METABOLIC REGULATION OF INSULIN SECRETION
胰岛素分泌的代谢调节
基本信息
- 批准号:2734040
- 负责人:
- 金额:$ 29.54万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:1987
- 资助国家:美国
- 起止时间:1987-01-01 至 1999-06-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:acid thiol ligase acyl coA adenylate kinase bioenergetics calcium channel diacylglycerols fatty acid metabolism fluorescent dye /probe glucose metabolism guanine nucleotide binding protein hormone regulation /control mechanism insulin ion transport laboratory rat membrane channels microelectrodes oxygen consumption pancreatic islet function phosphatidylinositols potassium channel protein kinase C secretion tissue /cell culture voltage /patch clamp
项目摘要
The first step in resolving abnormalities in insulin secretion is to
understand how the beta-cell is normally stimulated by glucose to secrete
insulin. Data obtained during the preceding grant period led us to propose
a model linking oscillatory release of insulin from the pancreatic beta-
cell with glucose metabolism. According to the model an increase in the
ambient glucose concentration causes oscillatory changes in glucose
phosphorylation and glycolysis leading to oscillations in the ATP/ADP ratio
and O2 consumption. Peaks in ATP/ADP close ATP-sensitive K+-channels
depolarizing the cell and causing opening of voltage regulated Ca2+-
channels. As a consequence of the latter, oscillatory increases in
cytosolic free Ca2+ occur in the beta-cell. A second change caused by
enhanced glucose metabolism is an increase in malonyl CoA which leads to
increases in diacylglycerol and cytosolic long chain acyl CoA. According
to our model these may activate protein kinase C or cause the acylation of
regulatory proteins. Finally, we have found that increases in glucose
concentration increase the amplitude of oscillations in metabolism,
cytosolic free Ca2+ and insulin release. This appears to be due to a
synchronous recruitment of responding cells suggesting communication among
cells and islets. The proposed studies will use methods and collaborative
arrangements that have been established during the current grant period to
test and extend the metabolic model and examine the phenomena of
recruitment and synchronization. We will attempt to 1, substantiate that
changes in the ATP/ADP ratio and O2 consumption precede those in cytosolic
Ca2+; 2, identify the physiological changes in oscillating metabolites that
regulate beta-cell ion channel activity; 3, establish whether isolated
beta-cells are recruited to respond to glucose through cell contact,
intracellular metabolites, or extracellular ions; 4, document how cells and
islets are synchronized to respond to glucose in an oscillatory manner; 5,
determine whether protein kinase C and GTP binding protein activity is
regulated by acyl CoA esters in beta-cells; and 6, discover how fuels such
as alpha-keto-isocaproic acid and glyceraldehyde cause ionic and metabolic
changes in the beta-cell similar to those caused by glucose. These studies
will address fundamental questions concerning metabolic events, electrical
activity and Ca2+ levels in the framework of a complex model that includes
both first and second phase insulin secretion.
