We investigated the hypoglycemic effect of formula containing Euonymus alatus (EA) and Mori Folium (MF) in multiple low dose (MLD) streptozotocin (STZ)-induced diabetic rats. In order to iduce hyperglycemic state 25 mg/kg of STZ was injected intraperitoneally for 5 consecutive days. SD rats were randomly divided into diabetic control and treatment groups. Treatment groups were administered with either 250 mg/kg of EA and 250 mg/kg of MF (E1Ml), or 500 mg/kg of EA mixed with same dose of MF (E2M2) for 3 weeks. Blood glucose levels and body weights were measured every 5th or 6th day. E1Ml and E2M2 both significantly reduced food intake, water intake, and fasting blood and urine glucose levels as compared to those in diabetic control group in a dose dependent manner. Body weight in diabetic control group was increased slightly after 3 weeks. Treatment group, however, showed gradual increase in body weights during 3 week-period. While plasma insulin levels of the diabetic control group were decreased to the level of 387$\pm$14 pg/ml from 534$\pm$36 pg/ml, those levels in E1Ml and E2M2-treated groups were both markedly increased by 13% and 26%, respectively. Urine glucose levels in E1Ml and E2M2-treated groups were also remarkably reduced by 17 and 26% compared to the levels of diabetic control group. While expression of membrane-bound glucose transporter-4 (GLUT-4) protein in skeletal muscle was reduced by 45% in diabetic control compared to the normal control, GLUT-4 protein expressions in E1Ml and E2M2-treated groups were augmented by 2 and 3.5 times compared to the diabetic control, respectively. Pancreatic HE staining experiments showed that E2M2-treated group revealed much less infiltrated mononuclear cells, indicating that E2M2 efficiently blocked insulitis induced by multiple low dose streptozotocin. Taken together, we conclude that formula containing EA and MF may prevent or delay the development of hyperglycemia through overexpression of GLUT-4 protein in skeletal muscle and prevention of insulitis.
[18F]Fluorodeoxyglucose (FDG) PET/CT imaging has been widely used in the diagnosis of malignant tumors. ATPase family AAA domain-containing protein 2 (ATAD2) plays important roles in tumor growth, invasion and metastasis. However, the relationship between [18F]FDG accumulation and ATAD2 expression remains largely unknown. This study aimed to investigate the correlation between ATAD2 expression and [18F]FDG uptake in lung adenocarcinoma (LUAD), and elucidate its underlying molecular mechanisms. The results showed that ATAD2 expression was positively correlated with maximum standardized uptake value ($SUV_{max}$), total lesion glycolysis (TLG), glucose transporter type 1 (GLUT1) expression and hexokinase2 (HK2) expression in LUAD tissues. In addition, ATAD2 knockdown significantly inhibited the proliferation, tumorigenicity, migration, [18F]FDG uptake and lactate production of LUAD cells, while, ATAD2 overexpression exhibited the opposite effects. Furthermore, ATAD2 modulated the glycometabolism of LUAD via AKT-GLUT1/HK2 pathway, as assessed using LY294002 (an inhibitor of PI3K/AKT pathway). In summary, to explore the correlation between ATAD2 expression and glycometabolism is expected to bring good news for anti-energy metabolism therapy of cancers.
Previous studies have shown that Aloe QDM complex, which is consisted of chromium (Cr), aloesin (ALS) and processed Aloe vera gel (PAG), exert antidiabetic activity in a high fat diet-induced mouse model of type 2 diabetes. In this study we examined the mechanism of the antidiabetic activity of the Aloe QDM complex. Rat myoblast cell line L6 cells were cultured in the presence of Cr, ALS, and PAG alone and in combinations, and then the capability of the cells to uptake glucose was examined using radiolabeled glucose. All of the 3 agents, Cr, ALS and PAG, exerted glucose uptake-enhancing activity in L6 cells. The most potent capability to uptake glucose was observed when L6 cells were cultured with the Aloe QDM complex. The activity of the Aloe QDM complex to enhance glucose uptake was prominent in conditions where existing insulin concentrations are low. We also examined the effects of the Aloe QDM complex on the plasma membrane expression of GLUT4 in L6 cells. The Aloe QDM complex increased the content of GLUT4 in the plasma membrane, while decreasing the content of GLUT4 in the light microsome. Taken together, these results show that the antidiabetic activity of the Aloe QDM complex is at least in part due to the stimulation of glucose uptake into the muscle cells, and this activity of the Aloe QDM complex is mediated through the enhancement of the translocation of GLUT4 into the plasma membrane.
