Objectives: Evidences suggests that Ginkgo biloba, a widely used traditional medicine, shows a hypoglycemic effect. Thus, we investigatd the effect of G. biloba extract (GB) on glucose uptake in L6 rat skeletal muscle cells. Method : Effect of GB on glucose uptake and phosphatidylinositol (PI) 3-kinase activity were assessed using Glucose uptake assay and PI 3-kinase assay, respectively. Also, AMP-activated protein kinase (AMPK), p38 mitogen activated protein kinase (p38 MAPK) expression were identified by Western blot. Results : Glucose uptake assay revealed that GB increased glucose uptake about 2.5-fold compared to thecontrol. GB stimulated the activity of PI 3-kinase which is a major switch element on the glucose uptake pathway. About a 6.5-fold increase in activity of PI 3-kinase was observed with GB. We then assessed the activity of AMPK, another regulatory molecule on the glucose uptake pathway. The result was that GB increased the phosphorylation level of both AMPK ${\alpha}$l and ${\alpha}$2. The activity of p38 MAPK, a downstream mediator of AMPK, was also increased by CB. Conclusion : These results suggest that GB may stimulate glucose uptake through both PI 3-kinase and AMPK mediated pathways in L6 skeletal muscle cells thereby contributing to glucose homeostasis.
Streptozotocin을 소량씩 반복투여한 2주후의 혈당과 혈중 인슐린치는 $172{\pm}43.9mg$/dl 및 $20.5{\pm}6.0{\mu}IU$/ml로 대 조군의 $108{\pm}16.2mg$/dl 및 $43.0{\pm}11.4{\mu}IU$/ml와 비교해 볼때 고혈당, 저인슐린 혈중의 당뇨병 소견을 나타내었다. 이와같은 당뇨 흰쥐(IDDM 모텔) 골격근의 당섭취는 대조군에 비하여 2/3수준으로 감소하였으며 당섭취에 대한 인슐린에 대한 예민도와 반응도 모두 감소하는 결과로 나타났다. 운동부하로 인한 당뇨병군의 당섭취의 변화는 현저하여 안정군의 그것과 비교해 볼때 basal level의 당섭취 증가는 물론 인슐린에 대한 예민도와 반응도도 향상되는 결과였다. 위의 결과로 보아 streptozotocin으로 유도한 당뇨흰쥐 골격근은 당섭취 감소와 인슐린에 대한 저항성을 나타내었으나 이는 운동부하로 상당한 수준으로 회복되었다.
The maintenance of normal blood glucose levels at rest and during exercise is critical. The maintenance of blood glucose homeostasis depends on the coordination and integration of several physiological systems, including the sympathetic nervous system and the endocrine system. During prolonged exercise increased demand for glucose by contracting muscle causes to increase glucose uptake to working skeletal muscle. Increase in glucose uptake by working skeletal muscle during prolonged exercise is due to an increase in the translocation of insulin and contraction sensitive glucose transporter-4 (GLUT4) proteins to the plasma membrane. However, normal blood glucose level can be maintained by the augmentation of glucose production and release through the stimulation of liver glycogen breakdown, and the stimulation of the synthesis of glucose from other substances, and by the mobilization of other fuels that may serve as alternatives. Both feedback and feedforward mechanisms allow glycemia to be controlled during exercise. This review focuses on factors that control blood glucose homeostasis during prolonged exercise.
연령에 따른 내당능의 감소 발생여부를 Sprague-Dawley종 흰쥐 수컷을 실험동물로 하여 연구한 결과는 다음과 같다. 연령에 따른 몸무게 변화는 1개월에서 2개월 사이에는 급격한 증가를 보였으며 2개월에서 4개월까지는 완만한 증가를 그 후 8개월까지는 미미하였다. 절식상태에서 혈당량(mg/dl)은 성장기군에서 $92{\pm}8.9$였으며 성숙기군에서는 $106{\pm}13.6$으로 성장기군에 비해 높았으며 인슐린 농도 또한 성숙기군에서 높았다. 체중 100mg당 180mg의 당을 부하한 내당능 검사에서도 성숙기군에서는 성장기군에 비해 당내성의 감소현상을 나타내었다. 당부하 검사시 동시에 측정한 혈장 인슐린 농도는 첫 30분에는 성장기군에서 높았으나, 120분에는 성숙기군에서 높은 값을 나타내었다. Soleus근의 당 섭취능은 성숙기군에서 성장기군보다 낮았으나 통계적으로 유의한 차이는 없었다. 인슐린 첨가에 의한 당 섭취능의 변화양상은 성숙기군과 성장기군 사이에 특별한 차이를 발견할 수 없었다.
