Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Sự tích tụ 3-deoxyglucosone trong mô ruột làm giảm bài tiết GLP-1 và ảnh hưởng đến insulin ở chuột
Tóm tắt
Những phát hiện gần đây của chúng tôi hỗ trợ ý tưởng rằng 3-deoxyglucosone (3DG), một thành phần trong chế độ ăn uống, đã được đề xuất là yếu tố độc lập cho sự phát triển của tiền đái tháo đường. Sự tiết peptide giống glucagon-1 (GLP-1) được cho là bị suy giảm ở bệnh đái tháo đường type 2 (T2DM) và trong các tình trạng liên quan đến tăng glucose huyết. Vì sinh khả dụng đường uống của 3DG thấp đã được chỉ ra trong một nghiên cứu đơn liều, trong nghiên cứu này, chúng tôi đã kiểm tra xem 3DG có khả năng tích tụ trong mô ruột của chuột sau 2 tuần điều trị 3DG hay không, và tác động của điều trị 3DG đến sự bài tiết GLP-1 và dung nạp glucose. Chuột được cho ăn qua sonde dạ dày trong 2 tuần. Chúng tôi đã đo lượng 3DG trong mô ruột (bằng HPLC), nồng độ plasma tổng GLP-1 (bằng ELISA), insulin và glucagon (cả hai bằng radioimmunoassay) và nồng độ glucose trong máu. Các biểu hiện của các tiểu đơn vị thụ thể ngọt (TAS1R2, TAS1R3) và phân tử hạ nguồn TRPM5 trong mô tá tràng và đại tràng của chuột được định lượng bằng WB. Chúng tôi đã kiểm tra sự bài tiết GLP-1 trong các tế bào nội tiết đường ruột STC-1 khi tiếp xúc với 3DG. Điều trị 3DG trong 2 tuần làm tăng nồng độ 3DG trong mô ruột, nồng độ glucose huyết lúc đói, và giảm nồng độ GLP-1 và insulin trong plasma lúc đói cũng như 15 và 180 phút sau khi nạp glucose, cùng với sự gia tăng nồng độ glucagon trong plasma. Các biểu hiện của TAS1R2, TAS1R3 và TRPM5 được cho là đã giảm trong khi điều trị 3DG không ảnh hưởng đến hoạt tính dipeptidyl peptidase-4 trong plasma, cho thấy sự bài tiết GLP-1 bị suy giảm ở chuột điều trị 3DG. Ý tưởng này được ủng hộ thêm bởi thực tế rằng việc tiếp xúc với 3DG trực tiếp giảm sự bài tiết GLP-1 trong STC-1. Đây là lần đầu tiên chứng minh rằng 3DG có khả năng tích tụ trong mô ruột và do đó làm giảm sự bài tiết GLP-1 và insulin theo cách tương tự. Chuột điều trị 3DG phát triển tình trạng điều hòa glucose bị suy giảm (IGR) với rối loạn chức năng tế bào đảo tụy rõ ràng. Kết luận thêm rằng một sự giảm chức năng sinh học của GLP-1 do sự giảm bài tiết GLP-1 là cơ chế có khả năng nhất cho sự suy giảm bài tiết insulin, điều này cuối cùng thúc đẩy sự phát triển của IGR. Những kết quả này cũng sẽ góp phần nâng cao hiểu biết về tầm quan trọng của việc khôi phục bài tiết GLP-1 sinh lý.
Từ khóa
#3-deoxyglucosone #GLP-1 #insulin #tiền đái tháo đường #chuột #điều hòa glucoseTài liệu tham khảo
Parillo M, Riccardi G. Diet composition and the risk of type 2 diabetes: epidemiological and clinical evidence. Br J Nutr. 2004;92:7–19.
Hu FB, Van Dam RM, Liu S. Diet and risk of type II diabetes: the role of types of fat and carbohydrate. Diabetologia. 2001;44:805–17.
Popkin BM. The nutrition transition: an overview of world patterns of change. Nutr Rev. 2004;62(suppl 2):S140–3.
Suez J, Korem T, Zeevi D, Zilberman-Schapira G, Thaiss CA, Maza O, Israeli D, Zmora N, Gilad S, Weinberger A, Kuperman Y, Harmelin A, Kolodkin-Gal I, et al. Artificial sweeteners induce glucose intolerance by altering the gut microbiota. Nature. 2014;514:181–6.
Maessen DE, Hanssen NM, Scheijen JL, van der Kallen CJ, van Greevenbroek MM, Stehouwer CD, et al. Post-glucose load plasma α-dicarbonyl concentrations are increased in individuals with impaired glucose metabolism and type 2 diabetes: the CODAM study. Diabetes Care. 2015;38:913–20.