解决胰岛素分泌异常的第一步是
了解葡萄糖通常如何刺激β细胞分泌
胰岛素。 在之前的资助期内获得的数据使我们提出
将胰腺β-胰岛素振荡释放联系起来的模型
具有葡萄糖代谢的细胞。 根据模型,增加
环境葡萄糖浓度导致葡萄糖振荡变化
磷酸化和糖酵解导致 ATP/ADP 比率波动
和氧气消耗量。 ATP/ADP 峰值关闭 ATP 敏感 K+ 通道
使细胞去极化并导致电压调节的 Ca2+- 打开
渠道。 由于后者,振荡增加
胞质游离 Ca2+ 出现在 β 细胞中。 引起的第二个变化
葡萄糖代谢的增强是丙二酰辅酶 A 的增加,从而导致
二酰基甘油和胞质长链酰基辅酶A增加。 根据
根据我们的模型,这些可能会激活蛋白激酶 C 或导致
调节蛋白。 最后,我们发现血糖升高
浓度增加新陈代谢的振荡幅度,
胞质游离 Ca2+ 和胰岛素释放。 这似乎是由于
反应细胞的同步募集表明细胞之间的交流
细胞和胰岛。 拟议的研究将使用方法和协作
在当前赠款期内已制定的安排
测试和扩展代谢模型并检查以下现象
招募和同步。 我们将尝试 1、证实
ATP/ADP 比率和 O2 消耗的变化先于细胞质中的变化
钙2+; 2、识别振荡代谢物的生理变化
调节 β 细胞离子通道活性; 3、确定是否隔离
β细胞被招募来通过细胞接触对葡萄糖做出反应,
细胞内代谢物或细胞外离子; 4、记录细胞如何
胰岛以振荡方式同步响应葡萄糖; 5、
确定蛋白激酶 C 和 GTP 结合蛋白活性是否
受 β 细胞中酰基 CoA 酯的调节; 6、了解如何推动这样的
因为α-酮异己酸和甘油醛会导致离子和代谢
β细胞的变化与葡萄糖引起的变化类似。 这些研究
将解决有关代谢事件、电学等基本问题
复杂模型框架中的活性和 Ca2+ 水平,包括
第一相和第二相胰岛素分泌。
项目成果
期刊论文数量(44)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Glucose-induced toxicity in insulin-producing pituitary cells that coexpress GLUT2 and glucokinase. Implications for metabolic engineering.
葡萄糖诱导的共表达 GLUT2 和葡萄糖激酶的产生胰岛素的垂体细胞的毒性。
- DOI:10.1074/jbc.m102542200
- 发表时间:2001
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Faradji,RN;Havari,E;Chen,Q;Gray,J;Tornheim,K;Corkey,BE;Mulligan,RC;Lipes,MA
- 通讯作者:Lipes,MA
Altered mitochondrial dynamics contributes to endothelial dysfunction in diabetes mellitus.
- DOI:10.1161/circulationaha.110.014506
- 发表时间:2011-07-26
- 期刊:
- 影响因子:37.8
- 作者:Shenouda SM;Widlansky ME;Chen K;Xu G;Holbrook M;Tabit CE;Hamburg NM;Frame AA;Caiano TL;Kluge MA;Duess MA;Levit A;Kim B;Hartman ML;Joseph L;Shirihai OS;Vita JA
- 通讯作者:Vita JA
Glucose-stimulated increase in cytoplasmic pH precedes increase in free Ca2+ in pancreatic beta-cells. A possible role for pyruvate.
葡萄糖刺激细胞质 pH 值的增加先于胰腺 β 细胞中游离 Ca2 的增加。
- DOI:
- 发表时间:1994
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Juntti-Berggren,L;Civelek,VN;Berggren,PO;Schultz,V;Corkey,BE;Tornheim,K
- 通讯作者:Tornheim,K
Oscillations in oxygen consumption by permeabilized clonal pancreatic beta-cells (HIT) incubated in an oscillatory glycolyzing muscle extract: roles of free Ca2+, substrates, and the ATP/ADP ratio.
在振荡糖酵解肌肉提取物中孵育的透化克隆胰腺 β 细胞 (HIT) 的耗氧量振荡:游离 Ca2 、底物和 ATP/ADP 比率的作用。
- DOI:10.2337/diab.46.1.51
- 发表时间:1997
- 期刊:
- 影响因子:7.7
- 作者:Civelek,VN;Deeney,JT;Fusonie,GE;Corkey,BE;Tornheim,K
- 通讯作者:Tornheim,K
Hepatic metabolic alterations in rats treated with low-dose endotoxin and aspirin: an animal model of Reye's syndrome.
用低剂量内毒素和阿司匹林治疗的大鼠的肝脏代谢改变:雷氏综合征的动物模型。
- DOI:10.1016/0026-0495(89)90183-2
- 发表时间:1989
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Kilpatrick,LE;Polin,RA;Douglas,SD;Corkey,BE
- 通讯作者:Corkey,BE
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