Regulatory T cells (Treg), known as immune-suppressors, may help modulate the immune response. In this study, we investigated the effect of Treg-derived $TGF-{\beta}1$ on pancreatic islet cell function in vitro and in vivo. One hundred eighty IEQ (islet equivalents) of pancreatic islets, the marginal amount to regulate blood glucose level after syngeneic islet transplantation in mouse type 1 diabetes (T1D) model, were co-cultured with $4{\times}10^6$ Treg cells for 48 hours. The changes in $TGF-{\beta}1$, interleukin-6 (IL-6), and insulin secretion levels were measured and analyzed among the Treg-only group, the islet-only group, and the Treg/islet co-cultured group. In the Treg/islet co-cultured group, IL-6 and insulin secretion levels were increased (P<0.0005, P<0.005) and islet viability was improved (P<0.005) compared with the islet-only group. Furthermore, after transplantation, the co-cultured islets regulated blood glucose levels efficiently in the T1D mouse model. These data suggest that Treg could improve islet functions and viability via the $TGF-{\beta}1$ secretion pathway (P<0.05~0.005), thus the use of Treg in islet transplantation should be explored further.
Sopungsungi-won has been used as a traditional medicine for diabetes and it has been proved to be a potential remedy for type 2 diabetes mellitus. We previously reported that water extract of Sopungsungi-won exhibits anti-diabetic effects both in vivo and in vitro experiments. In the present study, we have chosen to examined anti-apoptotic effect of Rheum undulatum, which is the main component of Sopungsungi-won, on pancreatic ${\beta}-cells$, HIT-T15, against hydrogen peroxide $(H_2O_2)$. oxidative stress. To investigate the anti-apoptotic effect of Rheum undulatum water extract (RUWE) against $H_2O_2-induced$ apoptosis in pancreatic ${\beta}-cell$ line of hamster, HIT-T15, MTT assay, DAPI staining, TUNEL assay, RT-PCR and caspase-3 enzyme assay were performed. The morphological analysis demonstrated that cells treated with $H_2O_2$ exhibited classical apoptotic features, while such changes was reduced in cells pre-treated with RUWE. In addition, RUWE pre-treated cells prior to $H_2O_2$ treatment induced increase of levels of bcl-2 expression and decrease of caspase-3 enzyme activity compared to cells treated with $H_2O_2$ only. These results provide the possibility of usage of RU in patients with progressively deteriorated diabetes.
Youn, Cha Kyung;Park, Seon Joo;Li, Mei Hong;Lee, Min Young;Lee, Kun Yeong;Cha, Man Jin;Kim, Ok Hyeun;You, Ho Jin;Chang, In Youp;Yoon, Sang Pil;Jeon, Young Jin
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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v.17
no.4
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pp.315-320
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2013
Here, we show that radicicol, a fungal antibiotic, resulted in marked inhibition of inducible nitric oxide synthase (iNOS) transcription by the pancreatic beta cell line MIN6N8a in response to cytokine mixture (CM: TNF-${\alpha}$, IFN-${\gamma}$, and IL-$1{\beta}$). Treatment of MIN6N8a cells with radicicol inhibited CM-stimulated activation of NF-${\kappa}B$/Rel, which plays a critical role in iNOS transcription, in a dose-related manner. Nitrite production in the presence of PD98059, a specific inhibitor of the extracellular signal-regulated protein kinase-1 and 2 (ERK1/2) pathway, was dramatically diminished, suggesting that the ERK1/2 pathway is involved in CM-induced iNOS expression. In contrast, SB203580, a specific inhibitor of p38, had no effect on nitrite generation. Collectively, this series of experiments indicates that radicicol inhibits iNOS gene expression by blocking ERK1/2 signaling. Due to the critical role that NO release plays in mediating destruction of pancreatic beta cells, the inhibitory effects of radicicol on iNOS expression suggest that radicicol may represent a useful anti-diabetic activity.