Jiang G, Zhang L, Ji Q, Wang F, Xu H, Huang F, et al. Accumulation of plasma 3-deoxyglucosone impaired glucose regulation in Chinese seniors: implication for senile diabetes? Diabetes Metab Syndr. 2002;6:140–5.
Dhar A, Desai KM, Wu L. Alagebrium attenuates acute methylglyoxal-induced glucose intolerance in Sprague–Dawley rats. Br J Pharmacol. 2010;159:166–75.
Miele C, Riboulet A, Maitan MA, Oriente F, Romano C, Formisano P, et al. Human glycated albumin affects glucose metabolism in L6 skeletal muscle cells by impairing insulin-induced insulin receptor substrate (IRS) signaling through a protein kinase C alpha-mediated mechanism. J Biol Chem. 2003;278:47376–87.
Vlassara H, Striker GE. AGE restriction in diabetes mellitus: a paradigm shift. Nat Rev Endocrinol. 2011;7:526–39.
Degen J, Hellwig M, Henle T. 1,2-Dicarbonyl compounds in commonly consumed foods. J Agric Food Chem. 2012;60:7071–9.
Niwa T. 3-Deoxyglucosone: metabolism, analysis, biological activity, and clinical implication. J Chromatogr B Biomed Sci Appl. 1999;731:23–36.
Sakiyama H, Takahashi M, Yamamoto T, Teshima T, Lee SH, Miyamoto Y, et al. The internalization and metabolism of 3-deoxyglucosone in human umbilical vein endothelial cells. J Biochem. 2006;139:245–53.
Liang G, Wang F, Song X, Zhang L, Qian Z, Jiang G. 3-Deoxyglucosone induces insulin resistance by impairing insulin signaling in HepG2 cells. Mol Med Rep. 2016;13:4506–12.
Liang G, Song X, Xu H, Wang F, Zhang L, Zhou L, et al. 3-Deoxyglucosone induced acute glucose intolerance in Sprague–Dawley rats: involvement of insulin resistance and impaired β-cell function. Exp Clin Endocrinol Diabetes. 2016. doi:10.1055/s-0035-1565193.
Wang Q, Gr J. Effects of 3-deoxyglucosone on blood glucose of normal mice. Chin J Diabetes. 2010;18:220–2.
Unger RH, Eisentraut AM. Entero-insular axis. Arch Intern Med. 1969;123:261–6.
Miyawaki K, Yamada Y, Yano H, Niwa H, Ban N, et al. Glucose intolerance caused by a defect in the entero-insular axis: a study in gastric inhibitory polypeptide receptor knockout mice. Proc Natl Acad Sci USA. 1999;96:14843–7.
Meier JJ. The contribution of incretin hormones to the pathogenesis of type 2 diabetes. Best Pract Res Clin Endocrinol Metab. 2009;23:433–41.
Ørskov C. Glucagon-like peptide-1, a new hormone of the entero-insular axis. Diabetologia. 1992;35:701–11.
Sandoval DA, D’Alessio DA. Physiology of proglucagon peptides: role of glucagon and GLP-1 in health and disease. Physiol Rev. 2015;95:513–48.
Hira T, Ikee A, Kishimoto Y, Kanahori S, Hara H. Resistant maltodextrin promotes fasting glucagon-like peptide-1 secretion and production together with glucose tolerance in rats. Br J Nutr. 2015;114:34–42.
Cani PD, Daubioul CA, Reusens B, Remacle C, Catillon G, Delzenne NM. Involvement of endogenous glucagon-like peptide-1(7-36) amide on glycaemia-lowering effect of oligofructose in streptozotocin-treated rats. J Endocrinol. 2005;185:457–65.
Vilsbøll T, Krarup T, Deacon CF, Madsbad S, Holst JJ. Reduced postprandial concentrations of intact biologically active glucagon-like peptide 1 in type 2 diabetic patients. Diabetes. 2001;50:609–13.
Yabe D, Kuroe A, Lee S, Watanabe K, Hyo T, Hishizawa M, et al. Little enhancement of meal-induced glucagon-like peptide 1 secretion in Japanese: comparison of type 2 diabetes patients and healthy controls. J Diabetes Investig. 2010;1:56–9.
Legakis IN, Tzioras C, Phenekos C. Decreased glucagon-like peptide 1 fasting levels in type 2 diabetes. Diabetes Care. 2003;26:252.
Zhang F, Tang X, Cao H, Lü Q, Li N, et al. Impaired secretion of total glucagon-like peptide-1 in people with impaired fasting glucose combined impaired glucose tolerance. Int J Med Sci. 2012;9:574–81.
Nauck M, Stöckmann F, Ebert R, Creutzfeldt W. Reduced incretin effect in type 2 (non-insulin-dependent) diabetes. Diabetologia. 1986;29:46–52.
Lugari R, Dei Cas A, Ugolotti D, Finardi L, Barilli AL, Ognibene C, et al. Evidence for early impairment of glucagon-like peptide 1-induced insulin secretion in human type 2 (non insulin-dependent) diabetes. Horm Metab Res. 2002;34:150–4.
