Therapeutic PD-1 pathway blockade augments with other modalities of immunotherapy T-cell function to prevent immune decline in ovarian cancer.

The tumor microenvironment mediates induction of the immunosuppressive programmed cell death-1 (PD-1) pathway, and targeted interventions against this pathway can help restore antitumor immunity. To gain insight into these responses, we studied the interaction between PD-1 expressed on T cells and its ligands (PD-1:PD-L1, PD-1:PD-L2, and PD-L1:B7.1), expressed on other cells in the tumor microenvironment, using a syngeneic orthotopic mouse model of epithelial ovarian cancer (ID8). Exhaustion of tumor-infiltrating lymphocytes (TIL) correlated with expression of PD-1 ligands by tumor cells and tumor-derived myeloid cells, including tumor-associated macrophages (TAM), dendritic cells, and myeloid-derived suppressor cells (MDSC). When combined with GVAX or FVAX vaccination (consisting of irradiated ID8 cells expressing granulocyte macrophage colony-stimulating factor or FLT3 ligand) and costimulation by agonistic α-4-1BB or TLR 9 ligand, antibody-mediated blockade of PD-1 or PD-L1 triggered rejection of ID8 tumors in 75% of tumor-bearing mice. This therapeutic effect was associated with increased proliferation and function of tumor antigen-specific effector CD8(+) T cells, inhibition of suppressive regulatory T cells (Treg) and MDSC, upregulation of effector T-cell signaling molecules, and generation of T memory precursor cells. Overall, PD-1/PD-L1 blockade enhanced the amplitude of tumor immunity by reprogramming suppressive and stimulatory signals that yielded more powerful cancer control.

Gluco-incretins regulate beta-cell glucose competence by epigenetic silencing of Fxyd3 expression.

BACKGROUND/AIMS: Gluco-incretin hormones increase the glucose competence of pancreatic beta-cells by incompletely characterized mechanisms. METHODS: We searched for genes that were differentially expressed in islets from control and Glp1r-/-; Gipr-/- (dKO) mice, which show reduced glucose competence. Overexpression and knockdown studies; insulin secretion analysis; analysis of gene expression in islets from control and diabetic mice and humans as well as gene methylation and transcriptional analysis were performed. RESULTS: Fxyd3 was the most up-regulated gene in glucose incompetent islets from dKO mice. When overexpressed in beta-cells Fxyd3 reduced glucose-induced insulin secretion by acting downstream of plasma membrane depolarization and Ca++ influx. Fxyd3 expression was not acutely regulated by cAMP raising agents in either control or dKO adult islets. Instead, expression of Fxyd3 was controlled by methylation of CpGs present in its proximal promoter region. Increased promoter methylation reduced Fxyd3 transcription as assessed by lower abundance of H3K4me3 at the transcriptional start site and in transcription reporter assays. This epigenetic imprinting was initiated perinatally and fully established in adult islets. Glucose incompetent islets from diabetic mice and humans showed increased expression of Fxyd3 and reduced promoter methylation. CONCLUSIONS/INTERPRETATION: Because gluco-incretin secretion depends on feeding the epigenetic regulation of Fxyd3 expression may link nutrition in early life to establishment of adult beta-cell glucose competence; this epigenetic control is, however, lost in diabetes possibly as a result of gluco-incretin resistance and/or de-differentiation of beta-cells that are associated with the development of type 2 diabetes.

Smad3 signaling is required for satellite cell function and myogenic differentiation of myoblasts.

