BACKGROUND/OBJECTIVE: This study was designed to investigate how a Portulaca oleracea L. extract (POE) stimulates insulin secretion in INS-1 pancreatic ${\beta}-cells$. MATERIALS/METHOD: INS-1 pancreatic ${\beta}-cells$ were incubated in the presence of various glucose concentrations: 1.1 or 5.6, 16.7 mM glucose. The cells were treated with insulin secretagogues or insulin secretion inhibitor for insulin secretion assay using an insulin ELISA kit. In order to quantify intracellular influx of $Ca^{2+}$ caused by POE treatment, the effect of POE on intracellular $Ca^{2+}$ in INS-1 pancreatic ${\beta}-cells$ was examined using Fluo-2 AM dye. RESULTS: POE at 10 to $200{\mu}g/mL$ significantly increased insulin secretion dose-dependently as compared to the control. Experiments at three glucose concentrations (1.1, 5.6, and 16.7 mM) confirmed that POE significantly stimulated insulin secretion on its own as well as in a glucose-dependent manner. POE also exerted synergistic effects on insulin secretion with secretagogues, such as L-alanine, 3-isobutyl-1-methylxanthine, and especially tolbutamide, and at a depolarizing concentration of KCl. The insulin secretion caused by POE was significantly attenuated by treatment with diazoxide, an opener of the $K{^+}_{ATP}$ channel (blocking insulin secretion) and by verapamil (a $Ca^{2+}$ channel blocker). The insulinotropic effect of POE was not observed under $Ca^{2+}$-free conditions in INS-1 pancreatic ${\beta}-cells$. When the cells were preincubated with a $Ca^{2+}$ fluorescent dye, Fluo-2 (acetoxymethyl ester), the cells treated with POE showed changes in fluorescence in red, green, and blue tones, indicating a significant increase in intracellular $Ca^{2+}$, which closely correlated with increases in the levels of insulin secretion. CONCLUSIONS: These findings indicate that POE stimulates insulin secretion via a $K{^+}_{ATP}$ channel-dependent pathway in INS-1 pancreatic ${\beta}-cells$.
We examined the effects of polyamines such as putrescine and cadaverine on the biosynthesis and secretion of insulin in the mouse pancreatic ${\beta}$-cell line, MIN-6. Basal insulin secretion (BIS) and glucose-stimulated insulin secretion (GSIS) from the MIN-6 cells were significantly increased by 20 min- or 24 h-treatment with micromolar concentrations of polyamines. To determine whether the enhancement was due to increase of insulin production by polyamines, we investigated the insulin mRNA and protein production. Both insulin mRNA and protein production were found to be not significantly affected by the polyamine treatment. Next, we examined the expression of several transcription factors (TFs) related to insulin synthesis and secretion in order to identify upstream events responsible for the promotion of insulin secretion of MIN6 cells by polyamines. Of the 6 TFs tested, MafA was induced by treatment of polyamines. MafA mRNA and protein expressions increased with treatment of polyamines. Overall results suggest that cadaverine and putrescine promote the insulin secretion process rather than the insulin biosynthesis from MIN6 cells. Also MafA may be involved in the enhanced insulin secretion process. Further studies are needed to elucidate the underlying mechanisms for promotion of insulin secretion by polyamines.
Background : At high glucose levels in $\beta$-cells, cell viability and insulin secretion are decreased by glucotoxicity. Sopyung-tang(SPT) had an effect on blood glucose level decrease and antioxidant enzyme activities in streptozotocin-induced diabetic rats. Objectives : This study performed a series of experiment to verify the effects of SPT extract on the cell viability, antioxidant enzyme activities, insulin secretion and insulin mRNA expression at hyperglycemic states of RIN-m5F. Methods : After treatment at various concentrations of SPT added to the RIN-m5F cells, cell viability by MTT assay, free radical-scavenging activity, SOD activity and insulin secretion were measured. Additionally, insulin-related gene expression was measured using real-time RT-PCR. Results : Compared to the control group, SPT extract showed considerable effects on RIN-m5F cell viability, DPPH radical-scavenging activity, superoxide dismutase (SOD) activity, insulin secretion and insulin-related gene expression. Conclusions : This study showed that SPT extract has an effect on $\beta$-cell cell viability, insulin secretion and insulin-related gene expression. Thus, SPT extract may be used for treatment of diabetes and its complications. Further mechanism studies of SPT seem to be necessary on the glucotoxicity and oxidative stress.
