Markedly blunted metabolic effects of fructose in healthy young female subjects compared with male subjects.

OBJECTIVE: To compare the metabolic effects of fructose in healthy male and female subjects. RESEARCH DESIGN AND METHODS: Fasting metabolic profile and hepatic insulin sensitivity were assessed by means of a hyperglycemic clamp in 16 healthy young male and female subjects after a 6-day fructose overfeeding. RESULTS: Fructose overfeeding increased fasting triglyceride concentrations by 71 vs. 16% in male vs. female subjects, respectively (P < 0.05). Endogenous glucose production was increased by 12%, alanine aminotransferase concentration was increased by 38%, and fasting insulin concentrations were increased by 14% after fructose overfeeding in male subjects (all P < 0.05) but were not significantly altered in female subjects. Fasting plasma free fatty acids and lipid oxidation were inhibited by fructose in male but not in female subjects. CONCLUSIONS: Short-term fructose overfeeding produces hypertriglyceridemia and hepatic insulin resistance in men, but these effects are markedly blunted in healthy young women.

Changes in insulin secretion and glucose metabolism induced by dexamethasone in lean and obese females

Résumé But: Chez les individus sveltes et en bonne santé, les modifications de la sensibilité à l'insuline secondaires à l'administration de dexaméthasone pendant deux jours sont compensées par une modification de la sécrétion d'insuline, permettant le maintien de l'homéostasie glucidique. Cette étude évalue les modifications du métabolisme glucidique et de la sécrétion d'insuline induites par une administration limitée de dexaméthasone chez les femmes obèses. Méthode de recherche: Onze femmes obèses ayant une tolérance au glucose normale ont été étudiées à deux reprises, 1° sans dexaméthasone et 2° après deux jours d'administration de dexaméthasone à faible dose. Un clamp hyperglycémique comportant deux plateaux (taux plasmatique de glucose à 7.5, respectivement 10 mM) avec du glucose marqué (6.6 ²H2 glc) a été utilisé pour déterminer la sécrétion d'insuline et le métabolisme du glucose du corps entier. Les résultats ont été comparés à ceux d'un groupe de huit femmes sveltes. Résultats : Sans dexaméthasone, les femmes obèses avaient un taux d'insuline plasmatique supérieur à jeun, durant le premier pic de sécrétion d'insuline, et aux deux plateaux hyperglycémiques. Elles avaient toutefois un métabolisme glucidique normal comparé à celui des femmes sveltes, ce qui indique une compensation adéquate. Après administration de la dexaméthasone, les femmes obèses avaient une augmentation du taux d'insuline plasmatique de 66 à 92%, mais une baisse de stockage du glucose de 15.4%. Ceci contrastait avec l'augmentation du taux d'insuline plasmatique de 91 à 113% chez les femmes sveltes et l'absence de changement de stockage du glucose du corps entier. Discussion : L'administration de dexaméthasone conduit à une baisse significative du stockage du glucose du corps entier pour une glycémie fixée chez les femmes obèses mais non chez les femmes sveltes. Ceci indique que les femmes obèses sont incapables d'accroître adéquatement leur sécrétion d'insuline. Abstract: Objective: In healthy lean individuals, changes in insulin sensitivity occurring as a consequence of a 2-day dexamethasone administration are compensated for by changes in insulin secretion, allowing glucose homeostasis to be maintained. This study evaluated the changes in glucose metabolism and insulin secretion induced by short-term dexamethasone administration in obese women. Research Methods and Procedures: Eleven obese women with normal glucose tolerance were studied on two occasions, without and after 2 days of low-dose dexamethasone administration. A two-step hyperglycemic clamp (7.5 and 10 mr1/1 glucose) with 6,6 2H2 glucose was used to assess insulin secretion and whole body glucose metabolism. Results were compared with those obtained in a group of eight lean women. Results: Without dexamethasone, obese women had higher plasma insulin concentrations in the fasting state, during the first phase of insulin secretion, and at the two hyperglycemic plateaus. However, they had normal whole body glucose metabolism compared with lean women, indicating adequate compensation. After dexamethasone, obese women had a 66% to 92% increase in plasma insulin concentrations but a 15.4% decrease in whole body glucose disposal. This contrasted with lean women, who had a 91% to 113% increase in plasma insulin concentrations, with no change in whole body glucose disposal. Discussion: Dexamethasone administration led to a significant reduction in whole body glucose disposal at fixed glycemia in obese but not lean women. This indicates that obese women are unable to increase their insulin secretion appropriately.