TGF-β and myostatin are the two most important regulators of muscle growth. Both growth factors have been shown to signal through a Smad3-dependent pathway. However to date, the role of Smad3 in muscle growth and differentiation is not investigated. Here, we demonstrate that Smad3-null mice have decreased muscle mass and pronounced skeletal muscle atrophy. Consistent with this, we also find increased protein ubiquitination and elevated levels of the ubiquitin E3 ligase MuRF1 in muscle tissue isolated from Smad3-null mice. Loss of Smad3 also led to defective satellite cell (SC) functionality. Smad3-null SCs showed reduced propensity for self-renewal, which may lead to a progressive loss of SC number. Indeed, decreased SC number was observed in skeletal muscle from Smad3-null mice showing signs of severe muscle wasting. Further in vitro analysis of primary myoblast cultures identified that Smad3-null myoblasts exhibit impaired proliferation, differentiation and fusion, resulting in the formation of atrophied myotubes. A search for the molecular mechanism revealed that loss of Smad3 results in increased myostatin expression in Smad3-null muscle and myoblasts. Given that myostatin is a negative regulator, we hypothesize that increased myostatin levels are responsible for the atrophic phenotype in Smad3-null mice. Consistent with this theory, inactivation of myostatin in Smad3-null mice rescues the muscle atrophy phenotype.

Tomosyn-1 is involved in a post-docking event required for pancreatic beta-cell exocytosis.

Although the assembly of a ternary complex between the SNARE proteins syntaxin-1, SNAP25 and VAMP2 is known to be crucial for insulin exocytosis, the mechanisms controlling this key event are poorly understood. We found that pancreatic beta-cells express different isoforms of tomosyn-1, a syntaxin-1-binding protein possessing a SNARE-like motif. Using atomic force microscopy we show that the SNARE-like domain of tomosyn-1 can form a complex with syntaxin-1 and SNAP25 but displays binding forces that are weaker than those observed for VAMP2 (237+/-13 versus 279+/-3 pN). In pancreatic beta-cells tomosyn-1 was found to be concentrated in cellular compartments enriched in insulin-containing secretory granules. Silencing of tomosyn-1 in the rat beta-cell line INS-1E by RNA interference did not affect the number of secretory granules docked at the plasma membrane but led to a reduction in stimulus-induced exocytosis. Replacement of endogenous tomosyn-1 with mouse tomosyn-1, which differs in the nucleotide sequence from its rat homologue and escapes silencing, restored a normal secretory rate. Taken together, our data suggest that tomosyn-1 is involved in a post-docking event that prepares secretory granules for fusion and is necessary to sustain exocytosis of pancreatic beta-cells in response to insulin secretagogues.