Aamylin or islet amyloid polypeptide (IAPP) is a peptide synthesized and secreted with insulin by the pancreatic β-cells. A role for amylin in the pathogenesis of type 2 diabetes (T2D) by causing insulin resistance or inhibiting insulin synthesis and secretion has been suggested by in vitro and in vivo studies. These studies are consistent with the effect of endogenous amylin on pancreatic β-cells to modulate and/or restrain insulin secretion. Here, we reported the correlation between amylin and insulin in rat insulinoma inS-1e cells by treating 2-deoxy-ᴰ-glucose (2-DG) and/or mannose. Cell viability was not affected by 24 h treatment with 2-DG and/or mannose, but it was significantly decreased by 48 h treatment with 5 and 10 mm 2-DG. in the 24 h treatment, the synthesis of insulin in the cells and the secretion of insulin into the media showed a significant inverse association. in the 48-h treatment, amylin synthesis vs. the secretion and insulin synthesis vs. the secretion showed a significant inverse relation. The synthesis of amylin vs. insulin and the secretion of amylin vs. insulin showed a significant inverse relationship. The p-ERK, antioxidant enzymes (Cu/Zn-superoxide dismutase (SOD), Mn-SOD, and catalase), and endoplasmic reticulum (ER) stress markers (cleaved caspase-12, CHOP, p-SAPK/JNK, and BiP/GRP78) were significantly increased or decreased by the 24 h and 48 h treatments. These data suggest the relative correlation to the synthesis of amylin by cells vs. the secretion into the media, the synthesis of amylin vs. insulin, and the secretion of amylin vs. insulin under 2-DG and/or mannose in rat insulinoma INS-1E cells. Therefore, these results can provide primary data for the hypothesis that the amylin-insulin relationships may be involved with the human amylin toxicity in pancreatic beta cells.
Proceedings of the Korean Society of Applied Pharmacology
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1998.05a
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pp.1-4
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1998
Impaired insulin action in Type 2 diabetes is thought to lead to hyperglycemia, with both environmental and complex genetic factors playing key roles. Although the primary lesion in Type 2 diabetes is unknown, a number of studies suggest that metabolic defects in the liver, skeletal muscle and fat, and pancreatic ${\beta}$-cells contribute to the disease. These metabolic abnormalities are characterized by the overproduction of hepatic glucose, impaired insulin secretion, and peripheral insulin resistance. In current pharmacological treatment of Type 2 diabetes, sulfonylurea (SU) drugs have mainly been used as oral hypoglycemic drugs to stimulate endogenous insulin secretion from ${\beta}$ cells. SU drugs, however, sometimes aggravate the disease by causing fatigue of the pancreatic ${\beta}$ cells, which leads to reduced drug efficacy after long-term treatment. This class of drugs also leads to enhanced obesity arising from the stimulation of endogenous insulin secretion in obese Type 2 diabetic patients, plus an increased incidence of SU-induced hypoglycemia. Since 1980, a major challenge has been made by us to develop a potential pharmacological therapy for the treatment of insulin resistance in peripheral tissues and/or suppression of abnormal hepatic glucose production in Type 2 diabetic patients. Such a drug would be expected to have fewer side effects and retain long-term efficacy.
Proceedings of the Korean Biophysical Society Conference
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2001.06a
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pp.47-47
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2001
Opening of $Ca^{2+}$ -channels represents the final common pathway for insulin secretion in pancreatic beta-cells and related cell lines. We investigated voltage-sensitive calcium channels (VSCCs) and insulin secretion in RINm5F, an insulinoma cell line derived from rat pancreatic beta-cells. Several types of VSCCs were identified in RINm5f cells: dihydropyridine-sensitive L-type, $\omega$-conotoxin GVIA-sensitive N-type, $\omega$-agatoxin IVA-sensitive P-type channels, and $\omega$-conotoxin MVIIC sensitive Q-type channels.(omitted)
Dayem, Ahmed Abdal;Lee, Soo Bin;Kim, Kyeongseok;Lim, Kyung Min;Jeon, Tak-il;Cho, Ssang-Goo
BMB Reports
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v.52
no.5
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pp.295-303
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2019
Breakthroughs in stem cell technology have contributed to disease modeling and drug screening via organoid technology. Organoid are defined as three-dimensional cellular aggregations derived from adult tissues or stem cells. They recapitulate the intricate pattern and functionality of the original tissue. Insulin is secreted mainly by the pancreatic ${\beta}$ cells. Large-scale production of insulin-secreting ${\beta}$ cells is crucial for diabetes therapy. Here, we provide a brief overview of organoids and focus on recent advances in protocols for the generation of pancreatic islet organoids from pancreatic tissue or pluripotent stem cells for insulin secretion. The feasibility and limitations of organoid cultures derived from stem cells for insulin production will be described. As the pancreas and gut share the same embryological origin and produce insulin, we will also discuss the possible application of gut organoids for diabetes therapy. Better understanding of the challenges associated with the current protocols for organoid culture facilitates development of scalable organoid cultures for applications in biomedicine.