Contributions of fat and protein to the incretin effect of a mixed meal.

Background: The relative contributions of fat and protein to the incretin effect are still largely unknown.Objective: This study assessed the incretin effects elicited by a mixed meal, and by its fat and protein components alone, with the use of a hyperglycemic clamp combined with oral nutrients.Design: Eight healthy volunteers were studied over 6 h after ingestion of a sandwich containing 1) dried meat, butter, and white bread; 2) dried meat alone; 3) butter alone; or 4) no meal (fasting control). Meals were ingested during a hyperglycemic clamp, and the incretin effect was calculated as the increment in plasma insulin after food intake relative to the concentrations observed during the control study.Results: A significant augmentation of postprandial insulin secretion, independent of plasma glycemia, occurred after ingestion of the mixed nutrients and the lipid component of the mixed meal (203 +/- 20.7% and 167.4 +/- 22.9% of control, respectively; both P < 0.05), whereas the protein component did not induce a significant incretin effect (129.0 +/- 7.9% of control; P = 0.6)Conclusions: Fat ingestion, in an amount typical of a standard meal, increases insulin secretion during physiologic hyperglycemia and thus contributes to the incretin effect. In contrast, ingestion of protein typical of normal meals does not contribute to the augmentation of postprandial insulin secretion. This trial was registered at clinicaltrials.gov as NCT00869453.

Markedly blunted metabolic effects of fructose in healthy young females compared to males

ABSTRACT : Objective: to compare the metabolic effects of fructose in healthy males and females Research Design And Methods: Fasting metabolic profile and hepatic insulin sensitivity were assessed by means of a hyperglycemic clamp in 16 healthy young males and female subjects after a 6-day fructose overfeeding Results: Fructose overfeeding increased fasting triglyceride concentrations by 71 % in males vs 16% in females (p<0.05). Endogenous glucose production was increased by 12%, alanin aminotransferase concentration was increased by 38%, and fasting insulin concentrations was increased by 14% after fructose overfeeding in males (all p<0.05), but were not significantly altered in females. Fasting plasma free fatty acids and lipid oxidation were inhibited by fructose in males, but not in females Conclusions: Short term fructose overfeeding produces hypertriglyceridemia and hepatic insulin resistance in males, but these effects are markedly blunted in healthy young females. Rapport de synthèse : Objectif : De récentes études ont démontré que l'ingestion de hautes doses de fructose modifie certains paramètres métaboliques. Peu d'entre elles se sont cependant intéressées à déterminer si les effets métaboliques du fructose étaient dépendants du sexe. L'objectif de la présente étude était donc de comparer les effets du fructose chez des volontaires sains, hommes et femmes. Méthode : Le profil métabolique à jeun et la sensibilité hépatique à l'insuline ont été déterminés au moyen d'un clamp hyperglycémique chez un collectif de 16 jeunes hommes et femmes après une période de 6 jours de régime riche en fructose. Résultats : La concentration de triglycérides à jeun après ce régime était augmentée de 71% chez les hommes contre 16% chez les femmes (p<0.05). La production endogène de glucose était augmentée de 12%, l'alanine aminotransférase de 38% et la concentration d'insuline à jeun de 14% chez les hommes (p<0.05 pour tous). Chez les femmes, ces paramètres n'étaient au contraire pas significativement modifiés. L'oxydation des acides gras libres et des lipides à jeun était inhibée par le fructose chez les hommes, mais pas chez les femmes. Conclusion : Ces résultats indiquent qu'une suralimentation de courte durée en fructose induit chez l'homme une hypertriglycéridémie et une résistance hépatique à l'insuline, alors que chez la femme jeune, ces effets sont nettement atténués. Il reste à éclaircir de manière plus approfondie les mécanismes sous-tendant ces différences.

Effect of somatostatin on duodenal glucose absorption in man.

