Betasolujen endokannabinoidisysteemi (8) kalsiumoskillaatiosta ja insuliinierityksen pulsaatiosta.GSIS

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/

Betasolun endokannabinoidijärjestelmä (7) BLOGIIN “Glukoosi” 22.6. 2017

Jatkoa… Endokannabinoidijärjestelmän sijainti solussa ja toiminta endokriinisessä haimassa (8)

Endokannabinoidien aiheuttama modulaatio haiman betasolujen insuliinieritykseen (8)

Endocannabinoid Modulation of Insulin Secretion from Pancreatic β Cells

Tutkittatessa hiiren viljeltyjä saarekesoluja havaittiin endokannabinoidin 2-AG estävän kalsiumin oskillaatiota, joka on tyypillistä beetasolun (normaalissa, terveessä ) pulsoivassa insuliinin vapauttamisessa. Tämän 2-AG vaikutti pertussiinitoksiinisensitiivisen CB2 reseptorin kautta, mikä saatiin pääteltyä selektiivisten CB1R -ja CB2R-agonistien ja antagonistien vaikutuksista.

Samanlaiset vaikutukset anandamidista(AEA) ja sen hydrolysoitumattomasta (R+)met-anandamidi-analogista viittaisivat siihen, että CB1 reseptori antaa myös näihin vaikutuksiin oman osansa endokannabinoidien hallitsevan vaikutuksen ollessa insuliinin vapautumisen estäminen.

Eräässä toisessa tutkimuksessa CB1-reseptorin inhibitorinen vaikutus tulee suoremmin esiin. Siinä AEA tai CB1R-selektiivinen agonisti arakidonyylipropylamidi estivät GSIS ( glukoosin stimuloiman insuliinin erityksen) ja kalsiumin oskillaation hiiren haimasaarekkeissa, joista löytyi CB1R- expressiota, mutta CB2R- ilmenemää ei havaittu.

Nämä löydöt sopivat yhteen insuliinin vapautumista herkistävän PKA/cAMP järjestelmän osuudesta olevan tiedon kanssa ja myös in -vivo havainnoista saadun tiedon kanssa, joissa ZDF-koe-eläimillä ( diabeettisilla obeeseilla rotilla) on tutkittu GSIS :n ( glukoosilla stimuloituvan insuliinin erityksen) korjaantumista CB1R- antagonistikäsittelyllä.

• In mouse cultured islets, the endocannabinoid 2-AG was found to inhibit calcium oscillations implicated in pulsatile insulin release from β-cells, via pertussis toxin-sensitive CB₂R, as deduced from the effects of selective CB₁R and CB₂ R agonists and antagonists [61].

• Similar effects of AEA and its non-hydrolysable analogue R(+)methanandamide suggested that CB₁R also contributes to these effects, with the dominant effect of endocannabinoids being inhibition of insulin release [61].

• The inhibitory role of CB1R is more directly indicated by another study, in which AEA or the CB1R-selective agonist arachidonylcyclopropylamide inhibited GSIS and Ca2+ oscillations in mouse islets, which were found to express CB1R but not CB2R [63].

• These findings are compatible with the role of the protein kinase A/cAMP system in sensitizing insulin release [77], and also with in vivo observations of restoration of GSIS by CB1R antagonist treatment of Zucker diabetic fatty (ZDF) rats [53].

jatkuu… klo 11:38 23.6. 2017

Vastakkaisena näille tutkimuksille usat muut tutkimukset ( käyttämällä isoloituja haimasaarekkeita ja insulinomasolulinjoja) ovat dokumentoineet sekä basaalisen insuliininerityksen että glukoosin stimuloiman insuliinin vapautumisen (GSIS) välittyvän CB1 reseptoriteitse.

CB1R- tai CB2R- antagonistien kyvyttömyys estää sellaisia vaikutuksia-( kuten toiset tutkimukset väittävät) - viittaisivat siihen, että on olemassa kannabinoidireseptoreista riippumattomia mekanismeja- kuten kaliumATP kanavan suora inhibitio.

