胰岛素对β细胞胰岛素分泌的反馈影响

目的：探讨不同浓度外源性胰岛素在不同浓度葡萄糖情况下对β TC-3细胞胰岛素分泌的影响。方法：取对数生长期的13TC3细胞分三组,即低糖组、中糖组、高糖组（葡萄糖浓度分别取1．0mmol／L、3．Ommoi／L、20．Ommol／L）。每组分0、5、10、15、100、500、5000和50000μU／ml胰岛素八个亚组（其中0μU／ml作为对照组）。刺激10分钟后取上清液测C肽。结果：在高糖组中,C肽分泌量无明显差异;在中糖组中,10μU／ml和15μU／ml两组相对对照组C肽分泌量显著增加,50000μU／ml组C肽分泌量则相对对照组出现减少,其余3个亚组无明显改变;在低糖组中,c肽分泌量除5000μU／ml组减少外。其它亚组C肽分泌量无明显差畀。结论：胞外胰岛素在适宜葡萄糖浓度时,对BTC3细胞胰岛素分泌的反馈影响呈剂量依赖关系。     

高糖高胰岛素促进小鼠胰腺星状细胞活化和半乳凝素-3表达

该研究观察了高糖高胰岛素对小鼠胰腺星状细胞(pancreatic stellate cells,PSCs)活化、增殖、细胞外基质(extracellular matrix,ECM)合成和半乳凝素-3(galectin-3,Gal-3)表达的影响。分离PSCs并培养至3~5代后进行实验。PSCs干预分为低糖对照组(5 mmol/L葡萄糖)、高糖组(25 mmol/L葡萄糖)、高胰岛素组(5 mmol/L葡萄糖+100 nmol/L胰岛素)、高糖高胰岛素组(25 mmol/L葡萄糖+100 nmol/L胰岛素)。细胞免疫荧光检测胰岛素受体(insulin receptor,IR)和胰岛素样生长因子-1型受体(insulin like growth factor-1 receptor,IGF-1R)在PSCs的表达;MTT法检测PSCs增殖;RT-PCR和Western blot测定平α-滑肌肌动蛋白(α-smooth muscle actin,α-SMA)、I型胶原(type I collagen,Col I)、纤连蛋白(fi bronectin,Fn)和Gal-3的m RNA和蛋白质水平。结果发现,PSCs细胞表达IR和IGF-1R;与低糖对照组相比,高糖组、高胰岛素组、高糖高胰岛素组均诱导PSCs活化、增殖并促进Col I、Fn生成和Gal-3表达,其中以高糖高胰岛素组最为显著。以上结果说明,2型糖尿病高糖、高胰岛素微环境可能促进PSCs活化、增殖、ECM生成和Gal-3表达,在一定程度上可导致胰腺纤维化。     

人肾小球血管内皮细胞胰岛素抵抗模型的建立

目的:采用不同浓度的棕榈酸与葡萄糖在体外诱导建立人肾小球内皮细胞(Human glomerular endothelial cells,HRGEC)胰岛素抵抗模型。方法:以人肾小球内皮细胞为研究对象,不同浓度棕榈酸(100,200,300,400,500μmol/L)与不同浓度的葡萄糖(20,30,40,50,60 mmol/L)分别作用细胞24小时和48小时,应用MTT法和葡萄糖氧化酶法检测棕榈酸和葡萄糖对HRGEC存活率与葡萄糖消耗量的影响,蛋白免疫印迹法检测P-IRS、IRS、AKT和p-AKT (Ser473)的影响。结果:1、当棕榈酸500μmol/L干预细胞24小时,与正常组比较,细胞活性显著下降(P0.01),棕榈酸浓度大于或等于300μmol/L干预细胞48小时,细胞存活率显著降低(P0.01)。与空白组比较,300μmol/L、400μmol/L、500μmol/L棕榈酸干预细胞24小时能够明显的降低细胞的葡萄糖消耗(P0.05);200μmol/L、300μmol/L、400μmol/L、500μmol/L干预细胞48小时能够明显的降低细胞的葡萄糖消耗(P0.01)。2、不同浓度葡萄糖刺激人肾小球内皮细胞(HGREC)24小时和48小时,与空白组比较,各组细胞的存活率与对照组比较均无显著变化(P0.05)。与空白组比较,40mmol/L、50 mmol/L、60 mmol/L葡萄糖干预细胞24小时能够降低人肾小球内皮细胞的葡萄糖消耗(P0.05)。与空白组比较,30mmol/L、40mmol/L、50 mmol/L、60 mmol/L葡萄糖干预细胞48小时能够明显降低人肾小球内皮细胞的葡萄糖消耗量(P0.01)。3、不同浓度的葡萄糖刺激人肾小球内皮细胞(HGREC)24小时后,结果显示,50 mmol/L、60 mmol/L葡萄糖刺激细胞24小时能降低P-IRS/IRS和p-AKT/AKT (Ser473)的水平(P0.01),而其他组无明显显著变化(P0.05)。结论:高糖诱导方法能够建立HRGEC细胞胰岛素抵抗模型,具有建模周期短、容易重复、可控性强的优点,可用于糖尿病胰岛素抵抗机制的研究和中药成分的筛选研究。     