OBJECTIVE: The hyperglycemic hyperinsulinemic clamp technique using intraduodenally infused glucose is an attractive tool for studying postprandial glucose metabolism under strictly controlled conditions. Because it requires the use of somatostatin (SST), we examined, in this study, the effect of SST on intestinal glucose absorption. CONTEXT: Twenty-six normal volunteers were given a constant 3-h intraduodenal infusion of glucose (6 mg.kg(-1).min(-1)) labeled with [2-(3)H]glucose for glucose absorption measurement. During glucose infusion, 19 subjects received iv SST at doses of 10-100 ng.kg(-1).min(-1) plus insulin and glucagon, and seven subjects were studied under control conditions. In the controls, glucose was absorbed at a rate that, after a 20-min lag period, equaled the infusion rate. RESULTS: With all the doses of SST tested, absorption was considerably delayed but equaled the rate of infusion after 3 h. At that time, only 5 +/- 2% of the total amount of infused glucose was unabsorbed in the control subjects vs. 36 +/- 2% (P < 0.001) in the SST-infused subjects. In the latter, the intraluminal residue was almost totally absorbed within 40 min of the cessation of SST infusion. At the lowest dose of SST tested (10 ng.kg(-1).min(-1)), suppression of insulin secretion was incomplete. CONCLUSION: These properties of SST hamper the use of intraduodenal hyperglycemic hyperinsulinemic clamps as a tool for exploring postprandial glucose metabolism.

On the function of proton-gated ion channels ASICs and TRPV1 : a patch-clamp study

