprandial levels of GLP-1, GLP-2, glucose, and insulin were obtained after a standard meal tolerance test. Inflammation was assessed by means of CRP. RESULTS: There were 30 individuals enrolled in the study, divided into three groups: non-diabetic with morbid obesity (NDO; n=11 individuals), diabetic with mild obesity (T2D; n=12 individuals), and healthy controls (C; n=7 individuals). The mean CRP levels were significantly higher in the NDO group (6.6±4.7 mg/dL) than in the T2D (3.3±2.2 mg/dL) and C groups (2.5±3.2 mg/dL) (P=0.038). The GLP-1 levels following standard meal tolerance test and the area under the curve of GLP-1 did not differ among the three groups. The GLP-2 levels were significantly lower in the NDO and T2D than in the C group following standard meal tolerance test at all the times evaluated. The area under the curve of the GLP-2 was significantly lower in the NDO and T2D groups than in the C group (P=0.05 and P=0.01, respectively). CONCLUSION: GLP-2 levels were impaired in the individuals with obesity and diabetes. This mechanism seems to be enrolled in preventing the worsening of the glucose homeostasis in these individuals.

RESUMO CONTEXTO: Os peptídeos semelhantes ao glucagon 1 e 2 (GLP-1/GLP-2) são hormônios gastrointestinais que podem afetar diretamente a homeostase glicêmica; a atividade de ambos parece ser significativamente afetada pela inflamação crônica. OBJETIVO: Avaliar os níveis pós-prandiais dos peptídeos semelhantes ao glucagon 1 e 2 (GLP-1/GLP-2), proteína C reativa (PCR) e as curvas pós-prandiais de glucose e insulina entre indivíduos com obesidade, diabetes tipo 2 e controles saudáveis. MÉTODOS: Estudo piloto transversal, que envolveu indivíduos aguardando a realização de cirurgia bariátrica/metabólica e controles saudáveis. Os níveis de GLP-1, GLP-2, glucose e insulina foram obtidos após um teste de refeição padrão. A inflamação foi avaliada através dos níveis de PCR. RESULTADOS: Houve 30 indivíduos avaliados no estudo, divididos em três grupos: obesos mórbidos sem diabetes (NDO; n=11 pacientes), diabéticos com obesidade leve (T2D; n=12 pacientes) e controles (C; n=7 pacientes). Os níveis médios de PCR foram significativamente maiores no grupo NDO (6,6±4,7 mg/dL) do que nos grupos T2D (3,3±2,2 mg/dL) e C (2,5±3,2 mg/ dL) (P=0,038). Os níveis de GLP-1 após o teste de refeição padrão e a área sob a curva do GLP-1 não diferiram significativamente entre os grupos. Os níveis de GLP-2 foram significativamente mais baixos nos grupos NDO e T2D do que no grupo C em todos os tempos avaliados. A área sob a curva do GLP-2 foi significativamente menor nos grupos NDO e T2D do que no grupo C (P=0,05 and P=0,01, respectivamente). CONCLUSÃO: Os níveis de GLP-2 encontram-se alterados em indivíduos com obesidade e diabetes. Este mecanismo parece estar envolvido na prevenção da piora da homeostase glicêmica nestes indivíduos.

Correlation between pre and postoperative levels of glp-1/glp-2 and weight loss after roux-en-y gastric bypass: a prospective study / Correlação entre os níveis pré e pós-operatórios de glp-1/glp-2 e a perda de peso após o bypass gástrico em y-de-roux: um estudo prospectivo

ABSTRACT Background: The role of gut hormones in glucose homeostasis and weight loss achievement and maintenance after bariatric surgery appears to be a key point in the understanding of the beneficial effects observed following these procedures. Aim: To determine whether there is a correlation between the pre and postoperative levels of both GLP-1 and GLP-2 and the excess weight loss after Roux-en-Y gastric bypass (RYGB). Methods: An exploratory prospective study which enrolled 11 individuals who underwent RYGB and were followed-up for 12 months. GLP-1 and GLP-2 after standard meal tolerance test (MTT) were determined before and after surgery and then correlated with the percentage of excess loss (%EWL). Results: GLP-2 AUC presented a significant postoperative increase (945.3±449.1 vs.1787.9±602.7; p=0.0037); GLP-1 AUC presented a non-significant trend towards increase after RYGB (709.6±320.4 vs. 1026.5±714.3; p=0.3808). Mean %EWL was 66.7±12.2%. There was not any significant correlation between both the pre and postoperative GLP-1 AUCs and GLP-2 AUCs and the %EWL achieved after one year. Conclusion: There was no significant correlation between the pre and postoperative levels of the areas under the GLP-1 and GLP-2 curves with the percentage of weight loss reached after one year.

RESUMO Racional: O papel de hormônios gastrointestinais sobre a homeostase glicêmica e a obtenção e manutenção da perda de peso após a cirurgia bariátrica parece ser elemento fundamental na compreensão dos benefícios observados após estes procedimentos. Objetivo: Determinar se há correlação entre os níveis pré e pós-operatórios de GLP-1 e GLP-2 com a perda do excesso de peso após o bypass gástrico em Y-de-Roux. Métodos: Estudo prospectivo exploratório que envolveu 11 indivíduos submetidos ao bypass gástrico, acompanhados por 12 meses. Os níveis GLP-1 e GLP-2 após um teste de refeição padrão foram determinados antes e 12 meses após a operação e então foram correlacionados com o percentual de perda do excesso de peso. Resultados: Houve aumento significativo da área sob a curva do GLP-2 após a operação (945,3±449,1 vs. 1787,9±602,7; p=0,0037); a área sob a curva do GLP-1 apresentou tendência não-significativa à elevação após o procedimento (709,6±320,4 vs. 1026,5±714,3; p=0,3808). O percentual médio de perda de peso foi 66,7±12,2%. Conclusão: Não houve nenhuma correlação significativa entre os níveis pré e pós-operatórios das áreas sob as curvas de GLP-1 e GLP-2 com o percentual de perda de peso atingido após um ano.

Influence of gastric emptying on the control of postprandial glycemia: physiology and therapeutic implications / Influência do esvaziamento gástrico sobre o controle da glicemia pós-prandial: fisiologia e implicações terapêuticas

The maintenance of glucose homeostasis is complex and involves, besides the secretion and action of insulin and glucagon, a hormonal and neural mechanism, regulating the rate of gastric emptying. This mechanism depends on extrinsic and intrinsic factors. Glucagon-like peptide-1 secretion regulates the speed of gastric emptying, contributing to the control of postprandial glycemia. The pharmacodynamic characteristics of various agents of this class can explain the effects more relevant in fasting or postprandial glucose, and can thus guide the individualized treatment, according to the clinical and pathophysiological features of each patient.

A manutenção da homeostase glicêmica é complexa e envolve, além da secreção e da ação da insulina e do glucagon, mecanismos hormonais e neurais, que regulam a taxa de esvaziamento gástrico. Esse mecanismo depende de fatores extrínsecos e intrínsecos. A secreção do peptídeo 1 semelhante ao glucagon regula a velocidade de esvaziamento gástrico, de modo a contribuir para o controle da glicemia pós-prandial. As características farmacodinâmicas dos diversos agentes dessa classe podem explicar os efeitos mais relevantes na glicemia de jejum ou pós-prandial e, portanto, podem orientar o tratamento individualizado, de acordo com as características clínicas e fisiopatológicas de cada paciente.