Papel da taurina na regulação da morfofunção pancreática endócrina de camundongos geneticamente obesos (ob/ob)

Orientadores: Everardo Magalhães Carneiro, Rosane Aparecida RibeiroTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de BiologiaResumo: A obesidade é um importante fator que predispõe ao desenvolvimento do diabetes mellitus tipo 2 (T2DM). A transição da obesidade para o T2DM é precedida pela resistência à insulina que pode se manifestar em resposta a influências ambientais, como a ingestão de dietas ricas em gorduras, ou por fatores genéticos, como a deficiência na produção do hormônio leptina. Camundongos obesos ob/ob são caracterizados pela ausência da produção do hormônio leptina e apresentam obesidade por hiperfagia. A taurina (Tau) é um aminoácido sulfatado não essencial e dentre suas várias ações biológicas destaca-se seu envolvimento na regulação da homeostase glicêmica e metabolismo energético. Nosso objetivo foi avaliar o efeito da suplementação com Tau sobre o desenvolvimento da obesidade, homeostase da glicose, estrutura e função do pâncreas endócrino em camundongos ob/ob. Foram utilizados camundongos C57 e ob/ob que beberam água (C e ob) ou 5% de Tau (CT e obT) dos 30 aos 90 dias de vida. Camundongos ob apresentaram massivo acúmulo de gordura corporal, intolerância à glicose e resistência à insulina. Essas alterações na homeostase à glicose foram acompanhadas por alterações morfológicas e funcionais adaptativas na ilhota pancreática dos camundongos ob, sendo evidenciada hipersecreção de insulina em resposta à glicose associada ao maior influxo de Ca 2+ e redução da ação da somatostina sobre a célula ?. Essa maior resposta secretória também pode estar associada à maior ação do sistema nervoso parassimpático, visto que ilhotas ob secretaram mais insulina em resposta ao agonista colinérgico, carbacol (Cch), e quando as proteínas kinases (PK)-A e C foram ativadas. Contudo, ilhotas de fêmeas ob não apresentaram redução da secreção de insulina em resposta à fenilefrina, o que sugere menor sensibilidade simpática nesse grupo. A suplementação com Tau não preveniu o desenvolvimento da obesidade, mas melhorou a tolerância à glicose, reduziu a produção hepática de glicose e aumentou a sensibilidade à insulina. Ilhotas de camundongos obT apresentaram atenuação da hipersecreção de insulina em resposta à glicose. Tal efeito pode estar associado à melhora na sensibilidade da ilhota obT à somatostatina e ao menor influxo de Ca 2+ em resposta a glicose, bem como redução da amplificação da secreção em resposta à ação da via colinérgica/PKC e a maior sensibilidade simpática na ilhota de fêmeas obT. Ainda, foi observada maior secreção de glucagon em ilhotas de camundongos ob. Essa alteração pode ser devida a alterações na excitação da célula ?, pois o grupo ob apresentou aumento da frequência de oscilações de Ca 2+ em resposta a concentrações basais e estimulatórias de glicose. Todas as alterações fisiológicas da ilhota pancreática foram acompanhadas por aumento da massa de ilhotas, células ? e ? no pâncreas de camundongos ob. A Tau reduziu a massa de ilhotas e células ?, contudo no pâncreas do grupo obT houve maior massa de células ? e ?. As modificações morfofuncionais da ilhota ob foram acompanhadas por redução da expressão gênica do glucagon, somatostatina, do GLUT-2, TRPM5, do SSTR2, e MafB, porém aumento do conteúdo de mRNA de insulina, PAX6, PDX-1 e Ngn3. A Tau normalizou a expressão dos genes do glucagon, Glut-2 e TRPM5 e aumentou a expressão de MafA, Ngn3 e NeuroD. Nossos resultados, pela primeira vez, demonstraram que a suplementação com Tau melhorou a homeostase glicêmica regulando a morfo-fisiologia