Protection of pancreatic beta-cells by high density lipoproteins

SUMMARYThe incidence of type 2 diabetes (T2D) is increasing worldwide and is linked to the enhancement of obesity. The principal cause of T2D development is insulin resistance, which lead to the increase of insulin production by the pancreatic beta-cells. In a pathological environment, namely dyslipidaemia, hyperglycaemia and inflammation, beta-cell compensation will fail in more vulnerable cells and diabetes will occur. High Density Lipoproteins (HDLs), commonly named "good cholesterol" are known to be atheroprotective. Low levels of HDLs are associated with increased prevalence of cardiovascular disease but are also an independent risk factor for the development of T2D. HDLs were demonstrated to protect pancreatic beta-cells against several stresses. However the molecular mechanisms of the protection are unknown and the objectives of this work were to try to elucidate the way how HDLs protect. The first approach was a broad screening of genes regulated by the stress and HDLs. A microarray analysis was performed on beta-cells stressed by serum deprivation and rescued by HDLs. Among the genes regulated, we focused on 4E-BP1, a cap-dependent translational inhibitor. In addition, HDLs were also found to protect against several other stresses.Endoplasmic reticulum (ER) stress is a mechanism that may play a role in the onset of T2D. The unfolded protein response (UPR) is a physiological process that aims at maintaining ER homeostasis in conditions where the protein folding and secretion is perturbed. Specific signalling pathways are involved in the increase of folding, export and degradation capacity of the ER. However, in case where the stress is prolonged, this mechanism turns to be pathological, by inducing cell death effector pathways, leading to beta-cell apoptosis. In our study, we discovered that HDLs were protective against ER stress induced by drugs and physiological stresses such as saturated free fatty acids. HDLs protected beta-cells by promoting ER homeostasis via the improvement of the folding and trafficking od proteins from the ER to the Golgi apparatus.Altogether our results suggest that HDLs are important for beta-cell function and survival, by protecting them from several stresses and acting on ER homeostasis. This suggests that attempt in keeping normal HDLs levels or function in patients is crucial to lessen the development of T2D.RÉSUMÉL'incidence du diabète de type 2 est en constante augmentation et est fortement liée à l'accroissement du taux d'obésité. La cause principale du diabète de type 2 est la résistance à l'insuline, qui entraîne une surproduction d'insuline par les cellules bêta pancréatiques. Dans un environnement pathologique associé à l'obésité (dyslipidémie, hyperglycémie et inflammation), les cellules bêta les plus vulnérables ne sont plus capables de compenser en augmentant leur production d'insuline, dysfonctionnent, ce qui conduit à leur mort par apoptose. Les lipoprotéines de hautes densités (HDLs), communément appelées (( bon cholestérol », sont connues pour leurs propriétés protectrices contre l'athérosclérose. Des niveaux bas de HDLs sanguins sont associés au risque de développer un diabète de type 2. Les HDLs ont également montré des propriétés protectrices contre divers stresses dans la cellule bêta. Cependant, les mécanismes de protection restent encore inconnus et l'objectif de ce travail a été d'investiguer les mécanismes moléculaires de protection des HDLs. La première approche choisie a été une étude du profil d'expression génique par puce à ADN afin d'identifier les gènes régulés par le stress et les HDLs. Parmi les gènes régulés, notre intérêt s'est porté sur 4E-BP1, un inhibiteur de la traduction coiffe- dépendante, dont l'induction par le stress était corrélée avec une augmentation de l'apoptose. Suite à cette étude, les HDLs ont également montrés un rôle protecteur contre d'autres stresses. Il s'agit particulièrement du stress du réticulum endoplasmique (RE), qui est un mécanisme qui semble jouer un rôle clé dans le développement du diabète. L'UPR (« Unfolded Protein Response ») est un processus physiologique tendant à maintenir l'homéostasie du réticulum endoplasmique, organelle prépondérante pour la fonction des cellules sécrétrices, notamment lorsqu'elle est soumise à des conditions extrêmes telles que des perturbations de la conformation tertiaire des protéines ou de la sécrétion. Dans ces cas, des voies de signalisation moléculaires sont activées, ce qui mène à l'exportation des protéines mal repliées, à leur dégradation et à l'augmentation de l'expression de chaperonnes capables d'améliorer le repliement des protéines mal formées. Toutefois, en cas de stress persistant, ce mécanisme de protection s'avère être pathologique. En induisant des voies de signalisation effectrices de l'apoptose, il conduit finalement au développement du diabète. Dans cette étude, nous avons démontré que les HDLs étaient capables de protéger la cellule bêta contre le stress du RE induits par des inhibiteurs (thapsigargine, tunicamycine) ou des stresses physiologiques tels que les acides gras libres. Les HDLs ont la capacité d'améliorer l'homéostasie du RE, notamment en favorisant le repliement et le transfert des protéines du RE à l'appareil de Golgi.En résumé, ces données suggèrent que les HDLs sont bénéfiques pour la survie des cellules bêta soumises à des stresses impliqués dans le développement du diabète, notamment en restaurant l'homéostasie du RE. Ces résultats conduisent à soutenir que le maintien des taux de cholestérol joue un rôle important dans la limitation de l'incidence du diabète.

Mécanisme moléculaire de protection des HDLs contre le stress du réticulum endoplasmique dans la cellule beta pancréatique. [Molecular mechanisms of HDLs to protect against the endoplasmic reticulum stress in pancreatic beta cell.]

