MnTMPyP, a metalloporphyrin-based superoxide dismutase/catalase mimetic, protects INS-1 cells and human pancreatic islets from an in vitro oxidative challenge

AimsPancreatic islets can be lost early following allotransplantation from oxidative stress. Antioxidant enzyme overexpression could confer a beneficial effect on islets exposed to reactive oxygen species (ROS) and nitrogen species. Here, we tested the effect of MnTMPyP, a superoxide dismutase/catalase mimetic.MethodsINS-1 insulin-secreting cells or human islets were cultured with MnTMPyP and exposed to a superoxide donor (the hypoxanthine/xanthine oxidase (HX/XO) system), a nitric oxide donor [3-morpholinosydnonimine (SIN-1)] or menadione. Viability of INS-1 cells was assessed by WST-1 colorimetric assay and FACS analysis (Live/Dead® test). ROS production was determined using fluorescent probes. Islet viability was estimated by WST-1 assay and endocrine function by static incubation.ResultsFollowing MnTMPyP treatment, ROS production in INS-1 cells was reduced by 4- to 20-fold upon HX/XO challenge and up to 2-fold upon SIN-1 stress. This phenomenon correlated with higher viability measured by WST-1 or Live/Dead® test. MnTMPyP preserved islet viability upon exposure to SIN-1 or menadione but not upon an HX/XO challenge. Similarly, decrease in insulin secretion tended to be less pronounced in MnTMPyP-treated islets than in control islet when exposed to SIN-1, but no changes were noticed during an HX/XO stress.ConclusionsMnTMPyP was able to improve the viability of INS-1 cells and human islets exposed to oxidative challenges in vitro. Protection of INS-1 cells could be as high as 90%. This agent is therefore potentially attractive in situations involving the overproduction of ROS, such as islet transplantation.

RésuméProtection des cellules INS-1 et des îlots pancréatiques humains contre un stress oxydant in vitro par la MnTMPyP, métalloporphyrine à activité superoxyde dismutase et catalase.ObjectifsLe stress oxydant contribue à une perte précoce des îlots pancréatiques greffés. La surexpression d'enzymes antioxydantes protège les îlots des effets délétères des espèces radicalaires de l'oxygène (ROS) et du monoxyde d'azote (NO). Nous avons étudié ici les effets de MnTMPyP, qui possède une activité superoxyde dismutase et catalase.MéthodesDes cellules insulinosécrétrices INS-1 et des îlots humains ont été cultivés en présence de MnTMPyP et exposés à un donneur d'anions superoxyde [hypoxanthine/xanthine oxydase (HX/XO)], de NO [3-morpholinosydnonimine (SIN-1)] ou à la ménadione. La viabilité des cellules INS-1 a été évaluée par le test colorimétrique WST-1 et par cytométrie de flux (test Live/Dead®), la production de ROS par sondes fluorescentes, la viabilité des îlots par le test WST-1 et la fonction endocrine par incubation statique.RésultatsSous MnTMPyP, la production de ROS dans les cellules INS-1 a été réduite d'un facteur 4 à 20 lors d'un stress HX/XO et d'un facteur 2 lors d'un stress SIN-1. Cela était corrélé à une meilleure viabilité (tests WST-1 ou Live/Dead®). MnTMPyP a maintenu la viabilité des îlots exposés au SIN-1 ou à la ménadione, mais non au stress HX/XO. La diminution de l'insulinosécrétion tendait à être moins prononcée dans les îlots traités par MnTMPyP que dans les îlots témoins, en présence de SIN-1, mais aucun effet n'était noté lors d'un stress HX/XO.ConclusionsMnTMPyP a permis d'améliorer la viabilité de cellules INS-1 (jusqu'à 90 % de protection) et d'îlots humains exposés à un stress oxydant in vitro. Cette molécule semble intéressante dans les situations qui impliquent une surproduction de ROS, notamment la transplantation d'îlots.