Brown seaweeds have been shown to decrease blood glucose levels and improve insulin sensitivity previously. In this study, we investigated the effect of fucoidan, a complex polysaccharide derived from brown seaweeds, on glucose uptake to improve insulin resistance, and examined its mechanism of action in 3T3-L1 adipocytes. We observed that fucoidan significantly increased glucose uptake and it was related to an increased expression of plasma membrane-glucose transporter 4 (PM-GLUT4) in 3T3-L1 adipocytes. Fucoidan treatment increased the activation of phosphatidylinositol-3-kinase (PI3K) and the phosphorylation of insulin receptor substrate 1 (IRS1tyr) compared with that of the control cells. Fucoidan also promoted the phosphorylation of Akt and protein kinase C (PKC)-λ/ζ compared to that of the control cells. Moreover, fucoidan significantly upregulated acetyl-CoA-carboxylase (ACC) and adenosine monophosphate - activated protein kinase (AMPK) phosphorylation. As a result, translocation of GLUT4 was significantly enhanced in 3T3-L1 adipocytes, which significantly promoted glucose uptake via the PI3K/AMPK pathways. The elevation of glucose uptake by fucoidan was blocked by inhibitor of PI3K and inhibitor of AMPK in 3T3-L1 adipocytes. These findings indicate that fucoidan might ameliorate glucose uptake through GLUT4 translocation to the plasma membrane by activating the PI3K/Akt and AMPK pathways in 3T3-L1 adipocytes. Fucoidan is thought to be of high material value to diabetes treatments and functional foods.
Far-infrared rays (FIR) are known to have various effects on atoms and molecular structures within cells owing to their radiation and vibration frequencies. The present study examined the effects of FIR on gene expression related to glucose transport through microarray analysis in rat skeletal muscle cells, as well as on mitochondrial biogenesis, at high and low glucose conditions. FIR were emitted from a bio-active material coated fabric (BMCF). L6 cells were treated with 30% BMCF for 24 h in medium containing 25 or 5.5 mM glucose, and changes in the expression of glucose transporter genes were determined. The expression of GLUT3 (Slc2a3) increased 2.0-fold (p < 0.05) under 5.5 mM glucose and 30% BMCF. In addition, mitochondrial oxygen consumption and membrane potential (ΔΨm) increased 1.5- and 3.4-fold (p < 0.05 and p < 0.001), respectively, but no significant change in expression of Pgc-1a, a regulator of mitochondrial biogenesis, was observed in 24 h. To analyze the relationship between GLUT3 expression and mitochondrial biogenesis under FIR, GLUT3 was down-modulated by siRNA for 72 h. As a result, the ΔΨm of the GLUT3 siRNA-treated cells increased 3.0-fold (p < 0.001), whereas that of the control group increased 4.6-fold (p < 0.001). Moreover, Pgc-1a expression increased upon 30% BMCF treatment for 72 h; an effect that was more pronounced in the presence of GLUT3. These results suggest that FIR may hold therapeutic potential for improving glucose metabolism and mitochondrial function in metabolic diseases associated with insufficient glucose supply, such as type 2 diabetes.
Purpose: This study was carried out to investigate the effect of amaranth seed extracts on glycemic regulation in HepG2 cells. The 80% ethanol extracts of amaranth seeds were used to evaluate α-amylase and α-glucosidase activities, cell viability, glucose uptake and messenger RNA (mRNA) expression levels of acetyl-CoA carboxylase (ACC), glucose transporter (GLUT)-2, GLUT-4, insulin receptor substrate (IRS)-1 and IRS-2. Methods: The samples were prepared and divided into 4 groups, including germinated black amaranth (GBA), black amaranth (BA), germinated yellow amaranth (GYA) and yellow amaranth (YA). Glucose hydrolytic enzyme, α-amylase and α-glucosidase activities were examined using a proper protocol. In addition, cell viability was measured by MTT assay. Glucose uptake in cells was measured using an assay kit. The mRNA expression levels of ACC, GLUT-2, GLUT-4, IRS-1 and IRS-2 were measured by reverse transcription polymerase chain reaction. Results: The inhibitory activities of α-amylase and α-glucosidase were highly observed in GBA, followed by BA, GYA and YA. Similar results were observed for glucose. The GBA effect was similar compared to the positive control group. The mRNA expression levels of ACC, GLUT-2, GLUT-4, IRS-1, and IRS-2 were significantly increased. The potential hypoglycemic effects of amaranth seed extracts were observed due to the increase in glucose metabolic enzyme activity, and glucose uptake was mediated through the upregulation of ACC, GLUT-2, GLUT-4, IRS-1, and IRS-2 expression levels. Conclusion: Our findings suggest that the amaranth seed is a potential candidate to prevent a diabetes. The present study demonstrated the possibility of using amaranth seeds, especially GBA and BA for glycemic control.