Introduction: Les particules de HDL (High Density Lipoproteins) ont des fonctions très diverses notamment anti-inflamatoires, anti-apoptotiques ou anti-oxydatives. Chez les patients diabétiques, les niveaux de HDLs sont bas, les prédisposants ainsi à un risque élévé à développer une maladie cardiovasculaire. Sachant que le s HDLs ont également un effet protecteur sur la cellule beta, le but de cette étude est dinvestigué les mécanismes moléculaires de cette protection contre le stress du réticulum, stress qui contriubue au développement du diabéte de type 2. Résultats: La thapsigargine et la tunicamycine induisent lapoptose en induisant un stress dans le réticulum endoplasmique (RE) par un mauvais repliement des protéines dans le RE, ainsi que l'activation de l'UPR (Unfolded Protein Respons) avec trois voies communes de signalisation intracellulaire (IRE1, PREK et ATF6). Ces voix veillent tout d'abord à augmenter la capacité de repliement des protéines et le cas échéant à lapoptose. Nos résultats montrent que les HDLs sont capable d'inhuber lapoptose induite par la thapsigargine et la tunicamycine dans les MIN6. Dans le cas du traitement avec la thapsigargine, plusieurs marqueurs des voix UPR sont bloqués en présence des HDLs, suggérant que l'effet anti-apoptotiques des HDLs s'exerce au niveau ou en amont du RE. Les HDLS par contre ne bloquent par la sortie de calcium du RE induite par la thapsigargine ce qui indique que les HDLs n'interfèrent pas avec l'action de cette drogue sur sa cible (SERCA). Dans le cas de la la tunicamycine, les HDLs ne bloquent pas, ou très légèrement, l'activation des voix de l'UPR. La protection induite par les HDLs contre la mort engendrée par la tunicamycine s'sexerce dont apparement en aval de l'UPR et reste à être déterminer. Conclusions: Nos données suggérent que les HDLs sont capable de protéger la cellule beta contre le stress du réticulum mais apparement de façon différente selon les modalités d'inductions de ce stress.

New insights into the role of microRNAs in pancreatic ß-cell maturation and plasticity