Ock, Sun A;Oh, Keon Bong;Hwang, Seongsoo;Kim, Youngim;Kwon, Dae-Jin;Im, Gi-Sun
Journal of Embryo Transfer
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v.30
no.3
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pp.249-255
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2015
Diabetes mellitus, the most common metabolic disorder, is divided into two types: type 1 and type 2. The essential treatment of type 1 diabetes, caused by immune-mediated destruction of ${\beta}-cells$, is transplantation of the pancreas; however, this treatment is limited by issues such as the lack of donors for islet transplantation and immune rejection. As an alternative approach, stem cell therapy has been used as a new tool. The present study revealed that bone marrowderived mesenchymal stromal cells (BM-MSCs) could be transdifferentiated into pancreatic cells by the insertion of a key gene for embryonic development of the pancreas, the pancreatic and duodenal homeobox factor 1 (PDX1). To avoid immune rejection associated with xenotransplantation and to develop a new cell-based treatment, BM-MSCs from ${\alpha}$-1,3-galactosyltransferase knockout (GalT KO) pigs were used as the source of the cells. Transfection of the EGFP-hPDX1 gene into GalT KO pig-derived BM-MSCs was performed by electroporation. Cells were evaluated for hPDX1 expression by immunofluorescence and RT-PCR. Transdifferentiation into pancreatic cells was confirmed by morphological transformation, immunofluorescence, and endogenous pPDX1 gene expression. At 3~4 weeks after transduction, cell morphology changed from spindle-like shape to round shape, similar to that observed in cuboidal epithelium expressing EGFP. Results of RT-PCR confirmed the expression of both exogenous hPDX1 and endogenous pPDX1. Therefore, GalT KO pig-derived BM-MSCs transdifferentiated into pancreatic cells by transfection of hPDX1. The present results are indicative of the therapeutic potential of PDX1-expressing GalT KO pig-derived BM-MSCs in ${\beta}-cell$ replacement. This potential needs to be explored further by using in vivo studies to confirm these findings.
Jang, Sehun;Yang, Misun;Ahn, So Yoon;Sung, Se In;Chang, Yun Sil;Park, Won Soon
Neonatal Medicine
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v.28
no.2
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pp.94-98
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2021
Neonatal diabetes mellitus (NDM) is a rare disease that occurs at less than 6 months of age and is presumably caused by a mutation in the gene that affects pancreatic beta-cell function. Approximately 80% of NDM cases reveal a known genetic mutation, and mutations in potassium inwardly rectifying channel subfamily J member 11 (KCNJ11) and ABCC8 affecting the pancreatic beta-cell adenosine triphosphate-sensitive potassium channel may be treated with oral sulfonylurea. Early recognition of mutations in KCNJ11 and ABCC8 is important because early administration of sulfonylurea can not only control blood glucose levels but also improve neurodevelopmental outcomes. In the present study, we report a case of NDM that initially presented as diabetic ketoacidosis at the age of 1 month, accompanied by seizures during hospitalization. After confirmation of the KCNJ11 gene mutation (c.989A>C), we started administering oral sulfonylurea (glimepiride) at the age of 2 months. After gradually increasing the dosage of glimepiride, insulin was discontinued at the age of 3 months. To date, the infant's blood glucose levels have been well controlled without significant hypoglycemic events. No further episodes of seizures have occurred, and his developmental status is favorable.
The aim of the present study was to investigate the effect of Palmiwon on the type 1-prediabetic models induced by streptozotocin (STZ) in RINm5F cells and HIT-T15 cells. Palmiwon increased the cell proliferation and insulin release when pre- and post-treated for the STZ-exposed pancreatic beta cells. The cell proliferation and insulin release of these beta cells were measured by $^3$H-thymidine uptake and RIA, respectively. We also analyzed nutrients such as sugars, fatty acid and amino acids and minerals containing in Palmiwon using by gas chromatography, amino acid analyzer and AA spectrometer, respectively. Palmiwon seems to have protective and recovery properties on the prediabetic model in cellular level, which were ascribe to various nutrients and minerals containing in Palmiwon. From these results, it could be suggested that Palmiwon may be available as preventive and therapeutic prescription of type 1 diabetes mellitus.
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.
This study was carried out to investigate the effects of Opuntia ficus-indica complex (OF) on blood glucose, glucose tolerance, plasma insulin level and histopathological appearance of pancreatic islets in streptozotoxin (STZ)-induced diabetic rats. Thirty-two male Sprague-Daweley rats were divided into non-diabetic control (NC), diabetic control (DC), diabetic OF of 2% (OF-2) and diabetic OF of 5% (OF-5) and fed experimental diets for 3 weeks. Compared to the DC group fasting blood glucose levels in the OF-2 and OF-5 groups were significantly (p<0.05) reduced while fasting plasma insulin level in the OF-2 and OF-5 groups were significantly (p<0.05) increased. Glucose tolerance in the OF-2 and OF-5 groups were improved. Histopathological observation of pancreatic islets of the OF-2 and OF-5 groups showed hyperplasia which was very similar to NC. Numbers of ${\beta}$-cells in OF-2 ($47.81{\pm}0.92$) and OF-5 ($81.64{\pm}2.80$) were higher than numbers of ${\beta}$-cells in DC ($13.18{\pm}1.01$). These results imply that the intake of OF improves ${\beta}$-cell proliferation and prevents the death of ${\beta}$-cells in STZ-induced diabetic rats.