• In contrast to these findings, several other studies using isolated islets [72] and insulinoma cell lines [57,65,68,76] have documented cannabinoid stimulation of both basal and glucose-stimulated insulin release mediated by CB₁R.
• The inability of CB1R or CB2R antagonists to inhibit such effects in other studies suggested cannabinoid receptor-independent mechanisms [69,78], such as direct inhibition of KATP channels [79].
  

Glukoosin vaikuttaman suoran insuliinierityksen stimuloimisen (GSIS) tiedetään käsittävän betasolujen sytoskeletonin ja ( basaalimembraanin) fokaalisen adheesin uudelleen muotoutumista, mitkä sallivat insuliinijyvästen asettautumisen solukalvoon ja siihen fusioitumisen ( sulautumisen) exosytoosia varten. Tuoreet tutkimukset viittaavat siihen, että glukoosin aikaansaaman adheesion uudelleenjärjestäytymiseen osallistuu lisääntynyt FAK-fosforylaatio, paxilliini ja ERK1/2 ja tarvitaan myös betaintegriinin vuorovaikutusta. CB1R- aktivaatio johtaa myös FAK fosforylaatioon eräissä insulinomasoluissa

(FAK= Focal Adhesion Kinase)

• GSIS is known to involve cytoskeletal and focal adhesion remodelling at β-cells, which allows docking and fusion of insulin granules to the cell membrane for exocytosis. Recent findings indicate that glucose-induced adhesion remodelling involves increased phosphorylation of focal adhesion kinase (FAK), paxillin and ERK1/2, and also requires the interaction of β integrin [80]. CB₁R activation also leads to FAK phosphorylation in INS-Ie cells.
• SIVUHYPPY Sitaatti:
• https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3064088/1E insulinoma cells [68]
• Diabetes. 2011 Apr; 60(4): 1146–1157.

Published online 2011 Mar 22. doi:  10.2337/db10-0946

PMCID: PMC3064088 Focal Adhesion Remodeling Is Crucial for Glucose-Stimulated Insulin Secretion and Involves Activation of Focal Adhesion Kinase and PaxillinDieter Rondas,¹ Alejandra Tomas^. Actin cytoskeleton remodeling is known to be involved in glucose-stimulated insulin secretion (GSIS). We have observed glucose-stimulated changes at the β-cell basal membrane similar to focal adhesion remodeling in cell migration. This led us to study the role of two key focal adhesion proteins, focal adhesion kinase (FAK) and paxillin, in GSIS.

Vaikka syyt näihin poikkeaviin löydöksiin eivät ole selvillä, erot normaalien haimasaarekkeiden ja insulinomasolujen välillä voivat johtua monista tekijöistä, signalointi G-proteiinista riippuvalla tai siitä riippumattomalla tavalla, tuoreitten isoloituen solujen tai pitkän aikaa viljeltyjen valmisteiden käyttö, metodina aktivoiminen tai päinvastoin alassäätääminen CB1 reseptorissa, agonistin pitoisuudesta tai agonistialtistuksen kestosta riippuvat syyt.

• Although the reasons for these discrepant findings are not clear, differences between normal intact islets and insulinoma cells, signalling via G-protein-dependent versus G-protein-independent pathways, using freshly isolated or chronically cultured preparations, or activation versus downregulation of CB₁R depending on the concentration of agonists or the length of agonist exposure may be factors.

Todellakin anandamidi (AEA) esti insuliinin eritystä tuoreissa isoloduissa rotan saarekesoluissa, mutta stimuloi sitä yli yön viljellyissä saarekkeissa CB1R/CB2R-välityksestä riippumattomalla mekanismilla, kun taas yhdessä toisessa tutkimuksessa altistettiin hiiren saarekesoluja 48 tuntia vahvalle CB1R -agonistille ja se heikensi vähäisen glukoosimäärän ,mutta ei korkean glukoosimäärän stimuloiman akuutin insuliinineritysvaikutuksen (GSIS).

