The mechanism of insulin action to increase glucose transport is attributed to glucose transporter translocation from intracellular storage pools to the plasma membrane in insulin-sensitive cells. The present study was designed to visualize the redistribution of the glucose transporter by means of an immunogold labelling method. Our data clearly show that glucose transporter molecules were visible by this method. According to the method this distribution of glucose transporters between cell surface and intracellular pool was different in adipocytes. The glucose transporter molecules were randomly distributed at the cell surface whereas the molecules at LDM were farmed as clusters. By insulin treatment the number of homogeneous random particles increased at the cell surface whereas the cluster forms decreased at the intracellular storage pools. It suggests that the active molecules needed to be evenly distributed far effective function and that the inactive molecules in storage pools gathered and termed clusters until being transferred to the plasma membrane.
My professional journey to understand the glucose homeostasis began in the 1990s, starting from cloning of the promoter region of glucose transporter type 2 (GLUT2) gene that led us to establish research foundation of my group. When I was a graduate student, I simply thought that hyperglycemia, a typical clinical manifestation of type 2 diabetes mellitus (T2DM), could be caused by a defect in the glucose transport system in the body. Thus, if a molecular mechanism controlling glucose transport system could be understood, treatment of T2DM could be possible. In the early 70s, hyperglycemia was thought to develop primarily due to a defect in the muscle and adipose tissue; thus, muscle/adipose tissue type glucose transporter (GLUT4) became a major research interest in the diabetology. However, glucose utilization occurs not only in muscle/adipose tissue but also in liver and brain. Thus, I was interested in the hepatic glucose transport system, where glucose storage and release are the most actively occurring.
Kim, Hyung-Gu;Bose, Shambhunath;Kim, Dong-Il;Koo, Byung-Soo;Kim, Hojun
Journal of Korean Medicine Rehabilitation
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v.24
no.1
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pp.1-12
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2014
Objectives This study was performed to evaluate the effects of fermented lotus extracts on prediabetes and hyperlipidemia in high fructose diet rats. Methods Extracts of lotus leaf and lotus root were fermented using 4 different probiotics separately, including Lactobacillus plantarum, Lactobacillus rhamnosus, Bifidobacterium breve, and Bifidobacterium longum. Expressions of adipogenic transcription factors including Adiponectin, GLUT-4, Leptin, PPAR gamma, Resistin and Visfatin were analyzed by Real time PCR and Western blotting analysis. Results Fermented lotus extracts reduced blood glucose. Fermented lotus extracts inhibited adipogenic transcription factors by inhibiting preadipocytes differentiation. The level of gene expression of Adiponectin, GLUT-4, Leptin, PPAR gamma, Resistin and Visfatin in relation to that of GAPDH were increase or decrease significantly with the Fermented lotus formulation group. Conclusions Fermented lotus extracts showed hypoglycemic and hypolipidemic effects by inhibiting preadipocyte differentiation and controlling insulin sensitivity in high fructose diet rats.
Kim, Seok;Jung, Jaehoon;Kim, Hwajin;Heo, Rok Won;Yi, Chin-Ok;Lee, Jung Eun;Jeon, Byeong Tak;Kim, Won-Ho;Hahm, Jong Ryeal;Roh, Gu Seob
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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v.18
no.4
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pp.333-339
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2014
Exendin-4 (Ex-4), a glucagon-like peptide-1 receptor (GLP-1R) agonist, has been known to reverse hepatic steatosis in ob/ob mice. Although many studies have evaluated molecular targets of Ex-4, its mechanism of action on hepatic steatosis and fibrosis has not fully been determined. In the liver, glucose transporter 4 (GLUT4) is mainly expressed in hepatocytes, endothelial cells and hepatic stellate cells (HSCs). In the present study, the effects of Ex-4 on GLUT4 expression were determined in the liver of ob/ob mice. Ob/ob mice were treated with Ex-4 for 10 weeks. Serum metabolic parameters, hepatic triglyceride levels, and liver tissues were evaluated for hepatic steatosis. The weights of the whole body and liver in ob/ob mice were reduced by long-term Ex-4 treatment. Serum metabolic parameters, hepatic steatosis, and hepatic fibrosis in ob/ob mice were reduced by Ex-4. Particularly, Ex-4 improved hepatic steatosis by enhancing GLUT4 via GLP-1R activation in ob/ob mice. Ex-4 treatment also inhibited hepatic fibrosis by decreasing expression of connective tissue growth factor in HSCs of ob/ob mice. Our data suggest that GLP-1 agonists exert a protective effect on hepatic steatosis and fibrosis in obesity and type 2 diabetes.