das células ?, ? e ? em camundongos geneticamente obesos, indicando um possível papel do aminoácido na preservação da função pancreática endócrina e também da interação parácrina de seus hormônios na obesidade e T2DMAbstract: Obesity is an important factor that predisposes to the development of type 2 diabetes mellitus (T2DM). The transition from obesity to T2DM is preceded by insulin resistance which can manifest in response to environmental influences such as the intake of high-fat diets or genetic factors, such as deficiency in the production of leptin. Obese (ob/ob) mice are characterized by the absence of production of leptin and become obese due to severe hyperfagia. Taurine (Tau) is a non-essential amino acid and among its various biological actions stands out its involvement in the regulation of glucose homeostasis and energy metabolism. Our aim was to evaluate the effect of Tau supplementation upon the development of obesity, glucose homeostasis, structure and function of the endocrine pancreas in ob/ob mice. We used C57 and ob/ob who drank water (C and ob) or 5% of Tau (CT and obT) from 30 to 90 days of age. Ob mice showed massive accumulation of body fat, glucose intolerance and insulin resistance. These changes in glucose homeostasis were followed by adaptive morphological and functional changes in the pancreatic islet from ob mice with hypersecretion of insulin in response to glucose associated with increased Ca 2+ influx and a reduction in somatostatin action on the ? cell. This increased secretory response was also associated with increased activity of the parasympathetic nervous system, as ob islets secrete more insulin in response to the cholinergic agonist carbachol (Cch), and when protein kinases (PK) -A and C pahtways were activated. However, female ob islets showed no reduction in insulin secretion in response to phenylephrine, suggesting diminished sympathetic sensitivity in this group. Tau supplementation did not prevent the development of obesity, but improved glucose tolerance, reduced hepatic glucose production and increased insulin sensitivity. Islets from obT mice showed attenuation of hypersecretion of insulin in response to glucose. This effect may be associated with improved sensitivity of obT islet to somatostatin and lower Ca 2+ influx in response to glucose and reduced the amplification of insulin secretion in response to cholinergic/PKC pathway and increased sympathetic sensitivity in islets from female obT mice. Moreover, we observed higher glucagon secretion in islets from ob mouse and this change may be due to changes in the excitement of ? cell because the ob group increased frequency of Ca 2+ oscillations in response to basal and stimulatory concentrations of glucose. All physiological changes were accompanied by an increase in islet, ? and ? cells masses in the pancreas from ob mice. Tau reduced the mass of islets and ? cells, however there was a higher content of ? and ? cells masses in obT. Morphological and functional modifications in islets from ob mice were accompanied by reduced gene expression of glucagon, somatostatin, GLUT-2, TRPM5, SSTR2, and MafB, but increased mRNA content of insulin, PAX6, PDX-1 and Ngn3. Tau normalized gene expression of glucagon, TRPM5 and GLUT-2 and increased the expression of MafA, Ngn3 and NeuroD. Our results indicate, for the first time, that supplementation with Tau improves glucose homeostasis by regulating the morphology and physiology of ?, ? and ? cells in ob mice, indicating a possible therapeutic role for preservation of pancreatic endocrine function in obesity and T2DMDoutoradoFisiologiaDoutora em Biologia Funcional e Molecula