Cani PD, Holst JJ, Drucker DJ, Delzenne NM, Thorens B, Burcelin R, et al. GLUT2 and the incretin receptors are involved in glucose-induced incretin secretion. Mol Cell Endocrinol. 2007;276:18–23.
Kappe C, Zhang Q, Nyström T, Sjöholm A. Effects of high-fat diet and the anti-diabetic drug metformin on circulating GLP-1 and the relative number of intestinal L-cells. Diabetol Metab Syndr. 2014;6:70.
Lei L, Wang J, Zhang Z, Zhang H, Chen H, Cai D. Lipopolysaccharide-induced apoptosis in a murine intestinal endocrine cell line by modulation of Bcl-2, Baxand caspase-3. Mol Med Rep. 2013;8:1649–54.
Kato H, van Chuyen N, Shinoda T, Sekiya F, Hayase F. Metabolism of 3-deoxyglucosone, an intermediate compound in the Maillard reaction, administered orally or intravenously to rats. Biochim Biophys Acta. 1990;1035:71–6.
Pederson RA, White HA, Schlenzig D, Pauly RP, McIntosh CH, Demuth HU. Improved glucose tolerance in Zucker fatty rats by oral administration of the dipeptidyl peptidase IV inhibitor isoleucine thiazolidide. Diabetes. 1998;47:1253–8.
Degen J, Beyer H, Heymann B, Hellwig M, Henle T. Dietary influence on urinary excretion of 3-deoxyglucosone and its metabolite 3-deoxyfructose. J Agric Food Chem. 2014;62:2449–56.
Baggio LL, Drucker DJ. Biology of incretins: GLP-1 and GIP. Gastroenterology. 2007;132:2131–57.
Jang HJ, Kokrashvili Z, Theodorakis MJ, Carlson OD, Kim BJ, Zhou J, et al. Gut-expressed gustducin and taste receptors regulate secretion of glucagon-like peptide-1. Proc Natl Acad Sci USA. 2007;104:15069–74.
Margolskee RF, Dyer J, Kokrashvili Z, Salmon KS, Ilegems E, Daly K, et al. T1R3 and gustducin in gut sense sugars to regulate expression of Na+-glucose cotransporter 1. Proc Natl Acad Sci USA. 2007;104:15075–80.
Geraedts MC, Takahashi T, Vigues S, Markwardt ML, Nkobena A, Cockerham RE, et al. Transformation of postingestive glucose responses after deletion of sweet taste receptor subunits or gastric bypass surgery. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2012;303:E464–74.
Tabák AG, Herder C, Rathmann W, Brunner EJ, Kivimäki M. Prediabetes: a high-risk state for diabetes development. Lancet. 2012;379:2279–90.
Scrocchi LA, Marshall BA, Cook SM, Brubaker PL, Drucker DJ. Identification of glucagon-like peptide 1 (GLP-1) actions essential for glucose homeostasis in mice with disruption of GLP-1 receptor signaling. Diabetes. 1998;47:632–9.
Murovets VO, Bachmanov AA, Travnikov SV, Churikova AA, Zolotarev VA. The involvement of the T1R3 receptor protein in the control of glucose metabolism in mice at different levels of glycemia. J Evol Biochem Physiol. 2014;50:334–44.
Göke B. Islet cell function: alpha and beta cells–partners towards normoglycaemia. Int J Clin Pract. 2008. doi:10.1111/j.1742-1241.2007.01686.x.
Meier JJ, Nauck MA. Glucagon-like peptide 1 (GLP-1) in biology and pathology. Diabetes Metab Res Rev. 2005;21:91–117.
Kjems LL, Volund A, Madsbad S. The effect of exogenous GLP-1 on the glucose mediated insulin secretion: a dose-response study in patients with type 2 diabetes mellitus and control subjects. Diabetologia. 1999;142:A39.
Nauck MA, Heimesaat MM, Orskov C, Holst JJ, Ebert R, Creutzfeldt W. Preserved incretin activity of glucagon-like peptide 1 [7-36 amide] but not of synthetic human gastric inhibitory polypeptide in patients with type-2 diabetes mellitus. J Clin Investig. 1993;91:301–7.
Hansotia T, Drucker DJ. GIP and GLP-1 as incretin hormones: lessons from single and double incretin receptor knockout mice. Regul Pept. 2005;128:125–34.
Campbell JE, Drucker DJ. Pharmacology, physiology, and mechanisms of incretin hormone action. Cell Metab. 2013;17:819–37.
Li Y, Hansotia T, Yusta B, Ris F, Halban PA, Drucker DJ. Glucagon-like peptide-1 receptor signaling modulates beta cell apoptosis. J Biol Chem. 2003;278(1):471–8.