Betasolun endokannabinoidisysteemi (6) CB reseptorit haimasaarekkeessa

Diabetes Obes Metab. 2016 Jun;18(6):549-57. doi: 10.1111/dom.12646. Epub 2016 Mar 31.  Betasolufunktioiden endokannabinoidisäätely: sovellutusta glykemiseen kontrolliin ja diabetekseen

 LÄHDE: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5045244/

Jatkoa...

Endokannabinoidijärjestelmän sijainti solussa ja toiminta endokriinisessä haimassa (6)

Cellular Localization and Function of the Endocannabinoid System in the Endocrine Pancreas

Kannabinoidireseptorit     Cannabinoid Receptors

Delta9-THC:n kyky moduloida insuliinin vapautumista isoloiduista haimasaarekkeista dokumentoitiin ensimmäisen kerran 1986. Endokriinisessä haimassakin olevan ja toimivan endokannabinoidijärjestelmän olemassaolon selvittelyyn innosti endokannabinoidijärjestelmän löytäminen ja tutkimukset, jotka osoittivat, että CB1- reseptoriblokadi kohensi glykemistä kontrollia prekliinisissä metabolisen oireyhtymän malleissa ja diabeettisilla ihmisillä – ja tämä onkin ollut yksityiskohtauksen katsauksen aiheena. Ensimmäinen sellainen tutkimus viittasi hiiren haimasaarekkeissa ilmenevän CB1 reseptorin mRNA:ta ja proteiinia lähinnä alfa-soluissa, kun taas CB2-reseptorin mRNA:ta ja proteiinia ilmeni molemmissa, sekä alfa- että beta-soluissa. Samanlaisia tutkimustuloksia tuli muiltakin tahoilta. Mutat yksi ryhmä päinvastoin raportoi, että hiiren isoloiduissa saarekkeissa ilmeni CB1R, mutta ei CB2-reseptoria ja että CB1R lokalisoitui ainoastaan betasolutiheään alueeseen. Ainutlaatuinen CB1-reseptorien samanaikaislokalisoituminen betasolujen yhteyteen on raportoitu myös hiirisikiöitten betasolusaarekkeista kuten myös hiiren haimaleikkeistä, joista betasolut oli erotettu tarkalla lasermikroskooppitekniikalla ja CB1 R mRNA vahvistettu PCR- menetelmällä.

• The ability of Δ9-THC to modulate insulin release from isolated pancreatic islets was first documented in 1986 [59]. The subsequent discovery of the ECS and studies showing that CB1R blockade improves glycaemic control in preclinical models of metabolic syndrome [38] and in diabetic human subjects [11] prompted inquiries into the presence and function of the ECS in the endocrine pancreas, which were the subject of a recent detailed review [60]. The first such study indicated that mouse islets express CB1R mRNA and protein predominantly in α-cells, while CB2R was detectable in both α- and β-cells [61], and similar findings were reported by others [62]. In contrast, another group reported that mouse isolated islets express CB1R but not CB2R, and CB1Rs were localized mostly in β-cell rich areas [63]. The unique co-localization of CB1R with β-cells has also been documented in fetal mouse islets [32] as well as in mouse pancreatic sections, from which β-cells were micro-dissected by laser capture microscopy and the presence of CB1R mRNA confirmed by quantitative real-time PCR [64].

Hiiren insulinomasolulinjassa ilmeni CB1 R ja CB2 R. Solut ilmensivät myös DAG alfa ja DAG beta entsyymejä. Oletettu anandamidin (AEA) sekundäärinen kohde on TRPV1- reseptorit ( TRP-vanilloidi1 reseptorit) ja niitä on tunnistettu hiiren haimasaarekkeen alfa -ja betasoluista. Jos ne geneettisesti kytketään irti tai farmakologisesti estetään, seuraa lisääntynyt saarekekoko, koska beetasolujen suhde alfasoluihin lisääntyy, mikä viittaisi toonisen TRPV 1- aktivaation kehitykselliseen osuuteen hiiren saarekkeissa.

Rotilla beetasolujen havaittiin ilmentävän sekä CB1 R että CB2 R:

CB2 -reseptorin aktivaatio synteettisellä CB2-R- selektiivisella agonistilla (JWH133) johti parempaan glukoositoleranssiin, mutta selektiivinen CB1-R- aktivaatio aiheutti taas glukoosi-intoleranssia.

• Both CB1R and CB2R were found to be expressed in the MIN6 mouse insulinoma cell line, which also expressed DAGLα and DAGLβ [65]. Transient receptor potential vanilloid-1 (TRPV1) receptors, a putative secondary target of AEA, were identified in both α-and β-cells of mouse islets, and their genetic disruption or pharmacological blockade resulted in increased islet size because of an increased ratio of β-to α-cells, implying a developmental role of tonic TRPV1 activation in the mouse islet [32].
• In the rat, β-cells were found to express both CB1R and CB2R [66], with selective activation of CB2R by the synthetic CB2R-selective agonist JWH133 resulting in improved glucose tolerance [66] and selective activation of CB1R causing glucose intolerance [67].

Lisäksi kahdessa eri insulinomasolulinjassa oli tunnistettavissa CB1R ja CB2 R ja anandamidin AEA sekä 1-AG (endokannabinoidien) biosynteesiin osallistuvat entsyymit , toisessa solulinjassa oli myös TRPV1-reseptoreita, jotka ovat potentiellejä anandamidikohteita. Mutta sitävastoin eräs toinen tutkijaryhmä, joka käytti normaaleita rotan haimasaarekkeen solulinjoja, raportoi CB1- ja CB2-reseptoreiden sijaitsevan ainoastaan yksinomaan glukagonia tuottavissa alfa-soluissa- he käyttivät immunohistokemiaa ja mikroskopiaa. Siten eräs tutkijaryhmä löysi CB1 resptoria ainaostaan somatostatiinia tuottavissa D-soluissa eikä ollenkaan alfa - tai betasoluissa , ei myöskään ” Zucker fatty rats” rotissa , hiirissä tai ihmisissä.