Pereira, Karuza Maria Alves;Feitosa, Sthefane Gomes;Lima, Ana Thayssa Tomaz;Luna, Ealber Carvalho Macedo;Cavalcante, Roberta Barroso;Lima, Kenio Costa de;Chaves, Filipe Nobre;Costa, Fabio Wildson Gurgel
Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
/
v.17
no.1
/
pp.147-151
/
2016
Oral squamous cell carcinoma (OSCC) is the most common malignancy of the oral cavity and some of these have been documented in association or preceded by oral epithelial dysplasia (OED). Aggressive cancers with fast growth have demonstrated overexpression of some glucose transporters (GLUTs). Thus, the aim of this study was to analyze the immunohistochemical expression of the glucose transporter, GLUT-1, in OEDs and OSCCs, seeking to better elucidate the biological behavior of neoplasias. Fifteen cases were selected this research of both lesions. Five areas were analyzed from each case by counting the percentage of positive cells at 400x magnification. Immunoreactivity of GLUT-1 was observed in 100% of the samples ranging from 54.2% to 86.2% for the OSCC and 73.9% to 97.4% for the OED. Statistical test revealed that there was greater overexpression of GLUT-1 in OED than the OSCC (p=0.01). It is believed the high expression of GLUT-1 may reflect the involvement of GLUT-1 in early stages of oral carcinogenesis.
Glucose transport 1 (GLUT-1) deficiency is a rare syndrome caused by mutations in the glucose transporter 1 gene (SLC2A1) and is characterized by early-onset intractable epilepsy, delayed development, and movement disorder. De novo mutations and several hot spots in N34, G91, R126, R153, and R333 of exons 2, 3, 4, and 8 of SLC2A1 are associated with this condition. Seizures, one of the main clinical features of GLUT-1 deficiency, usually develop during infancy. Most patients experience brief and subtle myoclonic jerk and focal seizures that evolve into a mixture of different types of seizures, such as generalized tonic-clonic, absence, myoclonic, and complex partial seizures. Here, we describe the case of a patient with GLUT-1 deficiency who developed infantile spasms and showed delayed development at 6 months of age. She had intractable epilepsy despite receiving aggressive antiepileptic drug therapy, and underwent a metabolic workup. Cerebrospinal fluid (CSF) examination showed CSF-glucose-to-blood-glucose ratio of 0.38, with a normal lactate level. Bidirectional sequencing of SLC2A1 identified a missense mutation (c.1198C>T) at codon 400 (p.Arg400Cys) of exon 9.
To develop a ginseng product possessing an efficacy for diabetes, ginseng radix ethanol extract was treated with pectinase and obtained the GINST. In the present study, we evaluate the beneficial effect of GINST on high fat diet (HFD)-induced hyperglycemia and hyperlipidemia and action mechanism(s) in ICR mice. The mice were randomly divided into five groups: regular diet group (RD), high fat diet group (HFD), HFD plus GINST at 75 mg/kg (GINST75), 150 mg/kg (GINST150), and 300 mg/kg (GINST300). Oral glucose tolerance test reveals that GINST improves the glucose tolerance after glucose challenge. Fasting plasma glucose and insulin levels were decreased by 4.3% and 4.2% in GINST75, 10.9% and 20.0% in GINST150, and 19.6% and 20.9% in GINST300 compared to those in HFD control group. Insulin resistance indices were also markedly decreased by 8.2% in GINST75, 28.7% in GINST150, and 36.4% in GINST300, compared to the HFD control group. Plasma triglyceride, total cholesterol and non-esterified fatty acid levels in the GINST300 group were decreased by 13.5%, 22.7% and 24.1%, respectively, compared to those in HFD control group. Enlarged adipocytes of HFD control group were markedly decreased in GINST-treated groups, and shrunken islets of HFD control mice were brought back to near normal shape in GINST300 group. Furthermore, GINST enhanced phosphorylation of AMP-activated protein kinase (AMPK) and glucose transporter 4 (GLUT4). In summary, GINST prevents HFD-induced hyperglycemia and hyperlipidemia through reducing insulin resistance via activating AMPK-GLUT4 pathways, and could be a potential therapeutic agent for type 2 diabetes.