Le diabète est une maladie chronique caractérisée par une élévation du taux de sucre dans le sang aussi appelé « glycémie » reflétant un état pathologique. L'élévation de la glycémie au long cours a des répercussions délétères sur nombreux de nos tissus et organes d'où l'apparition de complications sévères chez les sujets diabétiques pouvant atteindre les yeux, les reins, le système nerveux, le système cardiovasculaire et les membres inférieurs. La carence en une hormone essentielle à notre organisme, l'insuline, est au coeur du développement de la maladie. L'insuline induit la captation du glucose circulant dans le sang en excès suite à une prise alimentaire riche en glucides et favorise son utilisation et éventuellement son stockage dans les tissus tels que le foie, le tissu adipeux et les muscles. Ainsi, l'insuline est vitale pour réguler et maintenir stable notre niveau de glycémie. Les cellules bêta du pancréas sont les seules entités de notre corps capables de produire de l'insuline et une perte de fonctionnalité associée à leur destruction ont été mises en cause dans le processus pathologique du diabète de type 2. Cependant la pleine fonctionnalité et la maturation des cellules bêta n'apparaissent qu'après la naissance lorsque le pancréas en développement a atteint sa masse adulte définitive. Enfin, une fois la masse des cellules bêta définitive établie, leur nombre et volume restent relativement constants au cours de la vie adulte chez un sujet sain. Néanmoins, au cours de périodes critiques les besoins en insuline sont augmentés tel qu'observé chez les femmes enceintes et les personnes obèses qui ont une perte de sensibilité à l'insuline qui se traduit par la nécessité de sécréter plus d'insuline afin de maintenir une glycémie normale. Dans l'hypothèse où la compensation n'a pas lieu ou n'est pas aboutie, le diabète se développe. Le processus de maturation postnatale ainsi que les événements compensatoires sont donc des étapes essentielles et de nombreuses questions sont encore non résolues concernant l'identification des mécanismes les régulant. Parmi les acteurs potentiels figurent de petites molécules d'ARN découvertes récemment appelées microARNs et qui ont été rapidement suggérées très prometteuses dans l'identification de nouvelles cibles thérapeutiques dans le cadre du diabète et d'autres pathologies. Les microARNs vont réguler l'expression de notre génome sans en modifier la séquence, phénomène également appelé épigénétique, ce qui résulte en des différences de comportement et de fonction cellulaires. Les microARNs sont donc susceptibles de jouer un rôle clé dans l'ensemble des processus biologiques et notre environnement associé à nos prédispositions génétiques peuvent grandement modifier leur niveau et donc leur action, qui à son tour se répercutera sur notre état physiologique. En effet nous avons identifié des changements de microARNs dans les cellules d'îlots pancréatiques de modèles animaux (rats et souris) associés à un état de résistance à l'insuline (grossesse et obésité). Par le biais d'expériences in vitro sur des cellules bêta extraites de rats et conservées en culture, nous avons pu analyser de plus près l'implication des microARNs dans la capacité des cellules bêta à sécréter de l'insuline mais aussi à se multiplier et à survivre au sein d'un environnement toxique. Ainsi, nous avons identifié des microARNs qui participent positivement à la compensation des cellules bêta, sous la direction d'hormones telles les estrogènes ou d'une hormone libérée par l'intestin au cours de la digestion (l'inerétine GLP1) et qui est largement utilisée comme agent thérapeutique dans la médication contre le diabète. Dans un second temps nous avons utilisé une stratégie similaire afin de déterminer le rôle de microARNs préalablement détectés comme étant changés au cours du développement postnatal des cellules bêta chez le rat. Cette étude a également mené à l'identification de microARNs participant à la maturation et à l'expansion de la masse des cellules bêta sous l'influence de la composition du régime alimentaire et des besoins en insuline adéquats qui en dépendent. Ces études apportent la vision de nouveaux mécanismes moléculaires impliquant les microARNs et démontrant leur importance pour le bon fonctionnement des cellules bêta et leur capacité d'adaptation à l'environnement. -- Les cellules bêta sont une composante des îlots pancréatiques de Langerhans et sont des cellules hautement différenciées qui ont l'unique capacité de sécréter de l'insuline sous l'influence des nutriments suite à une prise alimentaire. L'insuline facilite l'incorporation de glucose dans ses tissus cibles tels le foie, le tissu adipeux et les muscles. Bien que les besoins en insuline soient relativement constants au cours de la vie d'un individu sain, certaines conditions associées à un état de résistance à l'insuline, telles la grossesse ou l'obésité, requièrent une libération d'insuline majorée. En cas de résistance à l'insuline, une dysfonction des cellules bêta plus ou moins associée à leur mort cellulaire, conduisent à une sécrétion d'insuline insuffisante et au développement d'une hyperglycémie chronique, caractéristique du diabète de type 2. Jusqu'à présent, les mécanismes moléculaires sous- jacents à la compensation des cellules bêta ou encore menant à leur dysfonction restent peu connus. Découverts récemment, les petits ARNs non-codant appelés microARNs (miARNs), suscitent un intérêt grandissant de par leur potentiel thérapeutique pour la prise en charge et le traitement du diabète. Les miARNs sont de puissants régulateurs de l'expression génique qui lient directement le 3'UTR de leurs ARN messagers cibles afin