Oxidative stress modulation of insulin secretion in protein undernourished rats' pancreatic islet

A desnutrição protéica promove redução da secreção de insulina devida inúmeras alterações moleculares nas células B pancreáticas. Recentemente foi demonstrado que o estado redox pode modular a secreção de insulina em condições fisiológicas. No entanto, a correlação entre as alterações no estado redox e na secreção de insulina em ratos submetidos à desnutrição protéica não é conhecida. Assim, nosso objetivo foi avaliar o impacto do estresse oxidativo na secreção de insulina em ilhotas de ratos desnutridos. Ratos machos Wistar foram tratados com dieta normoprotéica (NP-17%) ou hipoprotéica (LP-6%) por 60 dias. Após isolamento das ilhotas, foi medida atividade e o conteúdo protéico das enzimas antioxidantes SOD, GPx e a CAT. Para a secreção estática de insulina, as ilhotas foram pré-incubadas em 5.6 mM de glicose (GLI) com ou sem H2O2, na ausência ou presença de n-acetil cisteína (NAC) e posteriormente incubadas em diferentes concentrações de GLI. Observamos aumento da atividade da SOD (21.18±2.1-30.5.±2 µmoles/min/mg proteína NP-LP respectivamente), redução na CAT (9±1.2-5.22±0.73 µmoles/min/mg proteína NP-LP respectivamente) e nenhuma alteração na GPx em ilhotas de ratos desnutrido comparada com ilhotas de ratos controle. Apesar de observarmos tendência de aumento no conteúdo protéico das enzimas antioxidantes em LP, não houve diferença significativa de nenhuma das enzimas. A secreção de insulina de ratos LP que ficaram expostas a 33mM de glicose na incubação, retornou a níveis basais (GLI 2.8 mM) quando préincubado com 100 µM de H2O2, enquanto para as ilhotas de ratos controle foi necessário a adição de 300 μM de H2O2 na pré-incubação para retornar aos níveis basais. Na presença de 10 mM de NAC + 150 µM de H2O2, durante a pré-incubação, e posterior incubação em 33 mM de glicose, observou-se redução significante da secreção de NP e aumento em LP. Estes resultados sugerem que as ilhotas pancreáticas de ratos desnutridos pré tratadas com H2O2 e posteriormente expostas a altas concentrações de glicose, são mais sensíveis ao H2O2 possivelmente devido à capacidade reduzida de detoxificação de espécies reativas de oxigênio (EROS).Protein malnutrition induces pacreatic B-cells molecular alterations, reducing insulin secretion. It has been recently demonstrated that redox status may control insulin secretion under physiological conditions. However, protein malnutrition effects in redox modulation of insulin secretion is unknown. Thus, our aim was to evaluate oxidative stress impact upon insulin secretion in isolated islets from protein undernourished rats. Male Wistar rats were treated with normoproteic diet (NP-17%) or with a low protein diet (LP-6%) for sixty days. After islets isolation, it was measured antioxidant enzymes SOD, GPX and CAT activities and protein content. For insulin secretion measurement, islets were pre-incubated with glucose 5.6 (GLI) mM with or without H2O2 at the presence and absence of N-acetyl-cisteyne (NAC) and after that islets were incubated with diferent GLI concentration. SOD and CAT activities were significant increased (21.18±2.1-30.5.±2 µmoles/min/mg protein for NP-LP respectively) and decreased (9±1.2-5.22±0.73 µmoles/min/mg protein for NP-LP respectively) respectively, whereas GPX did not show any alteration. Despite a tendency of increase in the LP protein content of antioxidant enzymes, no significant differences were observed. When incubated with glucose 33mM, LP insulin secretion returned to baseline values (GLI 2.8 mM) when it was pre-incubated with H2O2 100 µM, whereas NP islets returned to baseline levels when pre-incubated with H2O2 300 μM. When islets were pre-incubated with NAC 10 mM + H2O2 150 µM and further incubated with glucose 33 mM, insulin secretion was reduced in NP, whereas in LP it was increased. Taken together, these datasuggest that pancreatic islets from undernourished rats when pre-treated with H2O2 and thereafter challenged with high glucose concentrations are more sensitive to H2O2, probably due to their lower capacity to detoxify reactive oxygen species (ROS)