Park, Chul-Min;Thakuri, Laxmi Sen;Rhyu, Dong-Young
Journal of Applied Biological Chemistry
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v.64
no.1
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pp.89-96
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2021
The aim of this study is to examine the effect of Caulerpa okamurae ethanol extract (COE) on glucose metabolism and insulin sensitivity as one of the drug targets for treatment of type2 diabetes. COE significantly inhibited protein tyrosine phosphatase (PTP1B) and dipeptidyl peptidase-IV (DPP-IV) enzyme activities in vitro assay. Also, COE significantly enhanced the glucose uptake and the expression of insulin receptor substrate-1 (IRS-1) and glucose transporter4 (GLUT4) proteins in 3T3-L1 adipocytes or zebrafish larvae compared with control. In dexamethasone-induced resistance model of L6 myotubes, the protein expression of insulin signaling and glucose uptake was effectively increased by the treatment of COE. In contrast, the elevated phosphorylation of IRS-1 Ser307 was normally suppressed by treatment of COE. However, COE had no effect on insulin secretion in pancreatic beta cells. Thus, our results suggest that COE improves the glucose metabolism and insulin sensitivity through the regulation of insulin signaling and GLUT4 protein in insulin's target cells and zebrafish larvae.
BACKGROUND/OBJECTIVES: The anti-diabetic activity of pear through inhibition of ${\alpha}-glucosidase$ has been demonstrated. However, little has been reported about the effect of pear on insulin signaling pathway in obesity. The aims of this study are to establish pear pomace 50% ethanol extract (PPE)-induced improvement of insulin sensitivity and characterize its action mechanism in 3T3-L1 cells and high-fat diet (HFD)-fed C57BL/6 mice. MATERIALS/METHODS: Lipid accumulation, monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1) secretion and glucose uptake were measure in 3T3-L1 cells. Mice were fed HFD (60% kcal from fat) and orally ingested PPE once daily for 8 weeks and body weight, homeostasis model assessment of insulin resistance (HOMA-IR), and serum lipids were measured. The expression of proteins involved in insulin signaling pathway was evaluated by western blot assay in 3T3-L1 cells and adipose tissue of mice. RESULTS: In 3T3-L1 cells, without affecting cell viability and lipid accumulation, PPE inhibited MCP-1 secretion, improved glucose uptake, and increased protein expression of phosphorylated insulin receptor substrate 1 [p-IRS-1, ($Tyr^{632})$)], p-Akt, and glucose transporter type 4 (GLUT4). Additionally, in HFD-fed mice, PPE reduced body weight, HOMA-IR, and serum lipids including triglyceride and LDL-cholesterol. Furthermore, in adipose tissue, PPE up-regulated GLUT4 expression and expression ratio of p-IRS-1 ($Tyr^{632})/IRS$, whereas, down-regulated p-IRS-1 ($Ser^{307})/IRS$. CONCLUSIONS: Our results collectively show that PPE improves glucose uptake in 3T3-L1 cells and insulin sensitivity in mice fed a HFD through stimulation of the insulin signaling pathway. Furthermore, PPE-induced improvement of insulin sensitivity was not accompanied with lipid accumulation.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.27
no.11
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pp.1141-1145
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2005
A contactor coupled sequencing batch reactor composed of pre-anoxic contact zone and intermittently aerated zone was proposed and operated for nitrogen removal. Emphasis was placed on the fact that the contactor can be operated in a rapid reaction mode that results In biological uptake but incomplete metabolism of organic matter. Consequently, 61.2% of the sewage SCOD was adsorbed to activated sludge by 30-minute contact reaction. The specific uptake of organic matter was 22.3 mg SCOD/g MLVSS that enhanced the denitrification efficiency in the following denitrification stage. The removal efficiencies of the organic matter(SCOD) and the total nitrogen(T-N) were 86% and about 60% at the TCOD/TKN ratio as low as 6.0, respectively.