d'inhiber leur traduction ou d'induire leur dégradation, ce qui leur permet de contrôler des fonctions biologiques multiples. Ainsi, nous avons pris pour hypothèse que les miARNs pourraient jouer un rôle essentiel en maintenant la fonction des cellules bêta et des processus compensatoires afin de prévenir le développement du diabète. Lors d'une première étude, une analyse transcriptomique a permis l'identification de miARNs différemment exprimés au sein d'îlots pancréatiques de rattes gestantes. Parmi eux, le miR-338-3p a démontré la capacité de promouvoir la prolifération et la survie des cellules bêta exposées à des acides gras saturés et des cytokines pro-inflammatoires, sans altérer leur propriété sécrétrice d'insuline. Nous avons également identifié deux hormones reconnues pour leurs propriétés bénéfiques pour la physiologie de la cellule bêta, l'estradiol et l'incrétine GLP1, qui régulent les niveaux du miR-338-3p. Ce miARN intègre parfaitement les voies de signalisation de ces deux hormones dépendantes de l'AMP cyclique, afin de contrôler l'expression de nombreux gènes conduisant à son action biologique. Dans un projet ultérieur, notre objectif était de déterminer la contribution de miARNs dans l'acquisition de l'identité fonctionnelle des cellules bêta en période postnatale. En effet, directement après la naissance les cellules bêta sont reconnues pour être encore immatures et incapables de sécréter de l'insuline spécifiquement en réponse à l'élévation de la glycémie. Au contraire, la réponse insulinique induite par les acides aminés ainsi que la biosynthèse d'insuline sont déjà fonctionnelles. Nos recherches ont permis de montrer que les changements de miARNs corrélés avec l'apparition du phénotype sécrétoire en réponse au glucose, sont régis par la composition nutritionnelle du régime alimentaire et des besoins en insuline qui en découlent. En parallèle, le taux de prolifération des cellules bêta est considérablement réduit. Les miARNs que nous avons étudiés coordonnent des changements d'expression de gènes clés impliqués dans l'acquisition de propriétés vitales de la cellule bêta et dans la maintenancé de son identité propre. Enfin, ces études ont permis de clairement démontrer l'importance des miARNs dans la régulation de la fonction des cellules bêta pancréatiques. -- Beta-cells are highly differentiated cells localized in the pancreatic islets and are characterized by the unique property of secreting insulin in response to nutrient stimulation after meal intake. Insulin is then in charge of facilitating glucose uptake by insulin target tissues such as liver, adipose tissue and muscles. Despite insulin needs stay more or less constant throughout life of healthy individuals, there are circumstances such as during pregnancy or obesity which are associated to insulin resistance, where insulin needs are increased. In this context, defects in beta-cell function, sometimes associated with beta-cell loss, may result in the release of inappropriate amounts of insulin leading to chronic hyperglycemia, properly defined as type 2 diabetes mellitus. So far, the mechanisms underlying beta- cell compensation as well as beta-cell failure remain to be established. The recently discovered small non-coding RNAs called microRNAs (miRNAs) are emerging as interesting therapeutic targets and are bringing new hope for the treatment of diabetes. miRNAs display a massive potential in regulating gene expression by directly binding to the 3'UTR of messenger RNAs and by inhibiting their translation and/or stability, enabling them to modify a wide range of biological functions. In view of this, we hypothesized that miRNAs may play an essential role in preserving the functional beta-cell mass and permitting to fight against beta-cell exhaustion and decompensation that can lead to diabetes development. In a first study, global profiling in pancreatic islets of pregnant rats, a model of insulin resistance, led to the identification of a set of differentially expressed miRNAs. Among them, miR-338- 3p was found to promote beta-cell proliferation and survival upon exposure of islet cells to pro- apoptotic stimuli such as saturated fatty acids or pro-inflammatory cytokines, without impairment in their capacity to release insulin. We also discovered that miR-338-3p changes are driven by two hormones, the estradiol and the incretin GLP1, both well known for their beneficial impact on beta- cell physiology. Consistently, we found that miR-338-3p integrates the cAMP-dependent signaling pathways regulated by these two hormones in order to control the expression of numerous genes and execute its biological functions. In a second project, we aimed at determining whether miRNAs contribute to the acquisition of beta-cell identity. Indeed, we confirmed that right after birth beta-cells are still immature and are unable to secrete insulin specifically in response to elevated concentrations of glucose. In contrast, amino acid-stimulated insulin release as well as insulin biosynthesis are already fully functional. In parallel, newborn beta-cells are proliferating intensively within the expanding pancreas. Interestingly, we demonstrated that the miRNA changes and the subsequent acquisition of glucose responsiveness is influenced by the diet composition and the resulting insulin needs. At the same time, beta-cell proliferation declines. The miRNAs that we have identified orchestrate expression changes of essential genes involved in the acquisition of specific beta-cell properties and in the maintenance of a mature beta-cell identity. Altogether, these studies clearly demonstrate that miRNAs play important roles in the regulation of beta-cell function.