急性高血糖影响小鼠第一时相胰岛素分泌的机制

目的观察急性高血糖影响小鼠第一时相胰岛素分泌的功能及形态学变化特点。方法给C57/BL 6J小鼠完成颈静脉插管后输注20%高糖溶液4 h,建立急性糖毒性小鼠模型,行腹腔葡萄糖耐量实验(intraperitoneal glucose tolerance test,IPGTT)及口服葡萄糖耐量实验(oral glucose tolerance test,OGTT)评价葡萄糖耐量及胰岛素分泌功能。HE染色及电镜观察胰岛形态变化及细胞内胰岛素分泌颗粒亚细胞结构变化。结果 IPGTT实验中急性糖毒性组15 min血糖值较对照组显著增加[(10.3±0.33)mmol/L vs(19.3±1.66)mmol/L],上升87%(P0.05),OGTT实验中30 min血糖值较对照组显著增加[(9.8±0.31)mmol/L vs(18.16±1.01)mmol/L],升高85%(P0.05),且早期胰岛素分泌高峰受损且分泌延迟。GSIS实验中急性糖毒性组在基础状态时(葡萄糖浓度2.8 mmol/L)和高糖(16.7 mmol/L)刺激后,胰岛素分泌较对照组显著降低[(0.481±0.003)ng/m L vs(0.702±0.121)ng/m L,(2.43±0.03)ng/m L vs(4.07±0.34)ng/m L],分别下降46%和67%(P0.05);胰岛素含量测定结果显示,急性糖毒性组比对照组降低[(97.01±2.05)ng/m L vs(65.12±0.42)ng/m L,(121.40±0.58)ng/m L vs(62.7±0.48)ng/m L],下降49%和94%(P0.05)。HE染色显示急性糖毒性胰岛边界不规则、内部细胞排列不整;透射电镜可见细胞内胰岛素分泌颗粒空泡,线粒体嵴断裂。结论急性葡萄糖毒性使胰岛β细胞内胰岛素储备减少,导致第一时相分泌胰岛素峰值降低及延迟。     

INS-1E细胞葡萄糖毒性模型的建立

目的:建立胰岛细胞系INS-1E细胞的葡萄糖毒性模型。方法:将INS-1E细胞分别在不同葡萄糖浓度(5.5 mmol/L、16.7mmol/L、25 mmol/L、30 mmol/L)的1640完全培养基中培养不同时间(48 h、72 h、96 h、120 h),分别在不同时间点取细胞进行细胞功能检测,实时荧光定量PCR法检测胰岛素m RNA的表达,ELISA检测葡萄糖刺激的胰岛素的分泌。结果:与对照组相比,高糖浓度(5.5 mmol/L、16.7 mmol/L、25 mmol/L、30 mmol/L)培养基中培养48 h后,INS-1E细胞的胰岛素合成和分泌的功能均增加(P均0.05),随着培养基中葡萄糖浓度的升高以及培养时间的延长,INS-1E细胞胰岛素合成及分泌的功能逐渐下降,当在葡萄糖浓度为30 mmol/L的培养基中培养120 h后,胰岛素m RNA合成及葡萄糖刺激的胰岛素分泌均显著降低(P均0.01)。结论:INS-1E细胞在30 m M的葡萄糖中培养120 h形成稳定的葡萄糖毒性模型。     

钙离子信号对胰岛素分泌的调控

胰岛素的分泌及其分泌的调控是维持机体内葡萄糖平衡的重要机制,胰岛素分泌量的不足会导致非胰岛素依赖的糖尿病的发生.胰岛素包裹在致密核心大囊泡中,胰腺β细胞通过调控致密核心大囊泡的胞吐过程来调节胰岛素的分泌.胞内Ca2 浓度是影响胰岛素分泌的重要因素.胰腺β细胞主要通过质膜上的ATP敏感的钾通道、钙通道和胞内钙库的活动改变胞内Ca2 浓度,从而调控β细胞胰岛素的分泌活动.     