AbstractAcidosis is encountered during tissue inflammation and triggers pain in humans. H+-gated ion channels are expressed at high levels in sensory neurons of the peripheral nervous system. Ion channels from two different families present the required pH sensitivity to detect the acidosis associated with peripheral inflammation: Acid-Sensing Ion Channels (ASICs) and the Transient Receptor Potential Vanilloid-1 (TRPV1) channel.ASICs are members of the Degenerin/Epithelial Na+ Channel family of ion channels. Six ASIC subunits have been identified in mammals (ASICla, -lb, -2a, -2b, -3 and -4). ASICs form In-activated voltage-insensitive homo- or heterotrimeric Na+ channels. TRPV1 is a member of the TRP family of ion channels and forms non-selective cation channels that mediate a sustained current. TRPV1 is activated by H+, heat (T>43°C), lipids, capsaicin, voltage and other stimuli. A stimulus can increase TRPV1 response to a different stimulus. For example H+ can shift the capsaicin concentration dependence of TRPV1 to lower values. ASICs and TRPV1 have been shown to be involved in inflammatory pain. Using the patch-clamp technique, we studied different aspects of the function of ASICs and TRPV1 in the physiological context of pain.In the first part of this thesis, we characterize the effect of a temperature increase from 25 to 35°C on the function of ASICs and TRPV1 in transfected CHO cells and primary cultures of rat DRG sensory neurons. ASICs give rise to transient currents while TRPV1 mediates a sustained current. In addition, ASICs and TRPV1 respond to H+ with distinct pH dependences. We assess the relative contribution of ASICs and TRPV1 to H+-evoked electrical signaling in rat DRG neurons and we conclude that ASICs are the most important pH sensors in the pH range 7.4 to 6.0 at 35°C in sensory neurons.ASICs and TRPV1 are expressed in the epithelium lining the lumen of the bladder (urothelium). The Bladder Pain Syndrome/Interstitial Cystitis (BPS/IC) is a painful condition associated with a dysfunction of the urothelial barrier and with inflammation. In the second part of this thesis, we show that human urothelial cells -the cell line TEU2 and primary cultures of human bladder urothelium- express functional ASICs but no functional TRPV1 channels. In addition, we show that the levels of ASIC2 and ASIC3 mRNA are increased in the urothelium of patients suffering from BPS/IC. These data suggest that ASICs are involved in the pathology of BPS/IC.Finally, we demonstrate that APETx2 inhibits the sensory neuron specific voltage-dependent Na+ channel Nav1.8. APETx2 was previously shown to inhibit homo- or heterotrimeric ASIC3- containing channels with IC5o from 0.08 to 1 μΜ. We show that APETx2 also inhibits Nav1.8 with an ICsoof «2.6 μΜ. APETx2 reduces the maximal conductance and induces a depolarizing shift in the voltage dependence of activation of Nav1.8. In current-clamp experiments, APETx2 reduces the number of action potentials (APs) evoked by a current ramp. Nav1.8 mediates most of the current during the AP upstroke and has been shown to be an important mediator of inflammatory pain. The fact that APETx2 inhibits two ion channels involved in inflammatory pain suggests that APETx2 or derivatives may represent novel analgesic compounds.RésuméL'acidose tissulaire est observée durant l'inflammation et entraine la douleur chez l'humain. Des canaux ioniques activés par les protons (H+) sont fortement exprimés dans les neurones sensoriels du système nerveux périphérique. De ceux-ci, les Acid-Sensing Ion Channels [ASICs) et Transient Receptor Potential Vanilloid-1 (TRPV1) présentent une sensibilité adéquate à l'acidité pour servir de détecteurs d'acidose.Les ASICs sont membres de la famille Degenerin/Epithelial Na* Channel. Six sous-unités ASIC ont été identifiées chez les mammifères (ASICla, -lb, -2a, -2b, -3 et -4). Les ASICs forment des canaux sélectifs au Na\ insensibles au voltage et activés par les H+. Les canaux fonctionnels sont des homo- ou hétérotrimères de sous-unités ASIC. TRPV1 est un membre de la famille TRP de canaux ioniques. Les canaux TRPV1 sont activés par les H+, la chaleur (T>43°Ç), les lipides, la capsaicine, le voltage et d'autres stimulus. L'activation de TRPV1 entraine un courant soutenu non-sélectif. Un stimulus peut augmenter la réponse de TRPV1 à un autre stimulus. Les H+ peuvent, par exemple, induire un décalage vers des valeurs plus faibles de la courbe de dépendance à la concentration de TRPV1 pour la capsaicine. Il a été démontré que les ASICs et TRPV1 sont impliqués dans la douleur inflammatoire. En utilisant la technique du patch-clamp, nous avons étudié différents aspects de la fonction des ASICs et de TRPV1 dans des contextes associés à la douleur.Dans la première partie de cette thèse, nous caractérisons l'effet d'une augmentation de température de 25 à 35°C sur la fonction des canaux ASICs et TRPV1, dans des cellules CHO transfectées et dans des cultures primaires de neurones sensoriels (DRG) de rat. L'activation des ASICs entraine l'apparition d'un courant transitoire tandis que l'activation de TRPV1 entraine un courant soutenu. De plus, les ASICs et TRPV1 possèdent des dépendances au pH différentes. Nous évaluons la contribution relative des ASICs et de TRPV1 au signalement électrique induit par les H+ et nous concluons que les ASICs sont les senseurs d'acidité les plus importants dans les neurones sensoriels, dans le domaine de pH de 7.4 à 6.0, à température corporelle.Les ASICs et TRPV1 sont exprimés dans l'épithélium recouvrant l'intérieur de la vessie (l'urothélium). Le Bladder Pain Syndrome/Interstitial Cystitis (BPS/IC) est une condition médicale douloureuse associée à une dysfonction de la barrière urothéliale et à une inflammation. Dans la seconde partie de cette thèse, nous démontrons que des cellules urothéliales (de la lignée cellulaire TEU2) et des cellules provenant de cultures primaires d'épithéliums de vessies humaines expriment des canaux ASIC fonctionnels mais pas de TRPV1 fonctionnels. De plus, nous montrons que le niveau d'expression de ASIC2 et -3 est augmenté dans l'urothélium de la vessie de patients souffrant de BPS/IC. Ces données suggèrent que les ASICs sont impliqués dans la pathologie BPS/IC.Pour finir, nous démontrons que la toxine APETx2 inhibe le canal spécifique aux neurones sensoriels Nav1.8, un membre de la famille des canaux sodiques dépendants du potentiel. Il a été démontré précédemment que la toxine APETx2 inhibe les canaux contenant une ou plusieurs sous-unités ASIC3 avec un ICso entre 0.08 et 1 μΜ. Nous montrons que la toxine APETx2 inhibe Nav1.8 avec un IC50 de «2.6 μΜ. La toxine APETx2 réduit la conductance maximale et induit un décalage de la dépendance au potentiel de Nav1.8 vers des valeurs plus positives. Dans des expériences de courant imposé sur des neurones sensoriels, la toxine APETx2 réduit le nombre de potentiels d'action induits par une rampe de courant. Nav1.8 est responsable de la majeure partie du courant durant la phase ascendante du potentiel d'action et a été démontré comme étant un médiateur important de la douleur inflammatoire. L'inhibition de deux types de canaux, impliqués dans la douleurs inflammatoire, par la toxine APETx2, suggère que cette dernière ou ses dérivés représentent des composés analgésiques prometteurs.