Picrorhiza kurroa Royle ex Benth. (Scrophulariaceae) is a traditional Ayurvedic herb known as Kutki. It is used as a remedy for diabetes by tribes of North Eastern Himalayan region of India. Present study was conducted to explore the mechanism of antidiabetic activity of standardized aqueous extract of Picrorhiza kurroa (PkE). PkE (100 and 200 mg/kg/day) was orally administered to streptozotocin induced diabetic rats, for 14 consecutive days. Plasma insulin levels were measured and pancreas of rat was subjected to histopathological investigations. Glucose transporter type 4 (GLUT-4) protein content in the total membrane fractions of soleus muscle was estimated by Western blot analysis. Plasma insulin level was significantly increased along with concomitant increase in GLUT-4 content of total membrane fractions of soleus muscle of diabetic rats treated with extract. There was evidence of regeneration of ${\beta}$-cells of pancreatic islets of PkE treated group in histopathological examinations. PkE increased the insulin-mediated translocation of GLUT-4 from cytosol to plasma membrane or increased GLUT-4 expression, which in turn facilitated glucose uptake by skeletal muscles in diabetic rats.
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.
Lupeol은 pentacyclic triterpene의 일종으로 다양한 질병에 약리 효과가 있는 것으로 보고되어 있으나, lupeol이 포도당 흡수에 미치는 영향은 아직 보고된 바 없다. 본 연구에서 3T3-L1 지방세포에서 포도당 흡수에 대한 lupeol의 효과를 조사하였다. 그 결과, Lupeol은 3T3-L1 지방세포에서 GLUT4를 원형질막으로 이동시켜 포도당 흡수를 촉진하였으며, 이는 PI3K/AKT 및 AMPK 경로의 활성화와 관련되어 있었다. PI3K/AKT 경로에서 lupeol은 PI3K를 활성화시키는 insulin receptor substrate 1의 인산화와 AKT의 인산화를 촉진하지만 비정형 단백질 키나아제 C isoforms ζ 및 λ의 인산화는 촉진하지 않았다. 반면, lupeol은 5 'AMP-activated protein kinase의 인산화를 촉진하였고, Lupeol의 의한 AMPK의 활성화는 원형질막-GLUT4의 발현과 세포내 포도당 흡수를 증가시키는 것으로 확인되었다. 3T3-L1 지방세포에서 lupeol에 의한 포도당 흡수 효과는 PI3K 억제제인 wortmannin 및 AMPK 억제제인 Compound C에 의해 억제됨을 통해 확인하였다. 본 연구 결과는 lupeol이 3T3-L1 지방세포에서 PI3K/AKT 및 AMPK 경로를 통해 원형질막 GLUT4의 발현을 자극함으로써 인슐린 감수성을 증가시켜 포도당 흡수를 촉진할 수 있음을 제시하고 있다.
This study was conducted to investigate the effects of Chinese medicine granule (CMG, including Cortex Phellodendron, Atractylodes Rhizome, Agastache Rugosa and Gypsum Fibrosum) on absorption and transport of glucose in porcine small intestinal brush border membrane vesicles (BBMVs) under heat stress. Forty-eight 2-month-old Chinese experimental barrows were screened according to weight and litter origin, and then allotted to three groups and treated as follows: Normal temperature control group (NTCG; $23^{\circ}C$), high temperature control group (HTCG; $26^{\circ}C$ for 19 h, $40^{\circ}C$ for 5 h); Chinese medicine granule anti-stress group (CMGG; $26^{\circ}C$ for 19 h, $40^{\circ}C$ for 5 h) (n = 16 per group). The results showed that high temperature treatment decreased (p<0.05) the growth performance and intestinal glucose absorption but there was no change (p>0.05) in the expression of SGLT1 and GLUT2 genes in the small intestine of pigs compared with the NTCG. Dietary supplementation with CMG improved the growth performance, and increased the activity of disaccharidases in duodenum and jejunum of heat stressed pigs (p<0.05). CMG treatment increased (p<0.05) the protein levels of SGLT1 and GLUT2 in the small intestine, and up-regulated (p<0.05) the expression of SGLT1 and GLUT2 genes in the duodenum and jejunum but without changing (p>0.05) them in the ileum compared with the HTCG. These results indicated that CMG treatment significantly improved porcine growth performance, and increased intestinal glucose absorption and transport by BBMVs under heat stress, in addition to up-regulating the expression of SGLT1 and GLUT2 genes in porcine duodenum and jejunum.