Candida magnoliae, an osmotolerant and erythritol producing yeast, prefers D-fructose to D-glucose as carbon sources. For the investigation of the fructophilic characteristics with respect to sugar transportation, a sequential extraction method using various detergents and ultracentrifugation was developed to isolate cellular membrane proteins in C. magnoliae. Immunoblot analysis with the Pma1 antibody and two-dimensional electrophoresis analysis coupled with MS showed that the fraction II was enriched with membrane proteins. Eighteen proteins out of 36 spots were identified as membrane or membrane-associated proteins involved in sugar uptake, stress response, carbon metabolism, and so on. Among them, three proteins were significantly upregulated under the fructose supplying conditions. The hexose transporter was highly homologous to Ght6p in Schizosaccharomyces pombe, which was known as a predominant transporter for the fructose uptake of S. pombe because it exhibited higher affinity to D-fructose than D-glucose. The physicochemical properties of the ATP-binding cassette transporter and inorganic transporter explained their direct or indirect associations with the fructophilic behavior of C. magnoliae. The identification and characterization of membrane proteins involved in sugar uptake might contribute to the elucidation of the selective utilization of fructose to glucose by C. magnoliae at a molecular level.
Journal of The Korean Society of Grassland and Forage Science
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v.32
no.2
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pp.101-108
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2012
To determine sulfate uptake and assimilation of various rape cultivars (Brassica napus L.) under different S levels, the activity of ATP sulfurylase, ${SO_4}^{2-}$ uptake and glutathione (GSH) concentrations were measured in different age of leaves. In this study, ten rape cultivars (Mokpo, Tamra, Youngsan, Naehan, Saturnin, Akela, Mosa, Capitol, Pollen, and Colosse) showed various sulfate uptake and assimilation capacity in response to inefficient sulfate supply. Under inadequate sulfate conditions, a greater ATP sulfurylase activity in young leaves was observed in all cultivars compared to that of old leaves. In addition, GSH concentration was considerably increased in young leaves when S supply was declined from 2.0 to 0.2 mM. These results suggested that rape cultivars differ in their capacity to utilize sulfate under limited S conditions.
$Na^{+}$ balance was studied in Rana temporaria, which hibenates in fresh water in the winter time. $Na^{+}$ uptake rate, skin $Na^{+}$ loss rate, urinary $Na^{+}$ loss rate and $Na^{+}-K^{+}$ adenosine triphosphatase(ATPase) were measured at two different temperatures $1{\sim}2^{\circ}C\;and\;20{\sim}24^{\circ}C$ respectively. The results obtained were as follows: 1. $Na^{+}$ uptake rates in the frog in an artificial Pond water (APW) were found to be $8.28{\pm}0.73\;and\;2.19{\pm}0.37\;{\mu}Eq/g/day\;at\;20{\sim}24^{\circ}C\;and\;1.0{\sim}2.5^{\circ}$ respectively. 2. $Na^{+}$ loss rate through the frog skin to APW were found to be $4.26{\pm}0.72\;and\;0.93{\pm}0.21\;{\mu}Eq/g/day$ at the same temperatures. 3. Mean rates of urinary $Na^{+}$ loss at $20{\sim}24^{\circ}C\;and\;3{\sim}4^{\circ}C$ were found to be $3.02{\pm}0.73\;and\;0.78{\pm}0.13\;{\mu}Eq/g/day$ respectively. 4. The activities of $Na^{+}-K^{+}$ activated ATPase of frog skin fragments were found to be $258{\pm}39.4\;and\;49.6{\pm}7.1\;{\mu}M\;Pi/g$ protein/hr at $24^{\circ}C\;and\;2^{\circ}C$ respectively. From the above results, it may be concluded that frogs can take up enough $Na^{+}$ through the skin from APW exceeding skin loss Plus urinary loss at $1{\sim}2^{\circ}C$. It is suggested that $Na^{+}$ transport across frog skin is closely related with $Na^+-K^+$ ATPase since $Q_{10}\;of\;Na^{+}$ uptake is much similar to that of the activities of $Na^{+}-K^{+}$ ATPase.
