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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.5.2012.tde-30102012-114115
Document
Author
Full name
Alexandre Sarubbi Raposo do Amaral
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2012
Supervisor
Committee
Giannella, Maria Lucia Cardillo Correa (President)
Leite, Adriana Ribeiro
Passarelli, Marisa
Silva, Maria Elizabeth Rossi da
Sogayar, Mari Cleide
Title in Portuguese
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
Keywords in Portuguese
Apoptose
Diabetes mellitus
Estresse oxidativo
Transplante de ilhotas pancreáticas
Abstract in Portuguese
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 transplantados com número suficiente de ilhotas para reverter o diabetes (500) não isoladas com GEE; 2) Animais transplantados com número suficiente de ilhotas (500) isoladas em presença de GEE; 3) Animais transplantados com número insuficiente de ilhotas (150) não isoladas com GEE e 4) Animais transplantados com número insuficiente de ilhotas (150) isoladas em presença de GEE. A suplementação com GEE na concentração de 10 mM durante o isolamento das ilhotas diminuiu a formação de ERO (Controle 57,0 ± 4,3% versus GEE 47,0 ± 3,9%, p = 0,0034) e aumentou a viabilidade das ilhotas, conforme demonstrado pelo ensaio Sytogreen/brometo de etídio (Controle 70,6 ± 3,4% versus GEE 83,6 ± 4,8%, p= 0,0010) e pela diminuição na porcentagem de células TUNEL-positivas (Controle de 39,2 ± 5,0% versus GEE 29,1 ± 1,9%, p= 0,042) no grupo tratado. O estudo de viabilidade por citometria de fluxo também mostrou um número maior de células beta pancreáticas viáveis no grupo tratado (Controle 21,4 ± 3,4% versus GEE 33,7 ± 3,9%, p= 0,0156). A manutenção da integridade funcional das ilhotas teve impacto nos resultados dos transplantes, com menor índice de célula TUNEL-positivas (Controle 23,3 ± 2,6% versus GEE 8,3 ± 0,8%, p < 0,0001) nos enxertos recuperados após as primeiras 24 horas do transplante e maior porcentagem de animais normoglicêmicos (Controle 30% versus GEE 65,2%, p = 0,004) após transplante de um número marginal de 150 ilhotas na cápsula renal após seguimento de 30 dias. Em conclusão, estes dados corroboram que a formação de ERO é uma causa relevante de dano celular durante o isolamento de ilhotas pancreáticas e sugerem que o uso do compostos anti-oxidante GEE pode ser uma estratégia para melhorar os resultados dos transplantes de ilhotas
Title in English
Glutathione ethyl ester supplementationduring pancreatic islet isolation improves viability and transplant outcomes in a murine marginal islet mass model
Keywords in English
Apoptosis
Diabetes mellitus
Oxidative stress
Pancreatic islet transplantation
Abstract in English
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 insufficient to promote diabetes reversion, not isolated in presence of GEE and 4) animals transplanted with 150 islets isolated in presence of GEE. The addition of GEE at 10 mM concentration during islet isolation was able to decrease ROS content in isolated islets (Control 57.0 ± 4.3% versus GEE 47.0 ± 3.9%, p = 0.0034) and increase islet viability, as demonstrated by the Sytogreen/ethidium bromide assay (Control 70.6 ± 3.4% versus GEE 83.6 ± 4.8%, p = 0.0010) as well as by the reduction in TUNEL-positive cells (Control 39.2 ± 5.0% versus GEE 29.1 ± 1.9%, p = 0.042) in the treated group. The fractional beta-cell viability also showed an improvement in the treated group (Control 21.4 ± 3.4% versus GEE 33.7 ± 3.9%, p = 0.0156). The improved cell viability observed in vitro was translated into better outcomes in vivo, since supplementation of GEE during the isolation process resulted in a significantly lower rate of TUNEL-positive cells (Control 23,3 ± 2,6% versus GEE 8,3 ± 0,8%, p < 0,0001) in the islet grafts recovered after 24h of transplantation and in a higher percentage of normoglycemia (Control 30% versus GEE 65,2%, p = 0,004) after 30 days of follow-up in animals transplanted with the marginal islet mass (150 islets). In conclusion, the current data corroborate that ROS production is a relevant cause of cellular damage during islet isolation and suggest that the use of GEE might be a strategy to improve islet transplantation outcomes
 
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Publishing Date
2012-11-01
 
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