Background: The biological actions of various ginseng extracts have been studied for treating obesity and diabetes mellitus. However, few studies have evaluated the effects of fermented Korean Red Ginseng (Panax ginseng Meyer) on metabolic syndrome. The present study evaluated the antiobesity and antidiabetic effects of fermented red ginseng (FRG) on old-aged, obese, leptin-deficient (B6.V-Lepob, "ob/ob") mice. Methods: The animals were divided into three groups and given water containing 0%, 0.5%, and 1.0% FRG for 16 wk. The effect of FRG on ob/ob mice was determined by measuring changes in body weight, levels of blood glucose, serum contents of triglycerides, total cholesterol and free fatty acids, messenger RNA (mRNA) expressions of key factors associated with insulin action, such as insulin receptor (IR), lipoprotein lipase (LPL), glucose transporter 1 and 4 (GLUT1 and GLUT4), peroxisome proliferators-activated receptor gamma ($PPAR-{\gamma}$), and phosphoenolpyruvate carboxykinase (PEPCK) in the liver and in muscle, and histology of the liver and pancreas. Results: FRG-treated mice had decreased body weight and blood glucose levels compared with control ob/ob mice. However, anti-obesity effect of FRG was not evident rather than hypoglycemic effect in old aged ob/ob mice. The hyperlipidemia in control group was attenuated in FRG-treated ob/ob mice. The mRNA expressions of IR, LPL, GLUT1, GLUT4, $PPAR-{\gamma}$, and PEPCK in the liver and in muscle were increased in the FRG-treated groups compared with the control group. Conclusion: These results suggest that FRG may play a vital role in improving insulin sensitivity relative to reducing body weight in old-aged ob/ob mice.
제 2형 당뇨병은 고혈당을 특징으로 하는 만성 대사성 질환으로 인슐린 민감성및 저항성을 개선하여 세포속으로 포도당 흡수를 촉진시킴으로서 완화될 수 있다. 본 연구는 triterpenoid 화합물인 betulinic acid가 3T3-L1 지방세포에서 인슐린 신호전달체계를 개선하여 포도당 흡수를 촉진시키는지를 조사하고 그 작용기전을 규명하였다. Betulinic acid는 3T3-L1 지방세포에서 농도의존적으로 포도당 흡수를 유의하게 증가시켰으며, 이는 PM-GLUT4의 발현 증가와 관련이 있음을 관찰하였다. Betulinic acid는 인슐린 신호전달 경로에서 PI3K의 활성화 및 IRS-1tyr, Akt의 인산화를 대조군에 비해 유의하게 증가시켰다. 또한 AMPK의 활성화를 나타내는 pAMPK와 AMPK 하위인자인 pACC의 수준을 유의하게 증가시켰다. Betulinic acid에 의한 PI3K 및 AMPK 경로의 활성화를 증명하기 위해, PI3K 억제제(Wortmannin)와 AMPK의 억제제(Compound C)를 사용하여 이들 처리에 의한 포도당 흡수능과 PM-GLUT4의 발현을 측정한 결과 이들의 발현이 유의하게 저해되었다. 본 연구에서 betulinic acid는 3T3-L1 지방세포에서 PI3K 및 AMPK 경로의 활성화를 통해 세포막으로 포도당 수송체인 GLUT4 전위를 촉진시키고 포도당 흡수를 증가시킬 수 있음을 나타내었다. 이러한 결과는 betulinic acid가 인슐린 민감성을 증진시키고 고혈당을 완화하는데 도움이 될 수 있음을 시사한다.
알츠하이머 질환은 신경퇴행성질환으로 노령인구에서 뿐만 아니라 $30{\sim}60$세 사이에서도 상염색체성우성형으로 발생하여 사회문제로 대두되고 있으며 발병기전도 명확하게 규명되지 않은 상태이다. 따라서 이 연구에서는 hAPP695sw 돌연변이를 neuron-specific enolase (NSE) 유전자의 프로모터 조절 하에 연결시킨 융합 유전자(pNSE/APP695sw fusion gene)를 과 발현시킨 알츠하이머 질환 모델생쥐를 대상으로 16주간 지구성 운동에 따른 알츠하이머 질환 모델생쥐의 인지능력의 변화와 주병변인 $A{\beta}-42$ 단백질과 함께 GLUT-1, BDNF, HSP-70 단백질의 발현량을 분석하였다. 그 결과 지구성 운동은 APPsw 알츠하이머 질환 모델생쥐의 인지능력을 개선시키는데 긍정적인 영향을 미친 것으로 나타났으며 이러한 인지능력의 개선은 알츠하이머 질환의 주 병변인 뇌의 $A{\beta}-42$ 감소뿐만 아니라 BDNF, GLUT-1과 HSP-70 단백질의 발현 증가와 관련이 있음을 확인하였다. 따라서 지구성 운동은 약물 처치 이외에 알츠하이머 질환을 예방하거나 지연시킬 수 있는 전략적인 방법으로 활용할 수 있음을 알 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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