Study of conformational changes of ASIC1a by voltage-clamp fluorometry

Le fonctionnement du système nerveux est sensible aux variations de la concentration d'acide. Une acidification des tissus peut se produire pendant une activité neuronale intense ou dans des situations physiopathologiques telles que l'inflammation ou les lésions cérébrales. Les canaux ioniques sensibles à l'acide (ASIC) sont activés par acidification et jouent un rôle important dans la détection des changements d'acide. Les ASICs contribuent à la dégénérescence neuronale après une lésion cérébrale, puisque leur inhibition limite la lésion neuronale. L'acidification induite par une inflammation du tissu nerveux conduit à des stimuli de douleur, qui sont détectés par ces canaux. En effet, les toxines qui bloquent spécifiquement les ASICs montrent des effets analgésiques dans des modèles animaux. La structure 3D d'ASIC peut être comparée à une main qui tient une boule entre son pouce et le doigt. Les différents domaines d'ASIC sont appelés doigt, pouce, jointure, boule-ß et paume. Les domaines transmembranaires représentent le poignet de cette main. Mon projet de thèse vise à décrire les mouvements survenant sur ce canal pendant son activité. A cet effet, j'ai utilisé une technique combinée qui permet la mesure des mouvements en temps réel durant l'activité du canal. J'ai montré les réarrangements des domaines extracellulaires pendant l'activité ASIC. Ces mouvements sont transmis au pore du canal, ou ils contrôlent sa fermeture et ouverture. La direction de ces mouvements a été évaluée pour les domaines doigt et jointure, et nous avons montré qu'ils s'éloignent de la boule-ß lors de l'acidification. J'ai également été en mesure de décrire les mouvements qui se produisent dans la poche acidique, une zone qui est considérée comme importante, car elle représente le site de liaison de certaines toxines de venin qui agissent sur les ASICs. J'ai ainsi pu montrer que les domaines doigt et le pouce qui forment la poche acidique se rapprochent l'un de l'autre pendant l'activation du canal. Ces résultats sont en accord avec des observations précédentes réalisées sur les ASICs par d'autres chercheurs. Enfin, cette analyse approfondie permet d'améliorer les connaissances sur le contrôle de l'activité ASIC; de plus, les mécanismes trouvés ici sont probablement partagés entre les canaux de la famille à laquelle appartiennent les ASICs. -- Les acid-sensing ion channels (ASICs) sont des canaux sodiques ouverts par les protons et principalement exprimés dans le système nerveux. Ils sont impliqués dans la détection des protons dans de nombreux états physiologiques et pathologiques comme l'ischémie et la perception de la douleur. La structure cristalline de l'isoforme ASIC1 de poulet a été déterminée dans l'état désensibilisé et ouvert. Les études fonctionnelles indiquent que la protonation des résidus clés dans la boucle extracellulaire déclenche des changements de conformation conduisant à l'ouverture du canal. Cependant, les mécanismes moléculaires qui relient la protonation à l'ouverture et la fermeture du canal n'ont pas encore été clarifiés. Dans cette étude, nous avons utilisé la voltage-clamp fluorimétrie (VCF) pour révéler les mouvements de l'activité associée qui se produisent dans les différents domaines de l'ASICla. Les fluorophores positionnés dans le pouce, la paume, le doigt, l'articulation et dans les domaines de l'entrée du pore extracellulaire ont montré des signaux de VCF liés à des changements de conformation au cours de l'activité du canal. La synchronisation des changements de fluorescence indique une séquence complexe de mouvements en fonction du pH. La cinétique de la fluorescence et des signaux de courant ont été comparés les uns aux autres afin de déterminer si le mouvement détecté par le signal de fluorescence correspond à une transition fonctionnelle définie du canal. Certains des résidus testés se sont révélés être étroitement liés à la désensibilisation du canal ou au rétablissement après la désensibilisation. En outre, nous avons trouvé qu'un tryptophane endogène de la boule-ß diminue le signal de fluorescence des sondes positionnées dans les domaines doigt et jointure. L'augmentation observée de ces signaux indique que ces domaines s'éloignent à une distance à partir de la boucle de la boule-ß. Sur la base de ce principe, nous avons généré des paires Trp-Cys « quencher», dans lequel le Cys est utilisé comme site d'ancrage pour attacher le fluorophore. Ensuite, nous avons évalué les changements de conformation qui se produisent au niveau de la poche acide, une zone importante pour la fonction et la régulation d'ASIC. Les signaux de fluorescence indiquent un mouvement de l'hélice supérieure du pouce vers le doigt et une rotation de la boule-ß dans le sens horaire. L'analyse de la cinétique indique que les mouvements des sous-domaines qui composent la poche acide se produisent pendant la désensibilisation du canal. Mon projet de doctorat représente la première analyse approfondie des changements conformationnels dépendants de l'activité des ASICs et fournit des informations sur les mécanismes de contrôle de l'activité du canal qui sont probablement partagés avec d'autres canaux proches.