Cellular expression and distribution of intercellular junction proteins in rodent endocrine pancreas during animal development and type 2 diabetes

Orientador: Carla Beatriz Collares-BuzatoDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de BiologiaResumo: As junções intercelulares são especializações da membrana plasmática através das quais células dentro de um tecido podem interagir e aderirem-se umas às outras. Nas ilhotas pancreáticas, as diferentes células endócrinas se interconectam por meio das junções de oclusão, comunicante, aderente e desmossomos. Tais contatos intercelulares parecem ser cruciais para o perfeito funcionamento deste órgão, porém, pouco se sabe sobre a função fisiopatológica e composição das junções intercelulares no pâncreas endócrino. O objetivo geral desta dissertação foi estudar a importância funcional da adesão e reconhecimento celular mediados pelas junções de oclusão (JO) e de adesão (JA) nos processos de maturação e disfunção da célula beta do pâncreas endócrino, ao longo do desenvolvimento do animal e na patogênese da diabetes tipo 2, respectivamente. Nossos dados mostram que as ilhotas de fetos e recém-nascidos de ratos Wistar, cuja resposta secretora de insulina à glicose é significativamente menor, apresentam uma morfologia menos organizada, caracterizada por um formato menos definido e uma associação mais freqüente com ductos, quando comparadas às ilhotas de jovens e adultos, que são responsivas à esse secretagogo. Na ausência de contato intercelular, quando as células das ilhotas de adultos foram dispersas, a resposta secretora de insulina foi completamente inibida, porém parcialmente restabelecida quando as células foram reagregadas. Quando comparado às ilhotas de adultos, o impacto da ausência de contatos intercelulares sobre a resposta secretora de insulina à glicose foi consideravelmente menor no caso das ilhotas de ratos recém-nascidos. A imunofluorescência para NCAM e pan-caderina revelou uma distribuição diferencial destas moléculas de adesão somente nas células das ilhotas pancreáticas de jovens e adultos, o que pode estar relacionada com a citoarquitetura típica (células beta, ocupando a região central e os outros tipos celulares na periferia da ilhota) adquirida no período pré-natal. Das proteínas associadas à JA e JO estudadas, ?- e ?-cateninas e ZO-1 (mas não a ocludina) foram expressas nas células endócrinas das ilhotas de todos os grupos experimentais. De forma geral, a imunofluorescência para tais proteínas revelou uma marcação intercelular menos definida nas células beta de ilhotas de recém-nascidos e fetos em comparação com os animais jovens e adultos. Isto pode indicar uma menor interação/adesão celular, que por sua vez, pode estar relacionada com a resposta secretora deficitária de insulina das ilhotas pancreáticas verificada na fase perinatal. Como modelo de diabetes do tipo 2, utilizamos camundongos C57, machos, alimentados com dieta hiperlipídica por 8 meses desde os 21 dias de idade. Após este período em dieta, os animais tornaram-se obesos e pré-diabéticos, apresentando moderada hiperglicemia e significativa hiperinsulinemia ao final desta dieta. Não observamos diferenças morfológicas marcantes entre os grupos e nem alterações significativas na distribuição intercelular da ZO-1, ?- e ?-cateninas nas ilhotas do grupo tratado em comparação ao grupo controle. Entretanto, verificou-se uma maior marcação intercelular para Ecaderina e uma maior associação de F-actina à membrana na região de contato intercelular nas células endócrinas das ilhotas do grupo pré-diabético em relação ao controle. Em conclusão, os contatos intercelulares mediados pelas proteínas associadas à JA e à JO parecem desempenhar um papel no processo de maturação do pâncreas do endócrino durante o desenvolvimento animal e na patogênese da diabetes do tipo 2Abstract: Intercellular junctions are specializations of the plasma membrane that allow cells within a tissue to interact and adhere to each other. In endocrine pancreas, the different endocrine cells are interconnected by tight, gap and adherens-type junctions. Such intercellular contacts seem to be crucial for the function of this organ, however, little is known about the pathophysiological role and biochemistry of intercellular junctions in the endocrine pancreas. The aim of this thesis was to study the importance of cell-cell recognition and adhesion mediated by proteins associated to tight and adherens junctions in pancreatic islets, with emphasis on the process of insulin secretion, along the animal development and in pathogenesis of type 2 diabetes. Pancreatic islets of foetuses (F) and newborn (N) Wistar rats, that display a relatively poor insulin secretory response to glucose, present an immature morphology and a less defined cytoarchitecture when compared to islets from young (Y) and adult (A) rats, that are responsive to glucose. The immunofluorescence for N-CAM and pan-cadherin, adhesion molecules that are important in cell segregation, revealed a differential distribution of these proteins only in cells of the islets from Y and A. A lower junctional content of ?-and ?-catenins and ZO-1 in islet cells was seen in F and N in comparison with Y and A. In addition, we found that in the absence of intercellular contact, the glucose-stimulated insulin secretion was completely blocked in A islets. In contrast, the impact of the disruption of cell-cell adhesion on insulin secretory response of N islets was relatively small. As a model of type 2 diabetes, we employed male C57 mice, fed on high-fat (HF) diet for 8 months since they were 21 days old. After HF diet, these mice became obese and pre-diabetic (displaying moderate hyperglycemia and marked hyperinsulinaemia). We did not observe marked differences either in morphology either in the intercellular distribution of ZO-1, ?- and ?-catenins in islets between the HF-treated and control groups. However, there was a stronger immunoreaction for Ecadherin at the cell-cell contact site and an increased association of F-actin to the plasma membrane of islet endocrine cells from pre-diabetic mice as compared to control ones. In conclusion, the intercellular contacts mediated by adherens and tight junction and their constitutive proteins seem to play a role in the developmental maturation of the endocrine pancreas and in the pathogenesis of type 2 diabetesMestradoHistologiaMestre em Biologia Celular e Estrutura

Dexamethasone during pregnancy impairs maternal pancreatic β-cell renewal during lactation

