Cobelli와 그의 동료들이 제안한 포도당 농도에 따른 췌장의 인슐린 분비 모델(Cobelli model)은 비교적 단순한 모델이지만 Grodsky의 실험 뿐만 아니라 일련의 관련 실험을 재현하였다. 하지만 이 모델은 췌장 베타세포 내 인슐린 분포를 미분형식으로 표현하였고, 적분을 통해 인슐린 양을 계산하였다. 그로 인해 각 시간 스텝에서 포도당의 양에 따라 적분 구간만큼 반복적인 계산을 수행해야만 했다. 이에 본 연구에서는 Cobelli model을 재현하면서 좀 더 효과적으로 결과를 얻을 수 있는 새로운 Multi-RRP model을 제시하였다. Multi-RRP model은 RRP를 과립의 자극 여부에 따라 RRPhigh와 RRPlow로 나누어 각각의 인슐린 분비를 계산하는 방법으로, 포도당의 변화에 따라 RRP의 수를 증가시켜 인슐린의 분비량을 산출한다. 이 Multi-RRP model의 시뮬레이션 결과는 Cobelli model과 동일한 경향을 보이며, Grodsky의 계단 실험과의 비교에서는 Cobelli model보다 실험 결과에 더 접근한다. 또한, 시뮬레이션 시간 비교를 통해 효율성을 확인하였고, Multi-RRP model이 Cobelli model보다 16배 이상 효율이 더 높은 것으로 확인되었다.
In this paper, a study was conducted to find main factorsto Pima Indians Diabetes based on machine learning. Diabetes is a type of metabolic disease such as insufficient secretion of insulin or inability to function normally and is characterized by a high blood glucose concentration. According to a situation report from WHO(World Health Organization), Diabetes is a chronic, metabolic disease characterized by elevated levels of blood glucose (or blood sugar), which leads over time to serious damage to the heart, blood vessels, eyes, kidneys and nerves. And also about 422 million people worldwide have diabetes, the majority living in low-and middle-income countries, and 1.6 million deaths are directly attributed to diabetes each year. Both the number of cases and the prevalence of diabetes have been steadily increasing over the past few decades. Therefore, in this study, we used Support Vector Machine (SVM), Decision Tree, and correlation analysisto discover three important factorsthat predict Pima Indians diabetes with 70% accuracy. Applying the results suggested in this paper, doctors can quickly diagnose potential Pima Indians diabetics and prevent Pima Indians diabetes.
A series of studies were carried out to investigate the supplemental effects of dietary garlic extracts (GE) on whole body amino acids, whole body and muscle free amino acids, fatty acid composition and blood plasma changes in 6 month old juvenile sterlet sturgeon (Acipenser ruthenus). In the first experiment, fish with an average body weight of 59.6 g were randomly allotted to each of 10 tanks (two groups of five replicates, 20 fish/tank) and fed diets with (0.5%) or without (control) GE respectively, at the level of 2% of fish body weight per day for 5 wks. Whole body amino acid composition between the GE and control groups were not different (p>0.05). Among free amino acids in muscle, L-glutamic acid, L-alanine, L-valine, L-leucine and L-phenylalanine were significantly (p<0.05) higher in GE than in control. However, total whole body free amino acids were significantly lower in GE than in control (p<0.05). GE group showed higher EPA (C22:6n3) and DHA (C22:5n3) in their whole body than the other group (p<0.05). In the second experiment, the effects of dietary garlic extracts on blood plasma changes were investigated using 6 month old juvenile sterlet sturgeon averaging 56.5 g. Fish were randomly allotted to each of 2 tanks (300 fish/tank) and fed diets with (0.5%) or without (control) GE respectively, at the rate of 2% of body weight per day for 23 d. At the end of the feeding trial, blood was taken from the tail vein (n = 5, per group) at 1, 12, and 24 h after feeding, respectively. Blood plasma glucose, insulin and the other serological characteristics were also measured to assess postprandial status of the fish. Plasma glucose concentrations (mg/dl) between two groups (GE vs control) were significantly (p< 0.05) different at 1 (50.8 vs 62.4) and 24 h (57.6 vs 73.6) after feeding, respectively, while no significant difference (p>0.05) were noticed at 12 h (74.6 vs 73.0). Plasma insulin concentrations (${\mu}IU$/ml) between the two groups were significantly (p<0.05) different at 1 (10.56 vs 5.06) and 24 h (32.56 vs 2.96) after feeding. The present results suggested that dietary garlic extracts could increase dietary glucose utilization through the insulin secretion, which result in improved fish body quality and feed utilization by juvenile sterlet sturgeon.