The β-sliding clamp directs the localization of HdaA to the replisome in Caulobacter crescentus.

The initiation of chromosome replication is tightly regulated in bacteria to ensure that it takes place only once per cell cycle. In many proteobacteria, this process requires the ATP-bound form of the DnaA protein. The regulatory inactivation of DnaA (RIDA) facilitates the conversion of DnaA-ATP into replication-inactive DnaA-ADP, thereby preventing overinitiation. Homologues of the HdaA protein, together with the β-clamp of the DNA polymerase (DnaN), are required for this process. Here, we used fluorescence resonance energy transfer experiments to demonstrate that HdaA interacts with DnaN in live Caulobacter crescentus cells. We show that a QFKLPL motif in the N-terminal region of HdaA is required for this interaction and that this motif is also needed to recruit HdaA to the subcellular location occupied by the replisome during DNA replication. An HdaA mutant protein that cannot colocalize or interact with DnaN can also not support the essential function of HdaA. These results suggest that the recruitment of HdaA to the replisome is needed during RIDA in C. crescentus, probably as a means to sense whether chromosome replication has initiated before DnaA becomes inactivated. In addition, we show that a conserved R145 residue located in the AAA+ domain of HdaA is also needed for the function of HdaA, although it does not affect the interaction of HdaA with DnaN in vivo. The AAA+ domain of HdaA may therefore be required during RIDA after the initial recruitment of HdaA to the replisome by DnaN.

Effects of lactate on glucose metabolism in healthy subjects and in severely injured hyperglycemic patients.

Hepatic glucose production is autoregulated during infusion of gluconeogenic precursors. In hyperglycemic patients with multiple trauma, hepatic glucose production and gluconeogenesis are increased, suggesting that autoregulation of hepatic glucose production may be defective. To better understand the mechanisms of autoregulation and its possible alterations in metabolic stress, lactate was coinfused with glucose in healthy volunteers and in hyperglycemic patients with multiple trauma or critical illness. In healthy volunteers, infusion of glucose alone nearly abolished endogenous glucose production. Lactate increased gluconeogenesis (as indicated by a decrease in net carbohydrate oxidation with no change in total [13C]carbohydrate oxidation) but did not increase endogenous glucose production. In patients with metabolic stress, endogenous glucose production was not suppressed by exogenous glucose, but lactate did not further increase hepatic glucose production. It is concluded that 1) in healthy humans, autoregulation of hepatic glucose production during infusion of lactate is still present when glycogenolysis is suppressed by exogenous glucose and 2) autoregulation of hepatic glucose production is not abolished in hyperglycemic patients with metabolic stress.

Melatonin improves glucose homeostasis and endothelial vascular function in high-fat diet-fed insulin-resistant mice.

Obesity and insulin resistance represent a problem of utmost clinical significance worldwide. Insulin-resistant states are characterized by the inability of insulin to induce proper signal transduction leading to defective glucose uptake in skeletal muscle tissue and impaired insulin-induced vasodilation. In various pathophysiological models, melatonin interacts with crucial molecules of the insulin signaling pathway, but its effects on glucose homeostasis are not known. In a diet-induced mouse model of insulin resistance and normal chow-fed control mice, we sought to assess the effects of an 8-wk oral treatment with melatonin on insulin and glucose tolerance and to understand underlying mechanisms. In high-fat diet-fed mice, but not in normal chow-fed control mice, melatonin significantly improved insulin sensitivity and glucose tolerance, as evidenced by a higher rate of glucose infusion to maintain euglycemia during hyperinsulinemic clamp studies and an attenuated hyperglycemic response to an ip glucose challenge. Regarding underlying mechanisms, we found that melatonin restored insulin-induced vasodilation to skeletal muscle, a major site of glucose utilization. This was due, at least in part, to the improvement of insulin signal transduction in the vasculature, as evidenced by increased insulin-induced phosphorylation of Akt and endoethelial nitric oxide synthase in aortas harvested from melatonin-treated high-fat diet-fed mice. In contrast, melatonin had no effect on the ability of insulin to promote glucose uptake in skeletal muscle tissue in vitro. These data demonstrate for the first time that in a diet-induced rodent model of insulin resistance, melatonin improves glucose homeostasis by restoring the vascular action of insulin.