Kim, Hye-Jeong;Kim, Kil-Soo;Lee, Tae-Jong;Kim, Young-Chul
Toxicological Research
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v.25
no.2
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pp.93-99
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2009
This study investigated the effect of Corni Fructus (Cornus officinalis Sieb. et Zucc.) extract on blood glucose and insulin resistance in db/db mice. Seven weeks old male mice were divided into normal control group (NC), diabetic control group (DC) and Corni Fructus treated diabetic group (DCF). Over an 8-week experimental period, Corni Fructus extract was administered orally at 500 mg/kg BW/day. Corni Fructus inhibited increase in blood glucose level during the OGTT (oral glucose tolerance test). At 8 weeks after beginning of the experiment, blood glucose level in the DCF group was significantly lower (p<0.01) than the DC group. Final fasting serum glucose and triglyceride in the DCF group were significantly lower (p<0.05) than the DC group by 32% and 41% respectively. Serum insulin did not differ among the NC, DC and DCF groups. The mRNA expression of adiponectin, GLUT 4 and PPAR-$\gamma$ in adipose tissue in the DC group were significantly lower than the NC group and they were higher in the DCF group than the DC group by 76%, 130% (p<0.05) and 43%, respectively. In conclusion, these results indicated that Corni Fructus would have antidiabetic effects via improving insulin resistance in favor of higher glucose utilization and reducing blood glucose level in db/db mice.
It was reported that the novel compounds (LP9M80-H) of $Liriope$$platyphylla$ regulate glucose transporter (Glut) biosynthesis by activating the insulin-signaling pathway in the liver and brain of ICR mice. To investigate the therapeutic effects of LP9M80-H on the pathology of diabetes and obesity, alterations of key factors related to symptoms were analyzed in the Otsuka Long Evans Tokushima Fatty (OLETF) rats treated with LP9M80-H for 2 weeks. The abdominal fat masses in the LP9M80-H-treated group were lower than the vehicle-treated group, although there was no difference in body weight between the two groups. Additionally, when compared to the vehicle-treated group, LP9M80-H treatment induced a significant decrease in glucose levels and an increase in the insulin concentration in the blood of OLETF rats. A high level of insulin protein was also detected in pancreatic ${\beta}$ cells of LP9M80-H-treated OLETF rats. A significant reduction in the concentration of lipids and adiponectin was detected only in LP9M80-H-treated OLETF rats. Furthermore, the expression of insulin receptor ${\beta}$ and the insulin receptor substrate (IRS) was dramatically decreased in LP9M80-H-treated OLETF rats compared to the vehicle-treated group. Of the glucose transporters located downstream of the insulin-signaling pathway, glucose transporters (Glut) -2 and -3 were significantly decreased in LP9M80-H-treated OLETF rats, while the level of Glut-4 was maintained under all conditions. Therefore, these results suggest that LP9M80-H may contribute to relieving symptoms of diabetes and obesity through glucose homeostasis and regulation of lipid concentration.