Objectives : The purpose of this study was to investigate inhibitory effects of steamed Polygonatum odoratum extract (POE) on insulin resistance in rat skeletal muscle cells, L6 cells.Methods : Polygonatum odoratum (P. odoratum) extract was extracted with ethyl acetate. Activity of α-glucosidase in POE was measured for blood glucose regulation. MTT assay was examined for cell toxicity. Western blot analysis for measurement of adiponectine, peroxisome proliferator-activated receptorγ (PPARγ), insulin receptor substrate (IRS), glucose transporter 4 (Glut-4) and phosphorylation of serine/threonine-specific protein kinase (Akt) expressions were performed. Akt signaling pathway were analyzed with LY294002, which is a specific PI3K/Akt inhibitor.Results : The results revealed that POE inhibited α-glucosidase activity. Treatment of POE in L6 cells inhibited the differentiation of L6 cells compared to those of vehicl control. Additionally, protein expressions of adiponectine, PPARγ, IRS and Glut-4 were significantly regulated compared to those of vehicle control (p < 0.05), respectively. Futhermore, phosphorylation of Akt was increased in L6 cells treated with POE compared to that of vehicle control (p < 0.05). pAkt expression was significantly accentuated with Akt inhibitor (LY294002).Conclusions : These results suggest that POE may have potential as a natural agent for prevention/improvement of diabetes, especially, regulation of blood glucose. Therefore, further additional study should be conducted to elucidate in depth the pharmaceutical efficacy of these.
Glucose is the main energy source for mammalian cells and its absorption is co-mediated by two different families of glucose transporters, sodium/glucose co-transporters (SGLTs) and facilitative glucose transporters (GLUTs). Here, we report the cloning and tissue distribution of porcine GLUT2. The GLUT2 was cloned by RACE and its cDNA was 2,051 bp long (GenBank accession no. EF140874). An AAATAA consensus sequence at nucleotide positions 1936-1941 was located upstream of the poly $(A)^+$ tail. Open reading frame analysis suggested that porcine GLUT2 contained 524 amino acids, with molecular weight of 57 kDa. The amino acid sequence of porcine GLUT2 was 87% and 79.4% identical with human and mouse GLUT2, respectively. GLUT2 mRNA was detected at highest level in porcine liver, at moderate levels in the small intestine and kidney, and at low levels in the brain, lung, muscle and heart. In the small intestine, the highest level was in the jejunum. In conclusion, the mRNA expression of GLUT2 was not only differentially regulated by age, but also differentially distributed along the small intestine of piglets, which may be related to availability of different intestinal luminal substrate concentrations resulting from different food sources and digestibility.
Yuan, Hai Dan;Quan, Hai Yan;Jung, Mi-Song;Kim, Su-Jung;Huang, Bo;Kim, Do-Yeon;Chung, Sung-Hyun
Journal of Ginseng Research
/
v.35
no.3
/
pp.308-314
/
2011
In the present study, we investigate anti-diabetic effect of pectinase-processed ginseng radix (GINST) in high fat diet-fed ICR mice. The ICR mice were divided into three groups: regular diet group, high fat diet control group (HFD), and GINSTtreated group. To induce hyperglycemia, mice were fed a high fat diet for 10 weeks, and mice were administered with 300 mg/kg of GINST once a day for 5 weeks. Oral glucose tolerance test revealed that GINST improved glucose tolerance after glucose challenge. Compared to the HFD control group, fasting blood glucose and insulin levels were decreased by 57.8% (p<0.05) and 30.9% (p<0.01) in GINST-treated group, respectively. With decreased plasma glucose and insulin levels, the insulin resistance index of the GINST-treated group was reduced by 68.1% (p<0.01) compared to the HFD control group. Pancreas of GINST-treated mice preserved a morphological integrity of islets and consequently having more insulin contents. In addition, GINST up-regulated the levels of phosphorylated AMP-activated protein kinase (AMPK) and its target molecule, glucose transporter 4 (GLUT4) protein expression in the skeletal muscle. Our results suggest that GINST ameliorates a hyperglycemia through activation of AMPK/GLUT4 signaling pathway, and has a therapeutic potential for type 2 diabetes.
Type 2 diabetes occurs when there is an abnormality in the tissue's ability to absorb glucose. Glucose uptake and metabolism by insulin are the basic mechanisms that maintain blood sugar. Glucose uptake goes through various signaling steps initiated by the binding of insulin to receptors on the cell surface. In line with the foregoing, the purpose of this study was to investigate the effect of 2,7-phloroglucinol-6,6-bieckol (PHB), an active compound isolated from Ecklonia cava, on glucose uptake in 3T3-L1 adipocytes. Notably, PHB increased glucose uptake in a dose-dependent manner owing to the enhanced glucose transporter type 4 (GLUT4) expression in the plasma membrane of 3T3-L1 adipocytes. These effects of PHB were attributed to the phosphorylation of insulin receptor substrate-1 and protein kinase B (PKB or AKT), as well as to the phosphoinositide 3-kinase (PI3K) activation in the insulin signaling pathway. PHB also stimulated 5' AMP-activated protein kinase (AMPK) phosphorylation and activation. The phosphorylation and activation of the PI3K/AKT and AMPK pathways by PHB were identified using wortmannin (a PI3K inhibitor) and compound C (an AMPK inhibitor). In this study, we showed that PHB can increase glucose uptake in 3T3-L1 adipocytes by promoting GLUT4 translocation to the plasma membrane via the PI3K and AMPK pathways. The results indicate that PHB may help improve insulin sensitivity.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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