The purpose of this study was to investigate the effects of n-3 polyunsaturated fatty acids(PUFA) on glucose and lipids metabolism in high-fat diet rate. Rats were randomly assigned to normal, high-fat with n-3 PUFA and high-fat dietary groups. Experiments were carried out after 5 weeks feeding with prescriptive diets following 7 hrs fasting. Body weight gains tended to be higher in high-fat fed rats than normal. Blood glucose was increased (p<0.05) by high-fat diet compared with normal diet, and decreaseed (p<0.05) to normal level by n-3 PUFA. Plasma insulin level was significcantly higher (p<0.01) in high-fat diet rats than that of normal-diet rats, and also decreased (p<0.01) by n-3 PUFA. Glucose up take of soleus muscle in vitro was decreased markedly in high-fat fed rats than normal diet rats at 0, 1, 10, and 100nM insulin concentration. Therefore insulin sensitivity and responsiveness were decreased by high-fat diet. Omega-3 PUFA made a recover(p<0.01) insulin sensitivity to almost normal level, and improved (p<0.05) insulin responsiveness in some extent. In conclusion, the results suggest that metabolic disorder of glucose and insulin resistance of skeletal muscle are caused by high-fat diet and n-3 PUFA can ameliorate metabolic disorder and insulin resistance.
Eucommia ulmoides (Duchung) is commonly used for treatment of diabetes in Korean traditional medicine. However, the exact mechanism of its anti-diabetic effect has not yet been fully elucidated. In this study, the effect of E. ulmoides extract on glucose uptake was investigated in L6 rat skeletal muscle cells. E. ulmoides extract stimulated the activity of phosphatidylinositol (PI) 3-kinase that is a major regulatory molecule in glucose uptake pathway. Protein kinase B (PKB) and protein kinase C-${\xi}$ (PKC-${\xi}$), downstream mediators of PI 3-kinase, were also activated by E. ulmoides extract. We assessed the activity of AMP-activated protein kinase (AMPK), another regulatory molecule in glucose uptake pathway. Phosphorylation level of AMPK did not change with treatment of E. ulmoides extract. Phosphorylations of p38 mitogen activated protein kinase (p38 MAPK) and acetyl-CoA carboxylase (ACC), downstream mediators of AMPK, were not significantly different. Taken together, our results suggest that E. ulmoides may stimulate glucose uptake through PI 3-kinase but not AMPK in L6 skeletal muscle cells.
본 연구는 2주간의 지구성 운동과 ginsenoside $Rb_1$이 쥐골격근의 AMPK insulin signaling($tAMPK{\alpha}$, $pAMPK{\alpha}$$Thr^{172}$)과 PI3K insulin signaling pathway(pIRS-1 $Tyr^{612}$, PI3K $p^{85}$, pAkt $Ser^{473}$) 발현 및 glucose uptake에 미치는 영향을 분석하였다. 골격근내 glucose uptake에서는 비교집단과 비교하여 운동집단(59.4%), $Rb_1$집단(70.5%) $Rb_1/Ex$집단(58.6%)에서 유의하게 증가하였다. 2주간의 지구성 운동과 ginsenoside $Rb_1$이 AMPK insulin signaling pathway에 미치는 효과를 조사한 결과 비교집단에 비해 $AMPK{\alpha}$(Ex, 28.6%; $Rb_1$, 28.5%; $Rb_1/Ex$, 29.8%), $pAMPK{\alpha}$$Thr^{172}$(Ex, 35.1%; $Rb_1$, 35.3%; $Rb_1/Ex$, 30.9%)의 발현이 유의하게 증가한 것을 알 수 있었다. 2주간의 지구성 운동과 ginsenoside $Rb_1$이 PI3K insulin signaling pathway에 미치는 효과를 알아본 결과 비교집단과 비교하여 IRS-1, PI3K $p^{85}$에서는 유의한 차이가 없었으나 pAkt $Ser^{473}$은 $Rb_1$ 집단에서 유의하게 증가한 것을 알 수 있었다. 이상의 결과를 종합해 볼 때, ginsenoside $Rb_1$은 운동과 더불어 근육 세포내 AMPK의 활성화와 근육 내 glucose uptake를 증가시켜 제2형 당뇨병 예방과 치료에 효과가 있을 것으로 생각된다. 그러나 본 연구의 결과로 PI3K insulin signaling pathway의 항당뇨 효과는 설명하기는 부족하다고 판단되며 추후 본 연구의 결과를 기초로 ginsenoside $Rb_1$의 농도, 처치시간, 처치방법을 고려한 후속 연구가 필요할 것으로 생각된다.
