Betasolusta vuodelta 2007

Eräs vuoden 2007 väitöskirja insuliinia tuottavien beeta-solujen kaliumkanavien modulaatiosta.

LÄHDE: Zuheng Ma. Aspects of the modulation of potassium (Kalium, K+) channels in insulin-producing beta-cells. Karolinska institutet 2006. ISBN 91-7140-953-X

Abstaktin suomennosta

Tässä väitöskirjassa koetetaan edelleen selvitellä niitä mekanismeja, joita on beetasolujen ylistimuloitumisen takana tai niitä edullisia vaikutuksia, mitä lepäävässä beeta-solussa ilmenee. Koejärjestelyissä käytettiin koettimena diazoksidia (K+ATP-kanavien aukaisijaa), joka estää reversibelillä ( palautuvalla) tavalla glukoosin aiheuttaman insuliinin erityksen.

Lisäksi testattiin erästä toista kaliumkanavaa, jonka nimi on Kv, jännitteestä riippuvainen kaliumkanava, erityisesti niistä kanavista kanavaa Kv1.1.Beetasolut olivat koe-eläinperäisiä.

Jos tällainen beetasolu oli pitkän aikaa (24 tuntia) kohonneessa sokeripitoisuudessa ( Glukoosi on myrkyllinen soluille jos sitä on liikaa!), ( 27mmol/L) koeputkessa( in vitro), aleni glukoosin indusoima insuliinivaste.

(Defekti insuliinivaste on ollut mekanismiltaan suurimmaksi osaksi selvittämätöntä tyypin 2 diabeteksessa ja tähän asia pureutuu).

Monet signaalitransduktiiviset defektit vaikuttavat beetasolujen dysfunktioon. On tehty havaintoja myös exosytoottisten proteiinien koneiston epäkunnosta, kuten exosytoottisen SNARE proteiinin vähenemästä. Diabeettisessa saarekkeessa. SNARE proteiinin SNAP-25 yli-ilmenemä taas saattoi osittain palauttaa saarekkeen insuliinivasteen ).

I Zuheng Ma. Evidence that insulin secretion influences SNAP-25 through proteosomal activation

DIAZOXIDIN VAIKUTUS

Kohonneen glukoosin indusoiman insuliinivasteen vähenemä estyi, jos solua viljeltiin samanaikaisessa DIAZOXIDISSA. Nämä vaikutukset liittyivät resiprookkisiin (vastavuoroisiin) muutoksiin tietyissä exosytoottisissa proteiineissa (SNAP-25, syntaksiini).

(1) Diazoxidi esti SNAP-25 proteiinia enemmän korkeassa sokeripitoisuudessa, jolloin insuliinin eritys oli enemmän estynyttä.

(2) Somatostatiinin aiheuttama insuliinin erityksen esto vaikutti samalla tavalla SNAP -25 proteiiniin kuin diazoxidivaikutus.

DIAZOXIDIN INHIBITIO

Proteosomaaliset inhibiittorit (MG132, ALLN ja epoxomicin) mutta ei lysosomaalinen inhibiittori (NH4Cl), salmiakki) blokeerasivat diazoxidin inhibitoriset vaikutukset ( Testattu SNAP-25:lle). Tätä blokeeraavaa vaikutusta seurasi samanlainen vaikutus glukoosin indusoimaan insuliinin eritykseen.

Insuliinin exosytoosikoneiston proteiinien (kuten SNAP-25) turn over-prosessin säätö on tärkeä seikka insuliinin erityksen kontrollissa. On huomattava, että käytettäessä proteaasi-inhibiittoreita lääkkeenä, voi ihmisen insuliinin eritys kehnontua. On mahdollista, että SNAP-25-proteiinin suhteellinen osuus muissa avainasemassa olevissa exosytoottisen koneiston proteiineissa määrää insuliinin exosytoosin tehokkuuden.

II Zuheng MA et al. Short-term intermittent exposure to diazoxide improves functional performance of beta-cells in a high-glucose environment.

Krooninen hyperglykemia tunnetaan beetasolujen eliniän lyhentäjänä ja funktion alentajana.

DIAZOXIDIN tiedetään blokeeraavan insuliinin eritystä siten, että se avaa ATP-herkät kaliumkanavat beetasolussa ja HYPERPOLARISOI solun ja vaikuttaa glukoosia vastaan. Esim jos DIAZOXIDIA annetaan nukkumaan mennessä, insuliinin eritys on parantunut päiväsaikaan ja beetasolut ovat saaneet osan tästä 24 tunnista lepoaikana, mikä edullistaa niitten päiväaikaista toimintaa.