Kwak, Se-Jung;Kim, Young-Min;Baek, Hee Jin;Kim, Se Hong;Yim, Hyeon Woo
Clinical and Experimental Emergency Medicine
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v.3
no.3
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pp.148-157
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2016
Objective Our aim was to compare the compression quality, exercise intensity, and energy expenditure in 5-minute single-rescuer cardiopulmonary resuscitation (CPR) using 15:1 or 30:2 compression-to-ventilation (C:V) ratios or chest compression only (CCO). Methods This was a randomized, crossover manikin study. Medical students were randomized to perform either type of CPR and do the others with intervals of at least 1 day. We measured compression quality, ratings of perceived exertion (RPE) score, heart rate, maximal oxygen uptake, and energy expenditure during CPR. Results Forty-seven students were recruited. Mean compression rates did not differ between the 3 groups. However, the mean percentage of adequate compressions in the CCO group was significantly lower than that of the 15:1 or 30:2 group ($31.2{\pm}30.3%$ vs. $55.1{\pm}37.5%$ vs. $54.0{\pm}36.9%$, respectively; P<0.001) and the difference occurred within the first minute. The RPE score in each minute and heart rate change in the CCO group was significantly higher than those of the C:V ratio groups. There was no significant difference in maximal oxygen uptake between the 3 groups. Energy expenditure in the CCO group was relatively lower than that of the 2 C:V ratio groups. Conclusion CPR using a 15:1 C:V ratio may provide a compression quality and exercise intensity comparable to those obtained using a 30:2 C:V ratio. An earlier decrease in compression quality and increase in RPE and heart rate could be produced by CCO CPR compared with 15:1 or 30:2 C:V ratios with relatively lower oxygen uptake and energy expenditure.
Park, Tae-Sik;Lee, Su-Yeon;Kim, Hyun-Jin;Kim, Kyung-Tack;Kim, Young-Jun;Jeong, In-Hye;Do, Wan-Nyo;Lee, Hye-Jeong
The Korean Journal of Food And Nutrition
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v.22
no.3
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pp.456-462
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2009
Adlay, barley and rice bran were extracted using various concentrations of methanol(10% and 80%) and chloroform : methanol(2 : 1) to examine the biological activities of these raw grains. Extraction with 80% methanol resulted in high Vitamin C Equivalent Antioxidant Capacity(VCEAC), in the order of barley > rice bran > adlay, as determined by DPPH and ABTS assays. In addition, the extracts of adlay and rice bran showed high cellular antioxidant activity in HepG2 cells possibly due to the presence of polyphenol glycosides in these grains. We examined the expression of glucose/fatty acid metabolizing genes in differentiated 3T3-L1 adipocyte cells. Glut1 was downregulated after treatment with rice bran and no changes in the expression of Glut4 was observed. In contrast, genes involved in fatty acid metabolism, CD36 and aP2, were upregulated. Since these physiological changes were matched with peroxisome proliferator activating receptor $\gamma$(PPAR $\gamma$) agonism, we suggest that the extracts from adlay, barley and rice bran may play preventive roles against aging and diabetes via antioxidant activity and increased uptake of fatty acids by adipocytes.
Overnutrition is one of the major causes of non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD). NAFLD is characterized by an accumulation of lipids (triglycerides) in hepatocytes and is often accompanied by high plasma levels of free fatty acids (FFA). In this study, we compared the energy metabolism in acute steatotic and non-steatotic primary mouse hepatocytes. Acute steatosis was induced by pre-incubation with high concentrations of oleate and palmitate. Labeling experiments were conducted using [$U-^{13}C_5$,$U-^{15}N_2$] glutamine. Metabolite concentrations and mass isotopomer distributions of intracellular metabolites were measured and applied for metabolic flux estimation using transient $^{13}C$ metabolic flux analysis. FFAs were efficiently taken up and almost completely incorporated into triglycerides (TAGs). In spite of high FFA uptake rates and the high synthesis rate of TAGs, central energy metabolism was not significantly changed in acute steatotic cells. Fatty acid ${\beta}$-oxidation does not significantly contribute to the detoxification of FFAs under the applied conditions.
Alpha-lipoic acid is a known hypoglycemic agent that may be useful in the treatment of diabetes. The objective of this study was to investigate the fate of glucose in isolated muscles incubated with lipoic acid by determining its direct effects on specific metabolic and signaling pathways. Soleus muscles from healthy rats were incubated with lipoic acid in the absence or presence of insulin. Glucose transport, glycogen synthesis, glucose oxidation and lipid synthesis were determined and affects on major pathways associated with insulin signaling were evaluated. Glucose transport was not significantly altered by the addition of lipoic acid to the incubation medium. However, lipoic acid decreased glycogen synthesis in comparison to controls. Glucose oxidation was moderately increased while de-novo lipid synthesis from glucose was inhibited. Wortmannin repressed insulin stimulation of glucose incorporation into glycogen, an effect that was augmented by the combined treatment of wortmannin and lipoic acid. Basal and insulin-stimulated serine phosphorylation of Akt was not changed by the addition of lipoic acid to the incubation medium. These data show that in this in vitro model, lipoic acid did not significantly affect glucose uptake but dramatically modified pathways of glucose metabolism within muscle tissue.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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