Effect of pioglitazone on the functional viability and apoptosis rate of culture murine pancreatic islets.

Acredita-se que a diminuição progressiva da massa de células observada durante a evolução do diabetes mellitus tipo 2 (DM 2) ocorra por apoptose deste tipo celular. As tiazolidinedionas (TZDs), uma classe de medicamentos utilizada no tratamento do DM 2, atuam como ligantes dos receptores ativados por proliferadores de peroxissomos (PPAR) e e promovem diminuição da resistência periférica à insulina. Embora existam estudos controversos, tem se especulado que as TZDs possam exercer efeitos diretos sobre as células pancreáticas, prevenindo a perda por apoptose e melhorando a sua viabilidade. O objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos diretos da Pioglitazona (PIO) na concentração de 10 M sobre a viabilidade funcional e o índice de apoptose de ilhotas pancreáticas isoladas de ratos Wistar expostas a concentrações fisiológica (5,6 mM) e suprafisiológica (23 mM) de glicose durante 24, 48 e 72 horas. A viabilidade funcional foi avaliada pela análise da secreção de insulina estimulada por glicose e do conteúdo total de insulina nas ilhotas. O índice de apoptose foi avaliado pela medida da fragmentação do DNA, da expressão do RNAm dos genes Bcl2 (anti-apoptótico) e Bax (pró-apoptótico) e da atividade proteolítica da caspase-3 em ilhotas tratadas e não tratadas com a PIO. Em 5,6 mM de glicose, não se observou efeito significativo sobre a secreção de insulina, mas a avaliação do conteúdo total de insulina evidenciou uma diminuição transitória nas ilhotas tratadas com PIO por 24 horas, seguida por um aumento no conteúdo de insulina quando as ilhotas foram cultivadas por 48 e 72 horas em presença da droga. Em relação à avaliação da apoptose, observou-se uma diminuição na expressão do RNAm do gene Bax nas ilhotas tratadas com PIO por 24 horas, entretanto, após 48 e 72 horas, houve um aumento da expressão do RNAm deste gene nas ilhotas tratadas com a droga. Não foram observadas diferenças estatisticamente significativas na expressão do RNAm do gene Bcl2 em nenhum dos tempos estudados e a avaliação da apoptose determinada pela medida da fragmentação do DNA somente demonstrou uma diminuição do índice de apoptose após 48 horas de tratamento com a PIO. Em 23 mM de glicose, a PIO promoveu um aumento transitório na secreção de insulina estimulada por glicose e no conteúdo total de insulina (após 48 horas), no entanto, após 72 horas, observou-se diminuição significativa no conteúdo total de insulina. Em relação à apoptose, o tratamento com PIO determinou um aumento do índice de apoptose medido pela fragmentação do DNA e da atividade proteolítica da caspase-3 após 48 e 72 horas e uma diminuição da expressão do RNAm do gene Bcl2 nos tempos 24 e 48 horas. Os resultados do presente estudo sugerem que os efeitos diretos da PIO sobre as ilhotas pancreáticas murídeas em cultura variam de acordo com a concentração de glicose a qual as ilhotas estão expostas: em concentração fisiológica de glicose, a PIO parece exercer efeitos diretos benéficos, enquanto em concentração suprafisiológica de glicose, ela exerce efeitos diretos deletérios sobre a viabilidade funcional e o índice de apoptose de ilhotas pancreáticas murídeas em cultura.The progressive decrease in -cell mass observed during the evolution of type 2 diabetes (T2DM) is believed to occur due to cell apoptosis. Thiazolidinediones (TZDs), a class of agents used for the treatment T2DM, act as ligands of the peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR) and and decrease peripheral insulin resistance. Although still controversial, some studies have shown a direct effect of TZDs on pancreatic -cell, preventing cell loss due to apoptosis and improving their viability. The objective of this study was to evaluate the direct effects of 10 M Pioglitazone (PIO) on functional viability and apoptosis rate of islets isolated from Wistar rats exposed to physiological (5.6 mM) and supraphysiological (23 mM) glucose concentrations during 24, 48 and 72 hours. The functional viability was evaluated by the analysis of insulin secretion after glucose challenge and of islet total insulin content. Apoptosis rate was evaluated by measurement of DNA fragmentation, of Bcl2 (antiapoptotic) and Bax (proapoptotic) mRNA expression and of proteolytic activity of caspase-3 in pancreatic islets treated or not with PIO. At 5.6 mM glucose concentration, no significant effects in insulin secretion were observed, while a transitory decrease (after 24 hours) followed by an increase in total insulin content was observed in islets treated with PIO for 48 and 72 hours. Regarding apoptosis, a lower expression of Bax mRNA was detected in islets treated with PIO for 24 hours, followed, however, by an increase in the expression of this gene after 48 and 72 hours of drug exposition. PIO treatment did not promote significant changes in Bcl2 mRNA expression, while decreased the apoptosis rate measured by DNA fragmentation only after 48 hours of exposition. At 23 mM glucose concentration, PIO treatment elicited a transitory increase in insulin secretion after glucose challenge and in islet total insulin content after 48 hours followed by a decrease in the islet total insulin content after 72 hours. Concerning apoptosis, PIO treatment determined an increase in the apoptose rate measured by DNA fragmentation and by proteolytic activity of caspase-3 after 48 and 72 hours and a decrease in Bcl2 mRNA expression after 24 and 48 hours. These findings suggest that the direct effects of PIO on pancreatic islets depend on glucose concentration to which they are exposed: while under physiological glucose concentration the direct effects seem to be beneficial, under supraphysiological glucose concentration, PIO exerts direct deleterious effects on the functional viability and on the apoptosis rate of murine pancreatic islets