The prevalence of type-2 diabetes increases remarkably in post-menopausal women, possibly because insulin secretion fails to compensate for the insulin resistance induced in various tissues by estrogen insufficiency. However, this has not been fully defined. Therefore, the present study investigated whether an ovariectomy (OVX) would increase insulin resistance and decrease the $\beta$-cell function and mass in female rats with and without a $90\%$ pancreatectomy (Px). Female rats aged 15 weeks were divided into four groups: 1) OVX + Px, 2) SOVX (sham operation of OVX) + Px, 3) OVX + SPx (sham operation of Px), and 4) SOVX + SPx, and given a $30\%$ fat diet for 8 weeks. At the end of the experimental period, the islet function and insulin resistance were determined using a hyperglycemic clamp and a euglycemic hyperinsulinemic clamp, respectively. The OVX only increased the body weight in the SPx rats, which was partially related to the food intake. Yet, the OVX did increase the peripheral insulin resistance, while the Px increased this resistance further. The OVX and Px both exacerbated the islet function, as measured by the insulin secretion pattern, while delaying and decreasing the first-phase insulin secretion. The OVX only decreased the proliferation of $\beta$-cells in the Px rats, while increasing apoptosis in both the Px and SPx rats. As a result, the OVX decreased the $\beta$-cell mass in the Px rats, but increased the mass in the SPx rats. In conclusion, an OVX was found to accelerate the development and progression of diabetes by increasing the insulin resistance and decreasing the $\beta$-cell mass. Therefore, menopause can be a risk factor for type-2 diabetes, mainly due to a deceased proliferation of $\beta$-cells.
This study was carried out to investigate the potential of Korean red pine (Pinus densiflora) inner bark extracts as an antidiabetic agent. The ethyl acetate soluble fraction of the bark extracts was chromatographed on a Sephadex LH-20 column to yield five compounds, which structures were elucidated by NMR spectroscopy. The isolated compounds were (+)-catehin, (-)-epicatechin, taxifolin, taxifolin-3'-O-${\beta}$-D-(+)-glucose and $\tilde{n}$-courmaric acid. The antidiabetic activity of the different fractions, including the crude extracts and isolated compounds, was evaluated by ${\beta}$-cells insulin secretion and glucose uptake in skeletal muscle cells. The insulin secretion was 128% for taxifolin at $25{\mu}g/mL$. However, the other samples had no effect on this test. For the glucose uptake activity assay, $1{\mu}M$ insulin and 2 mM metformin were used as controls. Both the crude extract and taxifolin showed relatively low activity values, but the other samples yielded glucose uptake values over 260%. ${\rho}$-courmaric acid showed the highest uptake (270%). The results confirmed that Korean red pine extracts may be used as a hypoglycemic agent.
Lee M. S.;Hossein M. S.;Lee C. K.;Kang S. K.;Lee B. C.;Hwang W. S.
Journal of Embryo Transfer
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v.20
no.1
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pp.71-77
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2005
To investigate the influence of relaxin and insulin on the ovarian steroid secretion of porcine granulosa cells, we used porcine granulosa cells partially luteinized in a primary culture and examined the production of progesterone and $17{\beta}-estradiol$. Porcine granulosa cells were cultured in the presence of serum for 48 h after attachment and subsequently in the absence of serum fur 24 h. To confirm the dose dependency of relaxin or insulin, various concentrations (10, 100, 1000 ng/ml) of relaxin or insulin were added in the medium for the last 24 h, respectively. To investigate the combinational effect of relaxin and insulin, 100 ng/ml relaxin and/or 100 ng/ml insulin were added in the medium for the last 24 h in the presence or absence of luteinizing hormone (100 ng/ml). The medium was collected and used for radioimmunoassay to measure the production of progesterone and $17{\beta}-estradiol$. Relaxin or insulin increased the production of progesterone by dose dependency, respectively while they had no effect of the production of $17{\beta}-estradiol$. Relaxin (100 ng/ml) and/or insulin (100 ng/ml) significantly increased the production of progesterone in the presence of luteinizing hormone while they had no effect of the production of $17{\beta}-estradiol$. In conclusion, relaxin and/or insulin increased the progesterone secretion of porcine granulosa-lutein cells in vitro while had no effect on the production of $17{\beta}-estradiol$ and had no synergism on the effects. The effects of relaxin and/or insulin on the production of progesterone were augmented by the presence of luteinizing hormone.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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