ABSTRACT Sustained release systems for therapeutic proteins have been widely studied targeting to improve the action of these drugs. Molecular entrapping of proteins is particularly challenging due to their conformational instability. We have developed a micro-structured poly-epsilon-caprolactone (PCL) particle system loaded with human insulin using a simple double-emulsion w/o/w method followed by solvent evaporation method. This formulation is comprised by spheric-shaped microparticles with average size of 10 micrometers. In vitro release showed a biphasic behavior such as a rapid release with about 50% of drug delivered within 2 hours and a sustained phase for up to 48 h. The subcutaneous administration of microencapsulated insulin showed a biphasic effect on glycemia in streptozotocin-induced diabetic mice, compatible with short and intermediate-acting behaviors, with first transition peak at about 2 h and the second phase exerting effect for up to 48h after s.c. administration. This study reveals that a simplified double-emulsion system results in biocompatible human-insulin-loaded PCL microparticles that might be used for further development of optimized sustained release formulations of insulin to be used in the restoration of hormonal levels.

Amilina é uma proteína de 37 aminoácidos que exerce controle sobre diversos eventos metabólicos, tais como glicemia e lacticemia. Tem sido mostrado que amilina induz aumento da glicemia plasmática arterial. Nós decidimos investigar se amilina exerce função adicional na regulação do metabolismo de glicose. Nós avaliamos a homeostase de glicose empregando sangue total da ponta da cauda de camundongos normais e diabéticos em condição livre de anestésico e não-confinados. Injeção subcutânea de 1 μg por camundongo causou o decréscimo transiente na glicemia tanto em camundongos normais quanto em diabéticos na ausência de administração de insulina. Os níveis de glicose atingiram o mínimo em aproximadamente 2 horas após administração de amilina, seguido por gradual restauração a níveis do grupo controle. O efeito hipoglicemiante demonstrou ser dose-dependente na faixa de 0,1 to 50 μg / camundongo. Esses resultados revelam a abilidade de amilina exercer direto controle sobre a glicemia em baixas dose na ausência de insulina.

Amylin is a 37-aminoacid pancreatic protein that exerts control over several metabolic events such as glycemia and lacticemia. Amylin has long been shown to induce increases in arterial plasma glucose. We decided to investigate whether amylin plays additional roles in the glucose metabolism. We evaluated glucose homeostasis using whole blood from the tail tip of fasting, conscious, unrestrained normal and streptozotocyn-induced diabetic mice following subcutaneous administration of mouse amylin. Subcutaneous injection of 1 μg mouse amylin caused a transient decrease in whole blood glucose in both normal and diabetic mice in the absence of insulin. The blood glucose levels were lowest approximately 2 hours after amylin administration, after that they gradually recovered to the levels of the control group. The hypoglycemic effect followed a dose-dependent response ranging from 0.1 to 50 µg / mouse. These results reveal the ability for amylin in the direct control of glycemia at low doses in the absence of insulin.

Substâncias derivadas de plantas têm sido usadas como importante fonte de agentes antineoplásicos. O mesocarpo do babaçu é popularmente usado no Brasil como suplemento alimentar e na medicina popular para o tratamento de várias afecções, tais como: inflamações, cólicas menstruais e leucemia. A partir do epicarpo/mesocarpo do babaçu Orbignya speciosa (Mart.) Barb. Rodr. [Arecaceae (Palmae)] foi preparado um extrato etanólico, denominado OSEME, o qual foi incubado com as seguintes linhagens humanas leucêmicas: HL-60, K562 e a sua derivada resistente a múltiplas drogas, K562-Lucena 1; além destas, foram testadas a linhagem humana de câncer de mama, MCF-7; a linhagem de fibroblastos de camundongo, 3T3-L1 e linfócitos humanos de sangue periférico. OSEME promoveu diminuição da viabilidade em todas as linhagens celulares testadas de maneira dose-dependente. Este efeito foi mais pronunciado sobre as linhagens celulares tumorais quando comparado às não tumorais, o que foi revelado pela dose de OSEME capaz de promover metade do efeito máximo (ID50). A diminuição da viabilidade foi acompanhada por danos sobre a morfologia celular com pronunciada condensação citoplasmática e nuclear. Curiosamente, quando a linhagem HL-60 foi tratada com OSEME, foi detectado um aumento de 6,6 vezes da atividade da enzima 6-fosfofrutoquinase, quando comparado ao grupo controle (células tratadas com o veículo etanol). Esses resultados sugerem que OSEME pode ser uma promissora fonte de novos agentes antineoplásicos.