Evidence that extrapancreatic GLUT2-dependent glucose sensors control glucagon secretion.

GLUT2-/- mice reexpressing GLUT1 or GLUT2 in their beta-cells (RIPGLUT1 x GLUT2-/- or RIPGLUT2 x GLUT2-/- mice) have nearly normal glucose-stimulated insulin secretion but show high glucagonemia in the fed state. Because this suggested impaired control of glucagon secretion, we set out to directly evaluate the control of glucagonemia by variations in blood glucose concentrations. Using fasted RIPGLUT1 x GLUT2-/- mice, we showed that glucagonemia was no longer increased by hypoglycemic (2.5 mmol/l glucose) clamps or suppressed by hyperglycemic (10 and 20 mmol/l glucose) clamps. However, an increase in plasma glucagon levels was detected when glycemia was decreased to &lt; or =1 mmol/l, indicating preserved glucagon secretory ability, but of reduced sensitivity to glucopenia. To evaluate whether the high-fed glucagonemia could be due to an abnormally increased tone of the autonomic nervous system, fed mutant mice were injected with the ganglionic blockers hexamethonium and chlorisondamine. Both drugs lead to a rapid return of glucagonemia to the levels found in control fed mice. We conclude that 1) in the absence of GLUT2, there is an impaired control of glucagon secretion by low or high glucose; 2) this impaired glucagon secretory activity cannot be due to absence of GLUT2 from alpha-cells because these cells do not normally express this transporter; 3) this dysregulation may be due to inactivation of GLUT2-dependent glucose sensors located outside the endocrine pancreas and controlling glucagon secretion; and 4) because fed hyperglucagonemia is rapidly reversed by ganglionic blockers, this suggests that in the absence of GLUT2, there is an increased activity of the autonomic nervous system stimulating glucagon secretion during the fed state.

Effects of fructose on hepatic glucose metabolism in humans.

Hepatic and extrahepatic insulin sensitivity was assessed in six healthy humans from the insulin infusion required to maintain an 8 mmol/l glucose concentration during hyperglycemic pancreatic clamp with or without infusion of 16.7 micromol. kg(-1). min(-1) fructose. Glucose rate of disappearance (GR(d)), net endogenous glucose production (NEGP), total glucose output (TGO), and glucose cycling (GC) were measured with [6,6-(2)H(2)]- and [2-(2)H(1)]glucose. Hepatic glycogen synthesis was estimated from uridine diphosphoglucose (UDPG) kinetics as assessed with [1-(13)C]galactose and acetaminophen. Fructose infusion increased insulin requirements 2.3-fold to maintain blood glucose. Fructose infusion doubled UDPG turnover, but there was no effect on TGO, GC, NEGP, or GR(d) under hyperglycemic pancreatic clamp protocol conditions. When insulin concentrations were matched during a second hyperglycemic pancreatic clamp protocol, fructose administration was associated with an 11.1 micromol. kg(-1). min(-1) increase in TGO, a 7.8 micromol. kg(-1). min(-1) increase in NEGP, a 2.2 micromol. kg(-1). min(-1) increase in GC, and a 7.2 micromol. kg(-1). min(-1) decrease in GR(d) (P < 0. 05). These results indicate that fructose infusion induces hepatic and extrahepatic insulin resistance in humans.

Persistent hyperglycemia at 24-48 h in acute hyperglycemic stroke patients is not associated with a worse functional outcome.