Diazoxidi altistuksen ollessa joko intermittoivaa lyhytaikaista tai jatkuvaa vahvasti sokeripitoisessa miljöössä vaikutukset näyttivät olevan samanlaisia K+-ATP:stä riippuvaan insuliinin eritykseeen, mutta ei K+ATP:sta riippumattomaan insuliinineritykseen.

Sekä intermittoiva että jatkuva diazoxidivaikutus lisäsi viljelyn jälkeistä ATP/ADP-suhdetta, epäonnistui vaikuttamaan glukoosin oksidaatioon, mutta vähensi öljyhapon oksidoitumista (härskiintymistä).

Jatkuva diazoxidialtistus alensi merkitsevästi UCP-2 mRNA: ta: ( UCP-2 on mitochondrial uncoupling protein-2)

Kahden tunnin altistus kaliumkloridipitoisuudelle 20 mmol/l tai vastaavasti 10 mikromoolia/l sykloheximidialtistus pyyhkäisi pois viljelyn jälkeiset diazoksidin intermittoivat efektit, mutta ei sen jatkuvaa efektiä.

Intermittoiva diazoksidi alensi haimasaarekkeitten SNARE-proteiinien SNAP-25 proteiinia ja kaliumkloridi antagonisoi tätä efektiä.

Kaiken kaikkiaan intermittoiva diazoksidialtistus oli riittävä indusoimaan tärkeitä funktionaalisia muutoksia beetasoluissa.

III Zuheng Ma et al. Effects of diazoxide on gene expression in rat pancreatic islets are largely linked to elevated glucose and potentially serve to uphold beta cell sensitivity

DIAZOXIDIN yleinen vaikutus geeniexpressioon korkeassa ja matalassa glukoosipitoisuudessa määriteltiin microarray- menetelmällä. On aiemmin jo tiedetty että diazoxidi on protektiivinen beetasolulle vastavaikuttamalla hyperglykemian aiheuttamaan densesitoitumiseen, herkkyyden vähenemään. Esim. diazoxidin stimulaatiovaikutus aldolaasi B-aktiivisuuteen piti yllä ja lisäsi metabolista oskillaatiota, mikä on taustana insuliinin erityksen oskillaation säädössä. Diazoxidi säilytti insuliinin oskillaation amplitudia, mikä muuten laskee, jos korkea glukoosipitoisuus jatkuu.

114 geeniä säätyi ylös ja 173 geeniä säätyi alas diazoxidista. ( Geenit ovat taulukoituna tässä kirjasssa).

86 % diazoksidin vaikutuksista (ylös ja alassäädöistä) observoitiin vasta samanaikais- viljelyitten jälkeen 27 mmol glukoosipitoisessa miljöössä.

Ylössäätyminen oli 31 %: ssa ja alassäätyminen 79 %:ssa vastakkainen pelkälle glukoosivaikutukselle sinänsä.

Diazoxidi sääti alas rasvahappo-oxidaation geenit ja sääti ylös rasvahapposynteesin geenit., mihin taas glukoosi sinänsä ei vaikuttanut mitään.

Riippumatta glukoosin pitoisuudesta diatsoxidi sääteli ylös tiettyjä geenejä, jotka ylläpitivät beeta-solun funktionaalisuutta ( nkx6.1 ja pdx 1) ja sääteli alas UCP-2, joka on mahdollisesti epäherkäksi tekevä geeni ( desensiting gene). Kaiken kaikkiaan diatsoxidin vaikutukset olivat huomattavasti glukoosista riippuvaisia ja käsittivät geenejä, joiden tiedetään olevan kriittisiä normaalille insuliinin eritykselle. Kohonnut glukoosipitoisuus on permissiivinen useimmille diazoxidin geeniexpressiovaikutuksille.

IV Zuheng Ma et al. Presence and functional importance of Kv1.1 channel in mouse islets. Evidence from mice with truncated Kv1.1.

Beetasolufunktioissa on kiinnittänyt huomiota solukalvon jännitteestä riippuvat kaliumkanavat, joiden blokeeraaminen lisää insuliinin erittymistä, ehkä aiheuttamalla viivettä glukoosin aiheuttaman kalsiumpitoisuuden nousun palautumisessa sytosolissa. ( delayed deregulation - viivästynyt normalisaatio- of elevated sytosolic Ca++).