Plant-derived substances have been considered as important sources of drugs, including antineoplasic agents. Babassu mesocarp is popularly used in Brazil as a food additive, and in popular medicine against several conditions, such as inflammations, menstrual pains and leukaemia. From babassu Orbignya speciosa (Mart.) Barb. Rodr. [Arecaceae (Palmae)] epicarp/mesocarp, an ethanol extract was prepared and named OSEME, which was tested on the viability,morphology and metabolism of several cell lines, such as the leukaemic cell lines, HL-60, K562 and the latter multidrug resistant counterpart K562-Lucena 1, the human breast cancer cell line MCF-7, the mouse fibroblast cell line 3T3-L1 and fresh human lymphocytes. OSEME promoted a dose-dependent decrease on the viability of all cells. This effect was much more pronounced on the tumoral cell lines than on non-tumoral cells, a phenomenon revealed by the dose of OSEME which promotes half of maximal effect (ID50). The decrease on viability was followed by shrinkage of cells, alteration on their morphology, and a markedly nuclear condensation. Curiously, stimulation of 6-phosphofructokinase activity (6.6-times) was observed on HL-60 cells, treated with OSEME, when compared to control treated with ethanol (vehicle). These results support evidences to suggest OSEME as a promising source of novel antineoplasic agents.

A atividade da fosfofrutocinase (PFK) de Rodnius prolixus, um inseto hematófago, o qual vôa somente pequenas distâncias, foi medida e comparada em dois tecidos metabolicamente ativos - músculo de asa e corpo gorduroso. A atividade desta importante enzima glicolítica regulatória foi muito mais pronunciada em músculo de asa (15,1 ±1,4 U/mg) do que em extrato de corpo gorduroso (3,6 ±0,4 U/mg) embora este último tenha apresentado níveis mais altos da enzima por quantidade de proteína, como medido por western-blotting. Extratos de músculo foram mais responsivos do que corpo gorduroso para ATP e frutose-6-fosfato, ambos substratos da PFK. A regulação alostérica exercida por diferentes efetores tais como ADP, AMP, frutose-2,6-bisfosfato apresentou um padrão singular para cada tecido. O pH ótimo (8,0-8,5) e a sensibilidade a variações de pH, foram muito similares e o citrato foi incapaz de inibir a atividade da PFK em ambos os extratos. Nossos resultados sugerem a existência de uma atividade particular da PFK para cada tecido com padrões regulatórios que são consistentes com suas funções fisiológicas.

6-phosphofructo-1-kinase (phosphofructokinase; PFK) activity from Rhodnius prolixus, a haematophagous insect which is usually a poor flyer, was measured and compared in two metabolically active tissues - flight muscle and fat body. The activity of this important regulatory glycolytic enzyme was much more pronounced in muscle (15.1 ± 1.4 U/mg) than in fat body extracts (3.6±0.4 U/mg), although the latter presented higher levels of enzyme per protein content, as measured by western-blotting. Muscle extracts are more responsible than fat body to ATP and fructose 6-phosphate, both substrates of PFK. Allosteric regulation exerted by different effectors such as ADP, AMP and fructose 2,6-phosphate presented a singular pattern for each tissue. Optimal pH (8.0-8.5) and sensitivity to pH variation was very similar, and citrate was unable to inhibit PFK activity in both extracts. Our results suggest the existence of a particular PFK activity for each tissue, with regulatory patterns that are consistent with their physiological roles.