BACKGROUND: Recently, it was shown that the relation between admission glucose and functional outcome after ischemic stroke is described by a J-shaped curve, with a glucose range of 3.7-7.3 mmol/l associated with a favorable outcome. We tested the hypothesis that persistence of hyperglycemia above this threshold at 24-48 h after stroke onset impairs 3-month functional outcome. METHODS: We analyzed all patients with glucose >7.3 mmol/l on admission from the Acute STroke Registry and Analysis of Lausanne (ASTRAL). Patients were divided into two groups according to their subacute glucose level at 24-48 h after last well-being time (group 1: ≤7.3 mmol/l, group 2: >7.3 mmol/l). A favorable functional outcome was defined as a modified Rankin Score (mRS) ≤2 at 3 months. A multiple logistic regression analysis of multiple demographic, clinical, laboratory and neuroimaging covariates was performed to assess predictors of an unfavorable outcome. RESULTS: A total of 1,984 patients with ischemic stroke were admitted between January 1, 2003 and October 20, 2009, within 24 h after last well-being time. In the 421 patients (21.2%) with admission glucose >7.3 mmol/l, the proportion of patients with a favorable outcome was not statistically significantly different between the two groups (59.2 vs. 48.7%, respectively). In multiple logistic regression analysis, unfavorable outcome was significantly associated with age (odds ratio, OR: 1.06, 95% confidence interval, 95% CI: 1.03-1.08 for every 10-year increase), National Institute of Health Stroke Score, NIHSS score, on admission (OR: 1.16, 95% CI: 1.11-1.21), prehospital mRS (OR: 12.63, 95% CI: 2.61-61.10 for patients with score >0), antidiabetic drug usage (OR: 0.36, 95% CI: 0.15-0.86) and glucose on admission (OR: 1.16, 95% CI: 1.02-1.31 for every 1 mmol/l increase). No association was found between persistent hyperglycemia at 24-28 h and outcome in either diabetics or nondiabetics. CONCLUSIONS: In ischemic stroke patients with acute hyperglycemia, persistent hyperglycemia (>7.3 mmol/l) at 24-48 h after stroke onset is not associated with a worse functional outcome at 3 months whether the patient was previously diabetic or not.

Molecular basis of messenger RNA recognition by the specific bacterial repressing clamp RsmA/CsrA.

Proteins of the RsmA/CsrA family are global translational regulators in many bacterial species. We have determined the solution structure of a complex formed between the RsmE protein, a member of this family from Pseudomonas fluorescens, and a target RNA encompassing the ribosome-binding site of the hcnA gene. The RsmE homodimer with its two RNA-binding sites makes optimal contact with an 5'-A/UCANGGANGU/A-3' sequence in the mRNA. When tightly gripped by RsmE, the ANGGAN core folds into a loop, favoring the formation of a 3-base-pair stem by flanking nucleotides. We validated these findings by in vivo and in vitro mutational analyses. The structure of the complex explains well how, by sequestering the Shine-Dalgarno sequence, the RsmA/CsrA proteins repress translation.

Transgenic reexpression of GLUT1 or GLUT2 in pancreatic beta cells rescues GLUT2-null mice from early death and restores normal glucose-stimulated insulin secretion.

GLUT2-null mice are hyperglycemic, hypoinsulinemic, hyperglucagonemic, and glycosuric and die within the first 3 weeks of life. Their endocrine pancreas shows a loss of first phase glucose-stimulated insulin secretion (GSIS) and inverse alpha to beta cell ratio. Here we show that reexpression by transgenesis of either GLUT1 or GLUT2 in the pancreatic beta cells of these mice allowed mouse survival and breeding. The rescued mice had normal-fed glycemia but fasted hypoglycemia, glycosuria, and an elevated glucagon to insulin ratio. Glucose tolerance was, however, normal. In vivo, insulin secretion assessed following hyperglycemic clamps was normal. In vitro, islet perifusion studies revealed that first phase of insulin secretion was restored as well by GLUT1 or GLUT2, and this was accompanied by normalization of the glucose utilization rate. The ratio of pancreatic insulin to glucagon and volume densities of alpha to beta cells were, however, not corrected. These data demonstrate that 1) reexpression of GLUT1 or GLUT2 in beta cells is sufficient to rescue GLUT2-null mice from lethality, 2) GLUT1 as well as GLUT2 can restore normal GSIS, 3) restoration of GSIS does not correct the abnormal composition of the endocrine pancreas. Thus, normal GSIS does not depend on transporter affinity but on the rate of uptake at stimulatory glucose concentrations.