Park, So Yeon;Kim, Min Hye;Ahn, Joung Hoon;Lee, Su Jin;Lee, Jong Ho;Eum, Won Sik;Choi, Soo Young;Kwon, Hyeok Yil
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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제18권3호
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pp.255-261
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2014
Essential fatty acid (EFA) is known to be required for the body to function normally and healthily. However, the effect of EFA on glucose uptake in skeletal muscle has not yet been fully investigated. In this study, we examined the effect of two EFAs, linoleic acid (LA) and ${\alpha}$-linolenic acid (ALA), on glucose uptake of C2C12 skeletal muscle cells and investigated the mechanism underlying the stimulatory effect of polyunsaturated EFAs in comparison with monounsaturated oleic acid (OA). In palmitic acid (PA)-induced insulin resistant cells, the co-treatment of EFAs and OA with PA almost restored the PA-induced decrease in the basal and insulin-stimulated 2-NBDG (fluorescent D-glucose analogue) uptake, respectively. Two EFAs and OA significantly protected PA-induced suppression of insulin signaling, respectively, which was confirmed by the increased levels of Akt phosphorylation and serine/threonine kinases ($PKC{\theta}$ and JNK) dephosphorylation in the western blot analysis. In PA-untreated, control cells, the treatment of $500{\mu}M$ EFA significantly stimulated 2-NBDG uptake, whereas OA did not. Phosphorylation of AMP-activated protein kinase (AMPK) and one of its downstream molecules, acetyl-CoA carboxylase (ACC) was markedly induced by EFA, but not OA. In addition, EFA-stimulated 2-NBDG uptake was significantly inhibited by the pre-treatment of a specific AMPK inhibitor, adenine 9-${\beta}$-D-arabinofuranoside (araA). These data suggest that the restoration of suppressed insulin signaling at PA-induced insulin resistant condition and AMPK activation are involved at least in the stimulatory effect of EFA on glucose uptake in C2C12 skeletal muscle cells.
Objectives: The aim of this study was to evaluate the effects of Hwanggi-tang on glucose digestion, uptake, and metabolism in murine C2C12 myotubes. Methods: Hwanggi-tang was prepared according to the Dong-ui-bo-gam (≪東醫寶鑑≫) prescription by 70% ethanol extraction. The effect on glucose digestion was examined by determining the inhibitory effect of Hwanggi-tang on α-glucosidase activity. We also compared and verified the gene and protein expression of genes related to glucose uptake in C2C12 myotubes treated with Hwanggi-tang or insulin. Glucose metabolism was assessed by the expression levels of associated enzymes. Results: Hwanggi-tang caused a dose-dependent inhibition of α-glucosidase activity, induced glucose uptake by activation of the PI3K/Akt/mTOR pathway in the insulin signaling pathway, and promoted glucose oxidation and β-oxidation. Conclusions: Hwanggi-tang exerts an anti-diabetic effect on murine myotubes by inhibiting glucose digestion and inducing glucose uptake and consumption.
Recent studies have indicated that $\beta$-cell dysfunction and insulin resistance are important factors in the development of type 2 diabetes. The present study investigated the effect of extracts from different parts of white, Taegeuk, and red ginseng root on insulin-stimulated glucose uptake in muscle cells and proliferation of $\beta$-cells. Extracts of the fine roots of Taegeuk ginseng significantly enhanced glucose uptake compared with the control. White ginseng lateral root extracts enhanced insulin-induced glucose uptake. Proliferation of $\beta$-cells was significantly increased by Taegeuk ginseng main and lateral root extracts and by red ginseng lateral and fine root extracts. In conclusion, different root parts of white, Taegeuk, and red ginseng differentially affect glucose uptake and pancreatic $\beta$-cell proliferation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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