• Indeed, AEA inhibited insulin secretion in freshly isolated rat islets but stimulated it in overnight cultured islets via CB1R/CB2R-independent mechanisms [81], whereas, in another study, 48 h exposure of mouse islets to a potent CB1R agonist blunted its subsequent acute insulin secretory effect at low but not at high glucose [82]. ’
  

Edelleen tutkimustuloksia: Insulinoomasolujen akuutti altistus maksimaalisen tehokkaalle anandamidipitoisuudelle (0,1 uM) aiheutti kaksinkertaisen insuliinierityksen vasteena 2,5 mM glukoosille. Mutta 24- tunnin altistus paljon effektiivisemmälle anandamidipitoisuudelle (10 uM) aiheutti vain 1,4-kertaisen lisääntymisen samoissa olosuhteissa. Tämä ristiriita saattaa johtua osaksi siitä, että annadamidiaffinitetti on eri CB1- ja CB2-reseptoreihin.

Pitäisi myös muistaa, että basaaliinsuliinin vapauttamiseen vaikuttavissa tekijöissä on erilaisia mekansimeja taustalla: diabeettisessa saarekkeessa basaali-insuliininvapautuminen lisääntyy

ja siihen voidaan vastavaikuttaa CB1R blokadilla,

ja glukoosin stimuloiman insuliinin eritys on alentunut tai poissa selvässä 2-tyypin diabeteksessa.

• Furthermore, acute exposure of INS-1E insulinoma cells to a maximally effective concentration of 0.1 μM AEA caused a twofold increase in insulin secretion in 2.5mM glucose, whereas a 24-h exposure to a much higher effective concentration of 10 μM AEA caused only a 1.4-fold increase under the same conditions (Figure 3A vs Figure 5A in [68]). This discrepancy may be related, in part, to the differential affinity of AEA for CB1R versus CB2R. One should also keep in mind that different mechanisms may underlie effects on basal insulin release, which is increased in diabetic islets and reversed by CB1R blockade [83], or on GSIS, which is reduced or absent in overt T2D.

Samoin on havaittu, että pitkäaikainen rimonabanttiterapia hyperinsulinemiselle ZDF- koe-eläimelle normalisoi niiden plasman insuliinipitoisuudet ja johti myös tuloksena alentuneeseen basaali-insuliinieritykseen isoloiduista saarekkeista- ilman että GSIS osuus vaikuttui, ja täten stimulaatioindeksit kohenivat.

Analogisia löytöjä on sekin, että kohonnutta glukoosiin stimuloimaa insuliinin eritystä (GSIS) on havaittu CB1R- poistogeenisen hiiren isoloiduista saarekkeista normaaleihin (wt) hiiriin verrattuna.

• Similarly, chronic rimonabant treatment of hyperinsulinaemic ZDF rats normalized their plasma insulin levels and also resulted in reduced basal insulin secretion by islets isolated from such animals without affecting GSIS, thus resulting in an improved stimulation index [84]. An analogous finding is the increased GSIS in isolated islets from CB1R−/− mice compared with wild-type controls [32].

Jotkut näistä koeputkilöydöistä insuliinin vapautumisen moduloitumisesta kannabinoideilla ovat hyvinkin yhteneviä in vivo (elävästä kehosta saatujen) tutkimustulosten kanssa, mutta on kuitenkin todennäköistä , että tämän prodiabeeettisen endokannabinoidi/CB1R- järjestelmän funktio näyttäisi olevan in vivo- tutkimusten perusteella läheisemmin linkkiytynyt paralleelivaikutuksiin, kuten betasolujen elossapysymisiin ja proliferaatioihin. Tätä pohditaan jatkossa.

• Although some of the above in vitro findings on cannabinoid modulation of insulin release are in good agreement with in vivo data, it is likely that the pro-diabetic function of the endocannabinoid/CB₁R system indicated by in vivo studies is more closely linked to parallel effects on the survival and proliferation of β-cells, as discussed below.