Avaliação da proliferação pancreática induzida por implante de matriz sintética em animais diabéticos tratados com insulina
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Dissertação de mestrado
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Mariana Martins Drumond
Luciana Xavier Pereira
Luciana Xavier Pereira
Resumo
Diversas desordens pancreáticas como pancreatite, câncer de pâncreas e diabetes mellitus resultam em disfunções graves do pâncreas. Modelos de estudo têm sido desenvolvidos para possibilitar o entendimento do processo de regeneração pancreática com o intuito de auxiliar nas estratégias terapêuticas. O desenvolvimento desses modelos é de grande relevância para o entendimento da regeneração pancreática e como as células do pâncreas podem ser geradas a partir de outras pré-existentes, porém, o mecanismo de proliferação e organização dessas células ainda não foi bem elucidado. Neste trabalho, utilizamos uma matriz sintética de poliéter-poliuretano para induzir a proliferação de parênquima pancreático in vivo em camundongos C57BL/6 diabéticos. Após a indução química do diabetes (STZ) os animais foram divididos em três grupos, sendo que somente um grupo recebeu tratamento subcutâneo diário de insulina (G2), para avaliação da influência da glicemia na proliferação pancreática. Dois grupos (G1 e G2) receberam matrizes sintéticas cirurgicamente alocadas adjacentes ao pâncreas nativo e removidas 30 dias após a implantação. Nessa matriz, foram analisados, os componentes do pâncreas (ácinos, ductos e ilhotas), vasos sanguíneos e marcadores inflamatórios. Análises clínicas mostraram uma melhora no metabolismo dos animais tratados com insulina, que apresentaram uma recuperação do peso inicial, diminuição dos níveis glicêmicos e melhora no teste TTOG. Análises morfométricas por H&E e imuno-histoquimica foram realizadas para avaliar o tecido intra-implante neoformado. Após 30 dias, as matrizes estavam preenchidas com aglomerados de parênquima pancreático (ácinos, ductos e estruturas semelhantes a ilhotas), células inflamatórias, fibroblastos, componentes da matriz extracelular e vasos sanguíneos, entretanto, as análises mostraram que o grupo tratado com insulina apresentava maior área de proliferação intra-implante e número de ácinos por campo. Ambos os grupos apresentaram células das ilhotas positivas para insulina e para glucagon, além de células ductais e acinares positivas para KI-67 e PDX1 no tecido pancreatico intra-implante. O grupo tratado com insulina apresentou um aumento em todas essas análises, exceto no número de células acinares positivas para KI-67. As análises do processo de angiogênese no tecido pancreático intra-implante por histologia e métodos imunobioquímicos demonstraram um aumento na quantidade de vasos, porém diminuição nos níveis de VEGF. Além disso, um aumento nos níveis de diversos marcadores inflamatórios (TNF-α, TGF-β, IL-10 e VEGF) e uma diminuição na expressão de moléculas de adesão (N-CAD e E-CAD) foram observados nesse grupo. O modelo de estudo utilizado demonstrou potencial em proliferar componentes exócrinos (ácinos, ductos) e endócrinos (ilhotas) e permitiu avaliação de moléculas e células envolvidas na proliferação pancreática em tecido pancreático adulto, em situações de alta demanda metabólica, apresentando melhores resultados quando os animais estão em condições de glicemia normalizada.
Abstract
Pancreatic disorders such as pancreatitis, pancreatic cancer, and diabetes mellitus
may result in severe pancreatic dysfunctions. Study models have been developed in
order to provide the understanding of the pancreatic regeneration process to aid in
therapeutic strategies. The development of these models is highly relevant for
understanding pancreatic regeneration and how pancreatic cells can be generated
from pre-existing ones; however, the mechanism of cell proliferation and organization
is still not well elucidated. In this study, we used a synthetic polyether-polyurethane
matrix to induce the proliferation of pancreatic parenchyma in vivo in diabetic C57BL/6
mice. After chemical induction of diabetes (STZ), the animals were divided into three
groups, with only one group (G2) receiving daily subcutaneous insulin treatment to
evaluate the influence of glycemia on pancreatic proliferation. Two groups (G1 and G2)
received synthetic matrices surgically placed adjacent to the native pancreas and
removed 30 days after implantation. In this matrix, pancreatic components (acini,
ducts, and islets), blood vessels, and inflammatory markers were analyzed. Clinical
analyses showed an improvement in the metabolism of insulin-treated animals, which
showed a recovery of initial weight, a decrease in glycemic levels, and an improvement
in the GTT test. Morphometric analyses by H&E and immunohistochemistry were
performed to evaluate the newly formed intra-implant tissue. After 30 days, the
matrices were filled with clusters of pancreatic parenchyma (acini, ducts, and islet-like
structures), inflammatory cells, fibroblasts, extracellular matrix components, and blood
vessels. However, analyses showed that the insulin-treated group had a larger intra-
implant proliferation area and a higher number of acini per field. Both groups had islet
cells positive for insulin and glucagon, as well as ductal and acinar cells positive for KI-
67 and PDX1 in the intra-implant pancreatic tissue. The insulin-treated group showed
an increase in all these analyses, except for the number of acinar cells positive for KI-
67. Analyses of the angiogenesis process in the intra-implant pancreatic tissue by
histology and immunobiochemical methods showed an increase in the number of
vessels but a decrease in VEGF levels. Additionally, an increase in various
inflammatory markers and a decrease in the expression of adhesion molecules (N-
CAD and E-CAD) were observed in this group. The study model demonstrated
potential in proliferating exocrine (acini, ducts) and endocrine (islets) components and
allowed the evaluation of molecules and cells involved in pancreatic proliferation in
adult pancreatic tissue under high metabolic demand conditions, presenting better
results when the animals were in normalized glycemic conditions.
Assunto
Patologia, Diabetes Mellitus, Hiperglicemia, Insulina, Pâncreas, Células Secretoras de Insulina
Palavras-chave
Diabetes, Hiperglicemia, Insulina, Proliferação pancreática, células β
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