Huang, Bo;Wang, Zhiqiang;Park, Jong Hyuk;Ryu, Ok Hyun;Choi, Moon Ki;Lee, Jae-Yong;Kang, Young-Hee;Lim, Soon Sung
Nutrition Research and Practice
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제9권1호
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pp.22-29
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2015
BACKGROUND/OBJECTIVES: Recently, anthocyanins have been reported to have various biological activities. Furthermore, anthocyanin-rich purple corn extract (PCE) ameliorated insulin resistance and reduced diabetes-associated mesanginal fibrosis and inflammation, suggesting that it may have benefits for the prevention of diabetes and diabetes complications. In this study, we determined the anthocyanins and non-anthocyanin component of PCE by HPLC-ESI-MS and investigated its anti-diabetic activity and mechanisms using C57BL/KsJ db/db mice. MATERIALS/METHODS: The db/db mice were divided into four groups: diabetic control group (DC), 10 or 50 mg/kg PCE (PCE 10 or PCE 50), or 10 mg/kg pinitol (pinitol 10) and treated with drugs once per day for 8 weeks. During the experiment, body weight and blood glucose levels were measured every week. At the end of treatment, we measured several diabetic parameters. RESULTS: Compared to the DC group, Fasting blood glucose levels were 68% lower in PCE 50 group and 51% lower in the pinitol 10 group. Furthermore, the PCE 50 group showed 2-fold increased C-peptide and adiponectin levels and 20% decreased HbA1c levels, than in the DC group. In pancreatic islets morphology, the PCE- or pinitol-treated mice showed significant prevention of pancreatic ${\beta}$-cell damage and higher insulin content. Microarray analyses results indicating that gene and protein expressions associated with glycolysis and fatty acid metabolism in liver and fat tissues. In addition, purple corn extract increased the phosphorylation of AMP-activated protein kinase (AMPK) and decreased phosphoenolpyruvate carboxykinase (PEPCK), glucose 6-phosphatase (G6pase) genes in liver, and also increased glucose transporter 4 (GLUT4) expressions in skeletal muscle. CONCLUSIONS: Our results suggested that PCE exerted anti-diabetic effects through protection of pancreatic ${\beta}$-cells, increase of insulin secretion and AMPK activation in the liver of C57BL/KsJ db/db mice.
본 연구는 고서당식이에 첨가된 안정화미강이 혈당조절에 미치는 영향에 대하여 조사하여 향후 안정화미강 첨가 식품을 인체실험에 적용하는데 기초자료로서 이용되고자 하였다. 4주령의 수컷 C57BL/6 mice를 정상식이 대조군 (ND), 고서당식이 대조군 (HSD), 안정화미강 첨가 식이군 (HSD-SRB)으로 배정하였다. 안정화미강 첨가 식이는 선행연구에 근거하여 식이 중량의 20%로 설정하였다. 12주 동안 식이 섭취 후 혈당, 혈청 인슐린, 간 조직의 글리코겐, 혈청 아디포넥틴, 혈청 및 간 조직의 중성지방을 측정하였다. 그 결과 HSD군에 비해 HSD-SRB군에서 체중 및 부고환지방 무게를 감소하는 경향이 있었고 공복혈당과 혈당반응곡선면적을 감소하였다. 또한 안정화미강 첨가 식이를 섭취하였을 때 혈청 및 간의 중성지방 농도가 감소됨에 따라 인슐린 저항성과 췌장의 베타세포 기능을 개선한 것으로 제안한다. 이로써 고서당식이에 안정화미강을 20% 첨가하였을 때 혈당조절 개선효과 가능성을 확인할 수 있었으며, 향후 안정화미강을 첨가한 건강 지향적인 제품 개발과 이 제품을 인체에 적용하기 위한 기초자료로 활용 가능할 것으로 사료된다.
Background: Ginsenoside Rb1 (GRb1) is capable of regulating lipid and glucose metabolism through its action on adipocytes. However, the beneficial role of GRb1-induced up-regulation of adiponectin in liver steatosis remains unelucidated. Thus, we tested whether GRb1 ameliorates liver steatosis and insulin resistance by promoting the expression of adiponectin. Methods: 3T3-L1 adipocytes and hepatocytes were used to investigate GRb1's action on adiponectin expression and triglyceride (TG) accumulation. Wild type (WT) mice and adiponectin knockout (KO) mice fed high fat diet were treated with GRb1 for 2 weeks. Hepatic fat accumulation and function as well as insulin sensitivity was measured. The activation of AMPK was also detected in the liver and hepatocytes. Results: GRb1 reversed the reduction of adiponectin secretion in adipocytes. The conditioned medium (CM) from adipocytes treated with GRb1 reduced TG accumulation in hepatocytes, which was partly attenuated by the adiponectin antibody. In the KO mice, the GRb1-induced significant decrease of TG content, ALT and AST was blocked by the deletion of adiponectin. The elevations of GRb1-induced insulin sensitivity indicated by OGTT, ITT and HOMA-IR were also weakened in the KO mice. The CM treatment significantly enhanced the phosphorylation of AMPK in hepatocytes, but not GRb1 treatment. Likewise, the phosphorylation of AMPK in liver of the WT mice was increased by GRb1, but not in the KO mice. Conclusions: The up-regulation of adiponectin by GRb1 contributes to the amelioration of liver steatosis and insulin resistance, which further elucidates a new mechanism underlying the beneficial effects of GRb1 on obesity.