Alterations in microRNA expression contribute to fatty acid-induced pancreatic beta-cell dysfunction.

OBJECTIVE: Visceral obesity and elevated plasma free fatty acids are predisposing factors for type 2 diabetes. Chronic exposure to these lipids is detrimental for pancreatic beta-cells, resulting in reduced insulin content, defective insulin secretion, and apoptosis. We investigated the involvement in this phenomenon of microRNAs (miRNAs), a class of noncoding RNAs regulating gene expression by sequence-specific inhibition of mRNA translation. RESEARCH DESIGN AND METHODS: We analyzed miRNA expression in insulin-secreting cell lines or pancreatic islets exposed to palmitate for 3 days and in islets from diabetic db/db mice. We studied the signaling pathways triggering the changes in miRNA expression and determined the impact of the miRNAs affected by palmitate on insulin secretion and apoptosis. RESULTS: Prolonged exposure of the beta-cell line MIN6B1 and pancreatic islets to palmitate causes a time- and dose-dependent increase of miR34a and miR146. Elevated levels of these miRNAs are also observed in islets of diabetic db/db mice. miR34a rise is linked to activation of p53 and results in sensitization to apoptosis and impaired nutrient-induced secretion. The latter effect is associated with inhibition of the expression of vesicle-associated membrane protein 2, a key player in beta-cell exocytosis. Higher miR146 levels do not affect the capacity to release insulin but contribute to increased apoptosis. Treatment with oligonucleotides that block miR34a or miR146 activity partially protects palmitate-treated cells from apoptosis but is insufficient to restore normal secretion. CONCLUSIONS: Our findings suggest that at least part of the detrimental effects of palmitate on beta-cells is caused by alterations in the level of specific miRNAs.

Beta cell mass and growth after syngeneic islet cell transplantation in normal and streptozocin diabetic C57BL/6 mice

In islet transplantation, nonimmunological factors such as limited growth capacity or increased death rate could reduce the beta cell mass in the graft and lead to failure of the transplant. We studied the evolution of beta cell replication and mass after transplantation of insufficient, minimally sufficient, or excessive islet tissue. Streptozocin diabetic C57BL/6 mice received 150 or 300 syngeneic islets under the kidney capsule and normal mice received 300 islets. In streptozocin diabetic mice 300 islets restored normoglycemia; beta cell replication in transplanted islets was similar to replication in normal pancreas and beta cell mass in the graft remained constant. In contrast, 150 islets were insufficient to achieve normoglycemia; beta cell replication was increased initially but not by 18 or 30 d despite persistent hyperglycemia, and beta cell mass fell progressively. When islets were transplanted into normal recipients, beta cell replication remained normal but beta cells underwent atrophy and mass in the graft was substantially reduced. Therefore, with a successful islet transplant, in diabetic mice beta cell replication and mass remain constant. In contrast, when insufficient islet tissue is transplanted an initial increase in beta cell replication can not compensate for a decline in beta cell mass. When excessive islet tissue is transplanted, beta cell mass is reduced despite normal beta cell replication.