Várias aplicações para a catálise enzimática em solventes orgânicos têm sido desenvolvidas visando processos químicos, industria alimentícia e métodos analíticos. Entretanto, o único problema ainda não resolvido para estas aplicações é o fato que estes catalisadores são bem menos ativos nestas condições que em meio aquoso. Assim, estudos dos mecanismos pelos quais as enzimas são inativadas em solventes orgânicos podem facilitar a compreensão da interrelação estrutura/função da interação entre os catalisadores e o solvente. Neste trabalho, nós analisamos os efeitos de uma série de álcoois (metanol, etanol, 1-propanol e 2-propanol) e de acetona na atividade catalítica da pirofosfatase inorgânica de leveduras. Foi observado que os solventes inativaram a enzima de uma maneira que dependia da concentração do solvente no meio. Além disso, a inativação dependia da hidrofobicidade do solvente. O I para a inativação promovida pelos álcoois primários foi 5.9±0.4, 2.7±0.1 e 2.5±0.1 M para metanol, etanol e 1-propanol, respectivamente. A inativação foi menos efetiva a 37ºC do que a 5ºC, onde o I para a inativação por metanol, etanol and 1-propanol foi 4.5±0.2, 2.1±0.2 e 1.7±0.1 M, respectivamente. Nossa proposta é que o solvente liga-se à estrutura proteica, promovendo a inativação, e que esta ligação se dá através da região hidrofóbica do solvente e da proteína.

A number of application for enzymes in organic solvents have been developed in chemical processing, food related conversions and analyses. The only unsolved problem related to nonaqueous enzymology is the notion that enzymes in organic solvent are mostly far less active than in water. Therefore, studies concerning the mechanisms by which enzymes are inactivated by organic solvents would reveal a clear understanding of the structure-function relationship of this phenomenon. Here we analyzed the effects of a series of alcohols (methanol, ethanol, 1-propanol and 2-propanol) and acetone on the activity of yeast inorganic pyrophosphatase. We observed that solvents inactivated the enzyme in a dose-dependent manner. This inactivation is also dependent on the hydrophobicity of the solvent, where the most hydrophobic solvent is also the most effective one. The I50 for inactivation by n-alcohols are 5.9±4, 2.7±1 and 2.5±1 M for methanol, ethanol and 1-propanol, respectively. Inactivation was less effective at 37C than at 5C, when the I50 for inactivation by methanol, ethanol and 1-propanol are 4.5±2, 2.1±2 and 1.7±1 M, respectively. Our proposal is that solvent binds to the enzyme structure promoting the inactivation by stabilizing an unfolded structure, and that this binding is through the hydrophobic regions of either the protein or the solvent.

Neste trabalho, nós relatamos evidencias de que a associação entre fosfofrutocinase e F-actina pode ser afetada por estímulos pela insulina em homogeneizados de músculo esquelético de coelho e que esta associação pode ser um mecanismo de regulação da fosfofrutocinase. Através de tecnicas de co-sedimentação, nós observamos que em tecidos estimulados pela insulina, aproximadamente 70% da atividade fosfofrutocinásica esta co-localizada a fração enriquecida com actina, contra 28% no controle. Este fenômeno é acompanhado por um aumento de 100% na atividade específica da fosfofrutocinase em homogeneizados estimulados. F-actina purificada causou um aumento de 230% na atividade da fosfofrutocinase e alterou seus parâmetros cinéticos. A presença de F-actina aumentou a afinidade da fosfofrutocinase pela frutose 6-fosfato, sem alterar, no entanto, a velocidade máxima (Vmax). Nós propomos que a modulação da distribuição celular da fosfofrutocinase pode ser um dos mecanismos de controle do fluxo glicolítico em músculos de mamíferos pela insulina.

In this work, we report evidences that the association of phosphofructokinase and F-actin can be affected by insulin stimulation in rabbit skeletal muscle homogenates and that this association can be a mechanism of phos-phofructokinase regulation. Through co-sedimentation techniques, we observed that on insulin-stimulated tissues, approximately 70% of phosphofructokinase activity is co-located in an actin-enriched fraction, against 28% in control. This phenomenon is accompanied by a 100% increase in specific phosphofructokinase activity in stimulated homogenates. Purified F-actin causes an increase of 230% in phosphofructokinase activity and alters its kinetic parameters. The presence of F-actin increases the affinity of phosphofructokinase for fructose 6-phosphate nevertheless, with no changes in maximum velocity (Vmax). Here we propose that the modulation of cellular distribution of phosphofructokinase may be one of the mechanisms of control of glycolytic flux in mammalian muscle by insulin.