Pancreatic islets from pregnant rats develop a transitory increase in the pancreatic β-cell proliferation rate and mass. Increased apoptosis during early lactation contributes to the rapid reversal of those morphological changes. Exposure to synthetic glucocorticoids during pregnancy has been previously reported to impair insulin secretion, but its impacts on pancreatic islet morphological changes during pregnancy and lactation have not been described. To address this issue, we assessed the morphological and molecular characteristics of pancreatic islets from rats that underwent undisturbed pregnancy (CTL) or were treated with dexamethasone between the 14th and 19th days of pregnancy (DEX). Pancreatic islets were analyzed on the 20th day of pregnancy (P20) and on the 3rd, 8th, 14th and 21st days of lactation (L3, L8, L14 and L21, respectively). Pancreatic islets from CTL rats exhibited transitory increases in cellular proliferation and pancreatic β-cell mass at P20, which were reversed at L3, when a transitory increase in apoptosis was observed. This was followed by the appearance of morphological features of pancreatic islet neogenesis at L8. Islets from DEX rats did not demonstrate an increase in apoptosis at L3, which coincided with an increase in the expression of M2 macrophage markers relative to M1 macrophage and T lymphocyte markers. Islets from DEX rats also did not exhibit the morphological characteristics of pancreatic islet neogenesis at L8. Our data demonstrate that maternal pancreatic islets undergo a renewal process during lactation that is impaired by exposure to DEX during pregnancy

Enhanced glucose-induced intracellular signaling promotes insulin hypersecretion: Pancreatic beta-cell functional adaptations in a model of genetic obesity and prediabetes

Obesity is associated with insulin resistance and is known to be a risk factor for type-2 diabetes. In obese individuals, pancreatic beta-cells try to compensate for the increased insulin demand in order to maintain euglycemia. Most studies have reported that this adaptation is due to morphological changes. However, the involvement of beta-cell functional adaptations in this process needs to be clarified. For this purpose, we evaluated different key steps in the glucose-stimulated insulin secretion (GSIS) in intact islets from female ob/ob obese mice and lean controls. Obese mice showed increased body weight, insulin resistance, hyperinsulinemia, glucose intolerance and fed hyperglycemia. Islets from ob/ob mice exhibited increased glucose-induced mitochondrial activity, reflected by enhanced NAD(P)H production and mitochondrial membrane potential hyperpolarization. Perforated patch-clamp examination of beta-cells within intact islets revealed several alterations in the electrical activity such as increased firing frequency and higher sensitivity to low glucose concentrations. A higher intracellular Ca2+ mobilization in response to glucose was also found in ob/ob islets. Additionally, they displayed a change in the oscillatory pattern and Ca2+ signals at low glucose levels. Capacitance experiments in intact islets revealed increased exocytosis in individual ob/ob beta-cells. All these up-regulated processes led to increased GSIS. In contrast, we found a lack of beta-cell Ca2+ signal coupling, which could be a manifestation of early defects that lead to beta-cell malfunction in the progression to diabetes. These findings indicate that beta-cell functional adaptations are an important process in the compensatory response to obesity.This work was supported by grants from the Spanish Ministerio de Ciencia e Innovación (BFU2013-42789-P; BFU2011-28358)This work was supported by grants from the Generalitat Valenciana (PROMETEO/2011/080)This work was supported by grants from the European Foundation for the Study Diabetes (EFSD/BI Basic Programme

Prolonged fasting elicits increased hepatic triglyceride accumulation in rats born to dexamethasone-treated mothers