• Additionally, CB1R and CB2R as well as the enzymes involved in the biosynthesis and degradation of AEA and 2-AG have been identified in insulinoma cell lines RIN-m5F [57] and INS-1E [68], the latter also expressing vanilloid TRPV1 receptors, a potential secondary target of AEA [68]. In contrast, another group using normal rat islets reported that CB1R and CB2 R are expressed exclusively in glucagon-producing α-cells, as documented using immunohistochemistry and confocal microscopy [69], whereas yet another group detected CB1R expression uniquely in somatostatin-producing δ-cells, and neither in α- or β-cells, or in islets from Zucker fatty rats, mice or humans [70].

Lopuksi: Oletettu kannabinoidireseptori GPR-55 on tunnistettu rotan haimasta. Sen reseptori- mRNA ja proteiini lokalisoituvat betasolujen yhteyteen. Oletetun GPR-55-agonistin kanssa inkuboitaessa lisääntyi hetkittäiset kalsiumpitoisuudet ja glukoosin stimuloima insuliinineritys (GSIS). GPR-55-poistogeenisiltä hiiriltä puuttuivat nämä vaikutukset.

• Finally, the putative cannabinoid receptor GPR-55 has been identified in the rat pancreas, with both GPR-55 mRNA and protein colocalized with β-cells [71]. Incubation of rat- or mouse-isolated islets with the putative GPR-55 agonist O-1602 increased calcium transients and glucose-stimulated insulin secretion (GSIS), and these effects were absent in islets from GPR-55 knockout mice [71].

Myös ihmisen isoloiduista haimasaarekkeista on analysoitu kannabinoidireseptoreita. Yhdessä tutkimuksessa CB1-reseptoria ilmeni runsaana glukagonia tuottavissa A-soluissa (alfa-soluissa) ja vähäisemmässä määrässä insuliinia tuottavissa  betasoluissa ja CB2- reseptorin ilmenemä rajoittui somatostatiinia tuottaviin D-soluihin (delta-soluihin) Muutkin tutkijat ovat saaneet sellaista havaintoa.

Eri kuvan asiasta antaa eräs tuoreempi tutkimus, jonka mukaan CB1R olisi yksinomaan lokalisoitunut betasoluihin, mutta ei alfa-soluihin, mikä käänteisesti päti DAGLalfa ja MAGL entsyymeihin sekä ihmisen että hiirensikiön haimasaarekkeissa, mikä viittaisi siihen, että a-soluperäinen 2-AG saattaa olla osallisena betasolujen kehitykselliseen valmentamiseen ja rekrytoimiseen CB1R aktivaatiolla.

• Cannabinoid receptor expression was also analysed in human isolated islets. In one study, CB1R was highly expressed in glucagon-producing α-cells and less so in β-cells, with CB2R expression being restricted to somatostatin-producing δ cells [72], and similar findings were reported by others [64].
• A different picture emerges from a more recent study, in which CB₁R was uniquely localized in β-cells but not α-cells, and the reverse was true for DAGLα and MAGL in both human and fetal mouse islets, suggesting that α-cell-derived 2-AG may be involved in the developmental priming and recruitment of β-cells via CB₁R activation [32].

On ilmiselvä yksimielisyyden puute CB1R ja CB2R proteiinin solutyyppispesifisestä ilmenemästä endokriinisessä haimassa ja se voi osaksi johtua spesifisyyden ja sensitiivisyyden epävarmuudesta vastaavissa vasta-aineissa, mistä jo aiemmin on mainittu. Saarekkeen CB1R- ilmenemän taso saattaa riippua metabolisesta tilasta, ravinnon rajoituksen johtaessa ylössäätymiseen, kun taas korkea sokeri aiheuttaa alassäätymistä CB1R- ilmenemisessä rotan saarekkeessa. On tarvetta kombinoiduista morfologisista tutkimuksista kannabinoidireseptorien ilmenemän analysoimiseksi haimansaarekkeen spesifisissä solutyypeissä, ennen kaikkea betasoluissa. Tarvitaan funktionaalisia tutkimuksia selektiivisten CB1R ja CB2R ligandien vaikutuksista betasolufunktioihin, kuten basaaliin insuliinieritykseen ja glukoosin stimuloimaan insuliinin eritykseen (GSIS) , betasolun proliferaatioon ja elossapysymiseen käyttäen sekä in vivo että in vitro paradigmoja.

• The apparent lack of consensus about the cell-type-specific expression of CB1R and CB2 R protein in the endocrine pancreas may be related, at least in part, to the uncertain specificity and sensitivity of the respective antibodies, as discussed recently [73,74]. The level of CB1R expression in islets may also depend on metabolic state, with food restriction resulting in upregulation, whereas high glucose caused downregulation of CB1R expression in rat islets [75]. This highlights the need to combine morphological studies aimed at analysing cannabinoid receptor expression in specific islet cell types, most notably β-cells, with functional studies of the effects of selective CB1R and CB2R ligands on β-cell functions, such as basal and glucose-stimulated insulin release and β-cell proliferation/survival, using both in vitro and in vivo paradigms.