20-HETE对小鼠葡萄糖刺激胰岛素分泌反应的影响

为了考察20-羟基二十碳四烯酸(20-hydroxyeicosatetraenoic acids, 20-HETE)对葡萄糖刺激胰岛素分泌反应的影响,本研究选择CYP4F2转基因小鼠和小鼠胰岛素瘤INS-1E细胞作为研究材料,通过LCMS/MS检测WT和TG小鼠的胰腺20-HETE水平。通过IPGTT测定小鼠葡萄糖耐量,通过ELISA测定小鼠血浆C肽水平来检测胰岛素分泌。通过Western blotting、Real time PCR、免疫组化和免疫荧光来检测小鼠胰腺或INS-1E细胞中Glut2、GSK-3β(Ser9点)和AKT (Ser473点)的磷酸化水平。TG小鼠的20-HETE水平((7.26±2.03) ng/mg蛋白)显著高于WT小鼠((2.14±0.76) ng/mg蛋白)。在用20-HETE合成的选择性抑制剂HET0016处理后,TG小鼠((0.33±0.07) ng/mg蛋白)和WT小鼠((0.27±0.06) ng/mg蛋白)胰腺组织中的20-HETE水平均急剧降低。给予葡萄糖处理30 min后,TG小鼠的血糖水平均显著高于WT小鼠,而血浆C肽水平显著低于WT小鼠(p<0.05)。与WT小鼠相比,TG小鼠的胰腺组织中Glut2 m RNA和蛋白水平显著降低。与WT小鼠相比,CYP4F2转基因小鼠的GSK-3β和AKT磷酸化均显著降低。20-HETE处理可导致INS-1E细胞中AKT/GSK-3β磷酸化水平和Glut2表达水平显著降低(p<0.05)。此外,用17 mmol/L葡萄糖处理INS-1E细胞1 h,20-HETE处理组的胰岛素分泌显著降低。应用GSK-3β选择性抑制剂TWS119预处理INS-1E细胞3 h后,TWS119 (一种GSK-3β选择性抑制剂)预处理显著逆转了Glut2表达水平的降低以及胰岛素分泌的减少。20-HETE主要通过AKT/GSK-3β信号通路来下调Glut2的表达,进而减弱胰岛素分泌,导致胰岛素分泌功能障碍。     

沉默长链非编码RNA Meg3损伤小鼠胰岛细胞的胰岛素分泌功能

MEG3是一种长链非编码RNA。已有研究证明,鼠源Meg3参与小鼠诱导多能干细胞、神经元和视网膜的分化过程。最新报道,MEG3在人胰岛β细胞中高表达,但其对维持成年胰岛β细胞的功能尚不清楚。本研究旨在探讨Meg3在小鼠胰岛细胞胰岛素分泌功能中的作用。实时定量PCR揭示,与Balb/c小鼠心、肝、脾、肺、肌、肾等组织/器官比较,Meg3在胰腺组织中高表达。在非糖尿病小鼠发生自发性糖尿病的第8、12周,Meg3在胰岛中的表达水平分别下调24%±8%和29%±9% (P<0.01);而当血糖升高20 mmol/L,小鼠胰岛中Meg3表达下调72%±16%(P<0.01)。在MIN6细胞中采用RNA干扰敲减Meg3的表达,在高糖浓度（20 mmol/L）刺激条件下,胰岛素分泌显著减少。小鼠静脉注射siRNA,结合血糖测定或葡萄糖耐受试验（IPGTT）显示,si-Meg3小鼠血清胰岛素水平显著下降。注射葡萄糖前血糖升高,注射葡萄糖后耐受能力降低;免疫组化分析显示,si-Meg3小鼠胰岛素阳性细胞的面积减少。实验结果提示,Meg3通过参与胰岛素的合成和分泌维持成年小鼠胰岛功能。Meg3表达失调可能参与I型糖尿病（T1DM）发病过程。     

NF-κB p65在高糖诱导3T3-L1脂肪细胞胰岛素抵抗中的作用

建立高糖诱导胰岛素抵抗的细胞模型,研究高糖对3T3-L1脂肪细胞NF-κB p65表达及转位的影响。诱导成熟的3T3-L1脂肪细胞与5.0mmol/L的葡萄糖含或不含0.6nmol/L的胰岛素(LGIns 组与LGIns-组)或者与25.0mmol/L葡萄糖含或不含0.6nmol/L的胰岛素(HGIns 组与HGIns-组)培养18h,以2-脱氧-[3H]-D-葡萄糖摄入法观察葡萄糖的转运率,用Western印迹检测总NF-κBp65及核NF-κB p65的表达,用激光扫描共聚焦(CLSM)对NF-κB p65进行定位显示。结果显示,仅HGIns 组,即3T3-L1脂肪细胞与25.0mmol/L葡萄糖含0.6nmol/L的胰岛素培养18h后,胰岛素刺激的葡萄糖转运减少55%(P<0.01),同时Western印迹和CLSM均显示NF-κB p65核转位增加(P<0.01),但对3T3-L1脂肪细胞总NF-κB p65的表达无明显影响(P>0.05)。研究结果表明,只有在胰岛素(0.6nmol/L)存在的条件下,高糖(25.0mmol/L)才可以诱导胰岛素抵抗,其分子机制可能与其刺激NF-κB p65的核转位,调节相关基因的表达有关。     