We investigated the effect of dexamethasone during the last week of pregnancy on glucose and lipid metabolism in male offspring. Twelve-week old offspring were evaluated after fasting for 12-hours (physiological) and 60-hours (prolonged). Physiological fasting resulted in glucose intolerance, decreased glucose clearance after pyruvate load and increased PEPCK expression in rats born to dexamethasone-treated mothers (DEX). Prolonged fasting resulted in increased glucose tolerance and increased glucose clearance after pyruvate load in DEX. These modulations were accompanied by accumulation of hepatic triglycerides (TG). Sixty-hour fasted DEX also showed increased citrate synthase (CS) activity, ATP citrate lyase (ACLY) content, and pyruvate kinase 2 (pkm2), glucose transporter 1 (slc2a1) and lactate dehydrogenase-a (ldha) expressions. Hepatic AKT2 was increased in 60-hour fasted DEX, in parallel with reduced miRNAs targeting the AKT2 gene. Altogether, we show that metabolic programming by prenatal dexamethasone is characterized by an unexpected hepatic TG accumulation during prolonged fasting. The underlying mechanism may depend on increased hepatic glycolytic flux due to increased pkm2 expression and consequent conversion of pyruvate to non-esterified fatty acid synthesis due to increased CS activity and ACLY levels. Upregulation of AKT2 due to reduced miRNAs may serve as a permanent mechanism leading to increased pkm2 expression.Sao Paulo Research Foundation (FAPESP)National Counsel of Technological and Scientific Development (CNPq)Coordination for the Improvement of Higher Level or Education Personnel (CAPES)Univ Sao Paulo, Inst Biomed Sci, Dept Physiol & Biophys, Sao Paulo, BrazilUniv Estadual Campinas, Fac Med Sci, Dept Pharmacol, Campinas, SP, BrazilUniv Fed Sao Paulo, Inst Environm Chem & Pharmaceut Sci, Diadema, BrazilUniv Fed Sao Paulo, Inst Environm Chem & Pharmaceut Sci, Diadema, BrazilWeb of Scienc

VIII Encuentro de Docentes e Investigadores en Historia del Diseño, la Arquitectura y la Ciudad

Acta de congresoLa conmemoración de los cien años de la Reforma Universitaria de 1918 se presentó como una ocasión propicia para debatir el rol de la historia, la teoría y la crítica en la formación y en la práctica profesional de diseñadores, arquitectos y urbanistas. En ese marco el VIII Encuentro de Docentes e Investigadores en Historia del Diseño, la Arquitectura y la Ciudad constituyó un espacio de intercambio y reflexión cuya realización ha sido posible gracias a la colaboración entre Facultades de Arquitectura, Urbanismo y Diseño de la Universidad Nacional y la Facultad de Arquitectura de la Universidad Católica de Córdoba, contando además con la activa participación de mayoría de las Facultades, Centros e Institutos de Historia de la Arquitectura del país y la región. Orientado en su convocatoria tanto a docentes como a estudiantes de Arquitectura y Diseño Industrial de todos los niveles de la FAUD-UNC promovió el debate de ideas a partir de experiencias concretas en instancias tales como mesas temáticas de carácter interdisciplinario, que adoptaron la modalidad de presentación de ponencias, entre otras actividades. En el ámbito de VIII Encuentro, desarrollado en la sede Ciudad Universitaria de Córdoba, se desplegaron numerosas posiciones sobre la enseñanza, la investigación y la formación en historia, teoría y crítica del diseño, la arquitectura y la ciudad; sumándose el aporte realizado a través de sus respectivas conferencias de Ana Clarisa Agüero, Bibiana Cicutti, Fernando Aliata y Alberto Petrina. El conjunto de ponencias que se publican en este Repositorio de la UNC son el resultado de dos intensas jornadas de exposiciones, cuyos contenidos han posibilitado actualizar viejos dilemas y promover nuevos debates. El evento recibió el apoyo de las autoridades de la FAUD-UNC, en especial de la Secretaría de Investigación y de la Biblioteca de nuestra casa, como así también de la Facultad de Arquitectura de la UCC; va para todos ellos un especial agradecimiento

Taurine supplementation enhances insulin secretion without altering islet morphology in non-obese diabetic mice

FAPESP - FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULOFAPERJ - FUNDAÇÃO CARLOS CHAGAS DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DO RIO DE JANEIROCNPQ - CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO803353370FAPESP - FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULOFAPERJ - FUNDAÇÃO CARLOS CHAGAS DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DO RIO DE JANEIROCNPQ - CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICOFAPESP - FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULOFAPERJ - FUNDAÇÃO CARLOS CHAGAS DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DO RIO DE JANEIROCNPQ - CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICOsem informaçãosem informaçãosem informaçã

Arhgap21 prevents abnormal insulin release through actin rearrangement in pancreatic islets from neonatal mice

FAPESP - FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULOCNPQ - CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICOARHGAP21 is a Rho GTPase-activating protein (RhoGAP) that associates with many proteins and modulates several cellular functions, including actin cytoskeleton rearrangement in different tissues. However, it is unknown whether ARHGAP21 is expressed in panc1275358FAPESP - FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULOCNPQ - CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICOFAPESP - FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULOCNPQ - CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO2011/12050-7472028/2010-