Type I diabetes, also known as insulin-dependent diabetes mellitus (IDDM) results from the destruction of insulin-producing pancreatic $\beta$ cells by a progressive $\beta$ cell-specific autoimmune process. The pathogenesis of autoimmune IDDM has been extensively studied for the past two decades using animal models such as the non-obese diabetic (NOD) mouse and the Bio-Breeding (BB) rat. However, the initial events that trigger the immune responses leading to the selective destruction of the $\beta$ cells are poorly understood. It is thought that $\beta$ cell auto-antigens are involved in the triggering of $\beta$ cell-specific autoimmunity. Among a dozen putative $\beta$ cell autoantigens, glutamic acid decarboxylase (GAD) has bee proposed as perhaps the strongest candidate in both humans and the NOD mouse. In the NOD mouse, GAD, as compared with other $\beta$ cell autoantigens, provokes the earliest T cell proliferative response. The suppression of GAD expression in the $\beta$ cells results in the prevention of autoimmune diabetes in NOD mice. In addition, the major populations of cells infiltrating the iselts during the early stage of insulitis in BB rats and NOD mice are macrophages and dendritic cells. The inactivation of macrophages in NOD mice results in the prevention of T cell mediated autoimmune diabetes. Macrophages are primary contributors to the creation of the immune environment conducive to the development and activation of $\beta$cell-specific Th1-type CD4+ T cells and CD8+ cytotoxic T cells that cause autoimmune diabetes in NOD mice. CD4+ and CD8+ T cells are both believed to be important for the destruction of $\beta$ cells. These cells, as final effectors, can kill the insulin-producing $\beta$ cells by the induction of apoptosis. In addition, CD8+ cytotoxic T cells release granzyme and cytolysin (perforin), which are also toxic to $\beta$ cells. In this way, macrophages, CD4+ T cells and CD8+ T cells act synergistically to kill the $\beta$ cells in conjunction with $\beta$ cell autoantigens and MHC class I and II antigens, resulting in the onset of autoimmune type I diabetes.
Ahn, Joung Hoon;Kim, Min Hye;Kwon, Hyung Joo;Choi, Soo Young;Kwon, Hyeok Yil
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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v.17
no.1
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pp.43-50
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2013
Palmitic acid (PAM), one of the most common saturated fatty acid (SFA) in animals and plants, has been shown to induce apoptosis in exocrine pancreatic AR42J cells. In this study, we investigated cellular mechanisms underlying protective effects of oleic acid (OLA) against the lipotoxic actions of PAM in AR42J cells. Exposure of cells to long-chain SFA induced apoptotic cell death determined by MTT cell viability assay and Hoechst staining. Co-treatment of OLA with PAM markedly protected cells against PAM-induced apoptosis. OLA significantly attenuated the PAM-induced increase in the levels of pro-apoptotic Bak protein, cleaved forms of apoptotic proteins (caspase-3, PARP). On the contrary, OLA restored the decreased levels of anti-apoptotic Bcl-2 family proteins (Bcl-2, Bcl-xL, and Mcl-1) in PAM-treated cells. OLA also induced up-regulation of the mRNA expression of Dgat2 and Cpt1 genes which are involved in triacylglycerol (TAG) synthesis and mitochondrial ${\beta}$-oxidation, respectively. Intracellular TAG accumulation was increased by OLA supplementation in accordance with enhanced expression of Dgat2 gene. These results indicate that restoration of anti-apoptotic/pro-apop-totic protein balance from apoptosis toward cell survival is involved in the cytoprotective effects of OLA against PAM-induced apoptosis in pancreatic AR42J cells. In addition, OLA-induced increase in TAG accumulation and up-regulation of Dgat2 and Cpt1 gene expressions may be possibly associated in part with the ability of OLA to protect cells from deleterious actions of PAM.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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