Diabetes mellitus (DM) is a serious disease in which blood sugar levels rise abnormally because of failed insulin production or decreased insulin sensitivity. Although many studies are being conducted for the treatment or early diagnosis of DM, it is not fully understood how mitochondrial genome (mtDNA) abnormalities appear in patients with DM. Here, we induced iPSCs from fibroblasts, PBMCs, or pancreatic cells of three patients with type 2 DM (T2D) and three patients with non-diabetes counterpart. The mtDNA mutations were detected randomly without any tendency among tissues or patients. In T2D patients, 62% (21/34) of iPSC clones harbored multiple mtDNA mutations, of which 37% were homoplasmy at the 100% mutation level compared to only 8% in non-diabetes. We next selected iPSC clones that were a wild type or carried mutations and differentiated into pancreatic cells. Oxygen consumption rates were significantly lower in cells carrying mutant mtDNA. Additionally, the mutant cells exhibited decreased production of insulin and reduced secretion of insulin in response to glucose. Overall, the results suggest that screening mtDNA mutations in iPSCs from patients with T2D is an essential step before pancreatic cell differentiation for disease modeling or autologous cell therapy.
Kim, Kyong;Kwak, Min-Kyu;Bae, Gong-Deuk;Park, Eun-Young;Baek, Dong-Jae;Kim, Chul-Young;Jang, Se-Eun;Jun, Hee-Sook;Oh, Yoon Sin
Nutrition Research and Practice
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제15권3호
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pp.294-308
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2021
BACKGROUD/OBJECTIVES: Allomyrina dichotoma larva (ADL), one of the many edible insects recognized as future food resources, has a range of pharmacological activities. In a previous study, an ADL extract (ADLE) reduced the hepatic insulin resistance of high-fat diet (HFD)-induced diabetic mice. On the other hand, the associated molecular mechanisms underlying pancreatic beta-cell dysfunction remain unclear. This study examined the effects of ADLE on palmitate-induced lipotoxicity in a beta cell line of a rat origin, INS-1 cells. MATERIALS/METHODS: ADLE was administered to high-fat diet treated mice. The expression of apoptosis-related molecules was measured by Western blotting, and reactive oxidative stress generation and nitric oxide production were measured by DCH-DA fluorescence and a Griess assay, respectively. RESULTS: The administration of ADLE to HFD-induced diabetic mice reduced the hyperplasia, 4-hydroxynonenal levels, and the number of apoptotic cells while improving the insulin levels compared to the HFD group. Treatment of INS-1 cells with palmitate reduced insulin secretion, which was attenuated by the ADLE treatment. Furthermore, the ADLE treatment prevented palmitate-induced cell death in INS-1 cells and isolated islets by reducing the apoptotic signaling molecules, including cleaved caspase-3 and PARP, and the Bax/Bcl2 ratio. ADLE also reduced the levels of reactive oxygen species generation, lipid accumulation, and nitrite production in palmitate-treated INS-1 cells while increasing the ATP levels. This effect corresponded to the decreased expression of inducible nitric oxide synthase (iNOS) mRNA and protein. CONCLUSIONS: ADLE helps prevent lipotoxic beta-cell death in INS-1 cells and HFD-diabetic mice, suggesting that ADLE can be used to prevent or treat beta-cell damage in glucose intolerance during the development of diabetes.
Surface epithelial cells isolated from hamster tracheas and grown on a thick collagen gel become a highly enriched population of mucus-secreting cells. Epithelial cells from tracheas of hamsters were collected using enzymatic procedures and cultured under various conditions. The medium used consisted of a 1:1 mixture of medium 199 and Dulbecco's modified Eagle's (DME) medium which was conditioned before use. Insulin, transferrin, hydrocortisone, epidermal growth factor, and extract from bovine hypothalamus were used as supplement. Due to relatively low basal rates of min secretion from in vitro cultures, cultures are generally radiolabeled using $^3$H-glucosamine as a metabolic precursor. The radiolabeled mucinsreleased are quantitated by precipitation with TCA/PTA. Using this cell culture system, we investigated mucin release of goblet cells by altering the media bathing the apical surface of hamster tracheal surface epithelial(HTSE) cells. Acidic media added sulfuric acid caused sigcificant increases in mucin relesse (155${\pm}$20% at pH 4 and 146${\pm}$16% at, pH 5). Ammonium hydroxide also increased mucin release at pH 9.0(156${\pm}$17%) and pH 10(295${\pm}$9%) respectively. This additional mucin release seems to be associated with cell membrane damage as indicated by release of cellular LDH. SP stimulates secretion of mucin in cultured HTSE cells(154${\pm}$16% at 1${\times}$10$\^$-6/M and 165${\pm}$25% at 1${\times}$10$\^$-5/M. PAF at 5${\times}$10$\^$-6/M and 5${\times}$10$\^$-5/M enhanced by HTSE cells in vitro 168${\pm}$34% and 259${\pm}$30% of mucin secretion, respectively. The increase in mucin release by PAF and SP was not secondary to cell damage or necrosis. SP and PAF may be in mediating mucous secretion induced by inflammation irritantion and infection.