高浓度葡萄糖对小鼠囊胚Caspase-8表达的影响

目的:探讨高浓度葡萄糖对小鼠囊胚Caspase-8表达的影响.方法:通过促超排卵,获取妊娠3.5d小鼠囊胚,随机分成三组,即对照组(空白)、低糖组(葡萄糖浓度为7.5mmol/L)和高糖组(葡萄糖浓度为28.0mmol/L),分别培养在含0、7.5mmol/L和28.0mmol/L葡萄糖的M199培养基中,培养24h后,然后再吸出囊胚.每组随机吸取30个囊胚用免疫组织化学S-P法.检测不同浓度葡萄糖对小鼠囊胚Caspase-8表达状况,利用HPIAS-1000图像分析系统测定Caspase-8在以上三组中表达的平均光密度和平均阳性面积率.结果:Caspase-8表达结果:空白组中囊胚细胞胞浆中可见少量浅棕黄色颗粒,Caspase-8表达呈弱阳性.低糖组中囊胚细胞胞浆未见着色,Caspase-8表达呈阴性.高糖组囊胚细胞胞浆中可见较多的棕黄色颗粒,Caspase-8表达呈强阳性.空白组与低糖组囊胚Caspase-8表达的阳性面积率及平均光密度无显著性差异(P>0.05),高糖组与空白组和低糖组相比均存在显著性差异(P<0.01).结论:高浓度葡萄糖可诱导Caspase-8的过度表达,导致囊胚细胞数目过度减少,从而影响囊胚的正常发育和着床.     

Insulin

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Adequately Adapted Insulin Secretion and Decreased Hepatic Insulin Extraction Cause Elevated Insulin Concentrations in Insulin Resistant Non-Diabetic Adrenal Incidentaloma Patients

Background

Insulin-resistance is commonly found in adrenal incidentaloma (AI) patients. However, little is known about beta-cell secretion in AI, because comparisons are difficult, since beta–cell-function varies with altered insulin-sensitivity.

Objectives

To retrospectively analyze beta–cell function in non-diabetic AI, compared to healthy controls (CON).

Methods

AI (n=217, 34%males, 57±1years, body-mass-index:27.7±0.3kg/m²) and CON [n=25, 32%males, 56±1years, 26.7±0.8kg/m²] with comparable anthropometry (p≥0.31) underwent oral-glucose-tolerance-tests (OGTTs) with glucose, insulin, and C–peptide measurements. 1mg-dexamethasone-suppression-tests were performed in AI. AI were divided according to post–dexamethasone-suppression–test cortisol-thresholds of 1.8 and 5µg/dL into 3subgroups: pDexa<1.8µg/dL, pDexa1.8-5µg/dL and pDexa>5µg/dL. Using mathematical modeling, whole-body insulin-sensitivity [Clamp-like-Index (CLIX)], insulinogenic Index, Disposition Index, Adaptation Index, and hepatic insulin extraction were calculated.

Results

CLIX was lower in AI combined (4.9±0.2mg·kg^-1·min^-1), pDexa<1.8µg/dL (4.9±0.3) and pDexa1.8-5µg/dL (4.7±0.3, p<0.04 vs.CON:6.7±0.4). Insulinogenic and Disposition Indexes were 35%–97% higher in AI and each subgroup (p<0.008 vs.CON), whereas C–peptide–derived Adaptation Index, compensating for insulin-resistance, was comparable between AI, subgroups, and CON. Mathematical estimation of insulin–derived (insulinogenic and Disposition) Indexes from associations to insulin-sensitivity in CON revealed that AI-subgroups had ~19%-32% higher insulin-secretion than expectable. These insulin-secretion-index differences negatively (r=-0.45, p<0.001) correlated with hepatic insulin extraction, which was 13-16% lower in AI and subgroups (p<0.003 vs.CON).

Conclusions

AI-patients show insulin-resistance, but adequately adapted insulin secretion with higher insulin concentrations during an OGTT, because of decreased hepatic insulin extraction; this finding affects all AI-patients, regardless of dexamethasone-suppression-test outcome.