Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-8ZSPC6
Tipo: Tese de Doutorado
Título: O uso da microcalorimetria de titulação isotérmica na avaliação do metabolismo celular de ilhotas de langerhans de ratos wistar
Autor(es): Janete Maria da Silva Alves
Primeiro Orientador: Marcelo Matos Santoro
Segundo Orientador: Marcos Luiz dos Mares Guia
Primeiro Coorientador: Mari Cleide Sogayar
Primeiro membro da banca : Marcelo Matos Santoro
Segundo membro da banca: Maria Lucia Bianconi
Terceiro membro da banca: Angelo Rafael Carpinelli
Quarto membro da banca: Miriam Martins Chaves
Quinto membro da banca: Leonides Rezende Junior
Resumo: A calorimetria consiste na medida do calor (potência, q, em Watt) liberado ou absorvido a temperatura constante em função do tempo (t) (calorimetria isotérmica) ou em função da variação da temperatura (T) (calorimetria de varredura) em um dado fenômeno biológico, e a microcalorimetria é simplesmente a medida deste calor na escala de micro-Watt (microJ/s). A microcalorimetria biológica, por ser uma técnica não específica e não destrutiva, permite que o sistema a ser analisado seja uma solução de compostos bioquímicos ou uma suspensão de células ou de microrganismos. Diante da escassez de dados utilizando a Microcalorimetria de Titulação Isotérmica (ITC) para avaliar o metabolismo celular, aliada à experiência prévia na utilização do Microcalorímerto de Condução nos estudos do metabolismo de promastigotas de Leishmania (L.) amazonnensis, no presente trabalho utilizou-se a ITC para avaliar o estado funcional de dois tipos celulares distintos: promastigotas de Leishmania (Leishmania) amazonensis e ilhotas de Langerhans. Pela microcalorimetria de titulação isotérmica, o fluxo de calor metabólico liberado por promastigota de Leishmania incubada com frutose na concentração de 2,5 mmol.L-1 foi 204 pW, tendo sido previamente avaliado pela microcalorimetria de condução como sendo 105 pW, nas mesmas condições experimentais. Sugere-se que a maior sensibilidade do ITC e a própria variação biológica das amostras possam explicar a diferença encontrada entre os valores de fluxo de calor utilizando os dois tipos de microcalorímetros. Esse resultado permitiu validar o uso do ITC para avaliação do metabolismo celular de outros tipos celulares. Visando utilizar esta técnica (ITC) na avaliação da viabilidade das ilhotas de Langerhans para transplantes, foi proposto avaliar microcalorimetricamente os efeitos da glicose sobre ilhotas de Langerhans de ratos. Nesses ensaios ficou evidente o aumento significativo do calor metabólico produzido pelas ilhotas submetidas às concentrações de 2,8 e 16,3 mmol.L-1 de glicose. Adicionalmente, determinou-se a quantidade de insulina secretada e concentração de lactato nas amostras de ilhotas incubadas nessas concentrações de glicose; as razões dos valores (para alta/baixa glicose) de insulina secretada, calor liberado e concentração de lactato obtidas foram significativamente maiores que a unidade. O índice (ou razão) de lactato mostrou um valor (2,91 ± 0,50) que pode sugerir uma menor utilização da glicose por vias oxidativas aeróbicas e uma maior utilização da via glicolítica quando as ilhotas são submetidas à alta concentração de glicose nas condições testadas. Para a insulina secretada a razão foi 1,67 ± 0,30, a despeito das médias globais dos valores para alta e baixa concentração de glicose serem estatisticamente semelhantes para este parâmetro. O valor da razão para calor liberado (1,72 ± 0,13) foi similar ao valor da razão para insulina liberada, o que levanta a importante possibilidade do índice (ou razão) do calor liberado substituir o índice (ou razão) de insulina secretada na avaliação da viabilidade das ilhotas de Langerhans para transplantes, com várias possíveis vantagens práticas em relação aos métodos correntemente utilizados. Por meio desses estudos foi possível demonstrar a viabilidade do uso do ITC para a avaliação do metabolismo celular de promastigotas de Leishmania (L.) amazonensis e de ilhotas pancreáticas de ratos, podendo ser esta técnica adaptada para o estudo da viabilidade metabólica de outros tipos celulares.
Abstract: Calorimetry consists of the measure of the heat (potency, q, in W) released or absorbed at constant temperature as a function of the time (t) (isothermal calorimetry) or as a function of the variation of the temperature (T) (scanning calorimetry) in a given biological phenomenon, and microcalorimetry is simply the measure of this heat in the micro-watt scale (microJ/s). The biological microcalorimetry, being a no specific and no destructive technique, allows the sample or system to be analyzed be a solution of biochemical compounds or a suspension of cells or microorganisms. Due to the shortage of data using Isothermal Titration Calorimetry (ITC) to evaluate the cellular metabolism, allied to the previous experience in the use of Heat Conduction Microcalorimetry (HCM) in the studies of the metabolism of promastigotes of Leishmania (L.) amazonnensis, in the present work ITC was used to evaluate the functional state of two different cellular types: promastigotes of Leishmania (Leishmania) amazonensis and rat Langerhans islets. Using ITC, the flow of metabolic heat liberated by promastigotes of Leishmania incubated with fructose in the concentration of 2.5 mmol.L-1 was evaluated as 204 pW, having been previously evaluated by HCM as being 105 pW, in the same experimental conditions. It was suggested that the largest sensibility of ITC and the biological variation of the samples can explain the difference found among the values of heat released using the two types of microcalorimeters. This result allowed us to validate the use of ITC for evaluation of the cellular metabolism of other cellular types. Seeking to use this technique (ITC) in the evaluation of the viability of the islets of Langerhans for transplants, it was intended to evaluate microcalorimetricaly the effects of the glucose on mice Langerhans islets. In those experiments it was evident a significant increase of the metabolic heat produced by the islets samples submitted to two consecutive concentrations of 2.8 and 16.3 mmol.L-1 of glucose. Additionally, it was determined the amount of secreted insulin and lactate concentration in the islets samples incubated in these glucose concentrations; the ratios of the values (for high/low glucose) of secreted insulin, released heat and concentration of lactate were significantly larger than the unit. The index (or ratio) of lactate showed a value (2.91 ± 0.50) that can suggest a smaller aerobic use of glucose and a larger use of glycolisys when the islets were submitted to the high glucose concentration in the tested conditions. For the secreted insulin the ratio was 1.67 ± 0.30, in spite of the global averages values for high and low glucose concentrations are statistically similar for this parameter. The value of the ratio for released heat (1.72 ± 0.13) was similar to the value of the ratio for secreted insulin, and that raises the important possibility of the index (or ratio) of the released heat to substitute the index (or ratio) of secreted insulin in the evaluation of the viability of the islets of Langerhans for transplants, with several possible practical advantages in relation to the methods used currently. In short, by those studies it was possible to demonstrate the viability of the use of Isothermal Titration Calorimetry (ITC) for the evaluation of the cellular metabolism of promastigotes of Leishmania (L.) amazonensis and of rat Langerhans islets; this technique can be adapted for the study of the metabolic viability of other cellular types.
Assunto: Bioquímica e imunologia
Idioma: Português
Editor: Universidade Federal de Minas Gerais
Sigla da Instituição: UFMG
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-8ZSPC6
Data do documento: 22-Jan-2007
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