(Kommenttini: Tässä olisi linkki solun sisäiseen inositolipyrofosfaattien aineenvaihduntaan)

(a) (BALB/cByJ koehiiri

(b) BALB/cByJ koehiirityyppi mceph/mceph . Ao. geeni em eläimellä

Tarkoitti, että siltä puuttui KV1.1 jännitteestä riippuva kaliumkanava. (Shaker-like voltage gated potassium channel subunit gene Kv1.1 koska siinä oli deleetio. Tämä johtaa tällä eläimellä typistettyyn Kv1.1 proteiiniin MCEPH, käytännössä on temporaalilohkon epilepsiaa, joten tauti on relevantti)

Jännitteestä riippuvan kaliumkanavan Kv1.1 läsnäolo ja toiminnallisuus määritettiin koe-eläimestä ja typistetyistä Kv1.1 rakenteista mceph/mceph -hiiren saarekesoluista. Geeniexpressio( mRNA) osoitettiin normaali koe-eläimistä ja (b) typistetystä molekyylistä näistä yllämainittuja geenejä kantavista koe-eläimistä. Lisäglukoosin indusoima insuliinin vapautuminen oli alempi (a) BALB/cByJ koe-eläimissä kuin (b) mceph/mceph :ssa. Vastaavasti kun blokeerattiin jännitteestä riippuva kaliumkanava Kv1.1 dendrotoksiini-k:lla, lisääntyi eritys (a) BALB/cByJ koe-eläimessä- mutta ei (b) mceph/mceph koe-eläimessä.

Tämä tulos osoittaa vahvasti, että beeta-solussa on jännitteestä riippuvaa kaliumkanavaa olemassa ja se on funktionaalinen ainakin hiiren beetasoluissa.

Kommentti

Väitöskirja hahmottaa kaliumin, kalsiumin, glukoosin, beetasolusaarekkeiten eri solujen ja insuliinin erityksen suhteita. Kaliumkanavista on käsitelty muutamia olennaisimpia ja hyperglykemian vaikutus on kuvattu. Kaliumkanavan yhden tyypin aukaisijaa DIAZOXIDIA käytettiin väitöskirjassa.

INSULIININ EXOSYYTTINEN KONEISTOmainitaan:

SNAREs, synapotobrevin-2, syntaxin-1A, SNAP-25.

Näistä avainproteiini on SNAP-25.

PROTEOSOMAALINEN AKTIVITEETTI MAINITTIIN

Proteosomi on proteiinien silppurilaite, jossa ubikitinyloidut proteiinit hajoitetaan ja hajoitustuotteista aminohapot otetaan hyödynnykseen.

Proteosomaalinen aktiviteetti on tärkeä beta-solulle, joka tarvitsee insuliinin synteesiin aminohappoja jatkuvasti. Täten proteosomaalinen funktio tulee olla säädeltyä ja se osallistuu omasta puolestaan beeta-solun eritykseen ja insuliinin biosynteesiin.

Proteosomaalinen aktivaatio säätyy proteosomaalisella inhibiittorilla ja voi säätää alas IP3-reseptoria ja kalsiumin vapautumista ja voi olla suhteessa insuliinin sekretoriseen vasteeseen. Proteosomispesifinen inhibiittori kuten lactacystiini voi olla osana biogeneettisessä tehokkuudessa ja beetasolun pinnan K+ATP kanavien ilmentymisissä.

Tästä sisäisestä integraatiosta sanotaan tiedon olevan nykyisellään (2007) vähäinen.

Kommenttini ( Viite inositolin aineenvaihduntaan päin)

Tässä luonnollisesti tulee ottaa huomioon koko IPx repertuaari ja kaikki kaliumkanavat, jotka liittyvät PI-järjestelmään, ja kalsiumin IPx-peräinen amplifikaatiojärjestelmä, johon eräät kaliumkanavat osallistuvat. ( IP3/IP6 tekijä), jättämättä pois IP6 muotoa, joka mahdollistuu ATP/ADP suhteen kasvusta ja kuuluu oskillaatioon tuotamalla mahdollista lisä kalsiumia soluun sisään generoimalla IP3 myös rikkaista IPx polyfosfaateista käsin purkamalla niistä fosfaatteja.

Muistiin2007-04-04 13:55

L Bright