목 적 : 소아, 청소년기의 당뇨병은 대부분 1형 당뇨병으로 진단되어지나 최근에는 소아, 청소년에서도 2형 당뇨병이 전세계적으로 증가하고 있고 우리나라의 경우도 같은 양상을 보인다고 생각된다. 저자들은 소아, 청소년의 2형 당뇨병의 임상 양상에 대하여 고찰해 보고자 하였다. 방 법 : 1987년부터 2000년까지 서울대학교병원 소아과에서 2형 당뇨병으로 진단 받은 소아, 청소년 환자 33명을 대상으로 하였다. 당뇨병의 진단기준에 합당한 환자 중에서 체질량지수 25 이상의 비만을 보인 경우, 2형 당뇨병의 가족력을 가진 경우, 진찰상 흑색 극세포증을 보인 경우, 그리고 혈청 혹은 소변 C-peptide가 정상 혹은 증가된 경우 등의 2형 당뇨병의 진단을 지지하는 소견들 중 2가지 이상을 보이고 항GAD 항체가 음성일 경우를 임의적으로 2형 당뇨병으로 진단하였다. 또한 인슐린 치료가 필요하지 않거나 인슐린 치료를 받다가 끊을 수 있었던 경우는 위의 지지소견 들이 2가지 미만인 경우에도 2형 당뇨병으로 진단하였다. 대상 환자 33명의 병록지를 후향적으로 검토하여 환자들의 진단 당시의 임상 양상, 인구 통계학적 양상, 검사결과, 치료방법 및 반응 등에 대해 임상적인 고찰을 하였다. 인슐린 치료를 받은 환자 중 2년 이상 인슐린을 사용한 군과 2년 안에 인슐린을 끊을 수 있었던 군의 임상적 양상에 대해 비교하여 보았다. 결 과: 진단시 나이는 평균 $13.4{\pm}1.8$세로 10대 초반이 다수였다. 23명의 환자 중 16명(69.6%)이 진단 시 사춘기에 해당하였다. 평균 체질량지수는 $24.3{\pm}4.2kg/m^2$이었고 $25kg/m^2$ 이상의 비만을 보인 경우가 32명 중 16명(50%)이었다. 2형 당뇨병의 가족력이 있는 경우가 33명 중 24명(72.7%)이었다. 흑색극세포증은 6명(18.2%)에서 관찰되었다. 진단 당시 다음, 다뇨등의 증상을 보인 경우가 14명(42.4%)이었고, 요당이나 고혈당이 우연히 발견되어 진단된 경우가 19명(57.6%)이었다. 치료방법으로는 인슐린 단독치료가 25명(75.8%), 경구 혈당강하제 단독사용이 3명(9.1%)이었고, 두 가지를 같이 사용한 경우가 3명(9.1%), 운동과 식이요법 외에 약물치료를 하지 않은 경우가 2명(6%)이었다. 15명(45.5%)이 인슐린을 사용하지 않았거나 끊을 수 있었다. 진단 당시 다음, 다뇨와 같은 전형적인 당뇨병의 증상은 2년 이상 인슐린을 쓴 군에서 유의하게 많았다(P<0.05). 결 론: 소아, 청소년에서의 2형 당뇨병은 증상의 발현이 뚜렷하지 않으며 사춘기, 비만, 가족력과 관계가 깊었다. 소변과 혈청에서의 C-peptide 농도 측정에서 증가 또는 정상 소견이 보일 경우, 췌세포 자가 항체가 음성인 경우 2형 당뇨병으로 진단할 수 있으나 좀 더 나은 1형 당뇨병과의 감별방법 개발이 필요하다고 생각된다. 다수의 2형 당뇨병 환자에서 초기에 인슐린 투여를 필요로 하였고 혈당 조절이 호전된 후 끊을 수 있었으나 진단 시 증상을 보이는 경우 인슐린을 지속적으로 필요로 하는 경우가 많았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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