Choi, He Yun;Park, Ji Hye;Jang, Woong Bi;Ji, Seung Taek;Jung, Seok Yun;Kim, Da Yeon;Kang, Songhwa;Kim, Yeon Ju;Yun, Jisoo;Kim, Jae Ho;Baek, Sang Hong;Kwon, Sang-Mo
Biomolecules & Therapeutics
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v.24
no.4
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pp.363-370
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2016
Cardiovascular disease is the most common cause of death in diabetic patients. Hyperglycemia is the primary characteristic of diabetes and is associated with many complications. The role of hyperglycemia in the dysfunction of human cardiac progenitor cells that can regenerate damaged cardiac tissue has been investigated, but the exact mechanism underlying this association is not clear. Thus, we examined whether hyperglycemia could regulate mitochondrial dynamics and lead to cardiac progenitor cell dysfunction, and whether blocking glucose uptake could rescue this dysfunction. High glucose in cardiac progenitor cells results in reduced cell viability and decreased expression of cell cycle-related molecules, including CDK2 and cyclin E. A tube formation assay revealed that hyperglycemia led to a significant decrease in the tube-forming ability of cardiac progenitor cells. Fluorescent labeling of cardiac progenitor cell mitochondria revealed that hyperglycemia alters mitochondrial dynamics and increases expression of fission-related proteins, including Fis1 and Drp1. Moreover, we showed that specific blockage of GLUT1 improved cell viability, tube formation, and regulation of mitochondrial dynamics in cardiac progenitor cells. To our knowledge, this study is the first to demonstrate that high glucose leads to cardiac progenitor cell dysfunction through an increase in mitochondrial fission, and that a GLUT1 blocker can rescue cardiac progenitor cell dysfunction and downregulation of mitochondrial fission. Combined therapy with cardiac progenitor cells and a GLUT1 blocker may provide a novel strategy for cardiac progenitor cell therapy in cardiovascular disease patients with diabetes.
Proceedings of the Korean Society of Food Science and Nutrition Conference
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2004.11a
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pp.185-197
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2004
Type 2 diabetes is characterized by hyperglycemia and hyperinsulinemia, features of insulin resistance. In vivo treatment of ob/ob mice with hydrolyzed fibroin reverses these pathological attributes (6). To explore the mechanism underlying this effect, we have used the 3T3-Ll adipocytes as a cell type which would represent the periphery, in vivo. Exposure of 3T3-Ll adipocytes to chronic insulin leads to the a 50% loss of insulin-stimulated glucose uptake. Chronic exposure to fibroin blocked, in part, the response to chronic insulin but also increased the sensitivity of control cells to the acute action of insulin. The later effect was most robust at physiological concentrations of insulin. Fibroin did not prevent the insulin-induced down-regulation of the insulin receptor or the tyrosine kinase activity associated with the receptor. Further, fibroin had no affect on the loss in activity of the insulin-sensitive down-stream kinase, Akt. Interestingly, fibroin accelerated glucose metabolism and glycogen turnover independent of insulin action. In addition, fibroin up-regulated GLUT1 which increased its expression at the cell surface and caused the redistribution of GLUT4 to the plasma membrane. Together, these later effects would lead to an improvement in hyperglycemia in vivo which would in turn reduce the need for insulin.
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.
We investigated the effect of Takju lees extract on blood glucose levels in the db/db mice (a murine model of type 2 diabetes mellitus). We fed 40 male db/db mice a control diet (G0, AIN93G) and experimental diets containing 1% (G1), 2% (G2), or 4% (G4) Takju lees extract for 4 weeks. We found no difference in food intake and body weight gain among the animal groups. In the G1 and G2 groups, plasma glucose levels decreased significantly between Days 10 and 21 compared with the G0 group. However, we found no difference in plasma glucose levels between groups G4 and G0. The change in insulin concentrations was not significant among these animal groups, and we found no significant difference in glucose transporter 4 (GLUT4) expression in the soleus muscle. These results suggest that the Takju lees extract has a beneficial effect in animals with type 2 diabetes.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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