Transplanted beta cell response to increased metabolic demand. Changes in beta cell replication and mass

We determined the capacity of transplanted beta cells to modify their replication and mass when stimulated by changes in metabolic demand. Five groups of Lewis rats were studied: group 1 (Tx-Px) had a 95% pancreatectomy 14 d after transplantation of 500 islets; group 2 (Px-Tx) had a 95% pancreatectomy 14 d before transplantation of 500 islets; group 3 (Tx) was transplanted with 500 islets; group 4 (Px) had a 95% pancreatectomy; and group 5 (normal) was neither transplanted nor pancreatectomized. Blood glucose was normal in Tx-Px and Tx groups at all times. Px-Tx and Px groups developed severe hyperglycemia after pancreatectomy that was corrected in Px-Tx group in 83% of rats 28 d after transplantation. Replication of transplanted beta cells increased in Tx-Px (1.15 +/- 0.12%) and Px-Tx (0.85 +/- 0.12%) groups, but not in Tx group (0.64 +/- 0.07%) compared with normal pancreatic beta cells (0.38 +/- 0.05%) (P < 0.001). Mean beta cell size increased in Tx-Px (311 +/- 14 microns2) and Px-Tx (328 +/- 13 microns2) groups compared with Tx (252 +/- 12 microns2) and normal (239 +/- 9 microns2) groups (P < 0.001). Transplanted beta cell mass increased in Tx-Px (1.87 +/- 0.51 mg) and Px-Tx (1.55 +/- 0.21 mg) groups compared with Tx group (0.78 +/- 0.17 mg) (P < 0.05). In summary, changes in transplanted beta cells prevented the development of hyperglycemia in Tx-Px rats. Transplanted beta cells responded to increased metabolic demand increasing their beta cell mass.

Comparative effects of GLP-1-(7-36) amide, oxyntomodulin and glucagon on rabbit gastric parietal cell function.

We have investigated in vitro, the effects of glucagon-like peptide-1-(7-36) amide (GLP-1-(7-36) amide), oxyntomodulin and glucagon on two rabbit parietal cell-enriched fractions (F3, F3n), with parietal cell contents of 60% and 88%, respectively. Histamine (10(-5) M) stimulated [14C]aminopyrine accumulation to an amount of 850% in excess of the basal level, whereas GLP-1-(7-36) amide (10(-7) M) and oxyntomodulin (10(-6) M) induced increases of 50% and 30%, respectively. With a histamine concentration of 10(-6) M, [14C]aminopyrine accumulation was stimulated to 498% in excess of the basal level; GLP-1-(7-36) amide (10(-7) M) and oxyntomodulin (10(-7) M) induced increases of 18% and 15%, respectively. With these parameters, oxyntomodulin[19-37] and glucagon were without effect. Specific binding of [125I]GLP-1-(7-36) amide to parietal cell plasma membranes was inhibited dose-dependently by GLP-1-(7-36) amide, oxyntomodulin and glucagon with inhibitory concentrations of 0.25 nM, 65 nM and 800 nM, respectively. No specific binding of [125I]oxyntomodulin or [125I]glucagon was detectable. GLP-1-(7-36) amide receptor mRNA was only detected in parietal cell-enriched fractions. GLP-1-(7-36) amide, oxyntomodulin and glucagon stimulated parietal cell cAMP production to similar maximal levels with median values close to 0.28 nM, 10.5 nM and 331.7 nM, whereas oxyntomodulin[19-37] had no effect. The maximal cAMP production induced by GLP-1-(7-36) amide, oxyntomodulin or glucagon was additive to that induced by histamine.(ABSTRACT TRUNCATED AT 250 WORDS)

Human epidermal stem cell function is regulated by circadian oscillations.

Human skin copes with harmful environmental factors that are circadian in nature, yet how circadian rhythms modulate the function of human epidermal stem cells is mostly unknown. Here we show that in human epidermal stem cells and their differentiated counterparts, core clock genes peak in a successive and phased manner, establishing distinct temporal intervals during the 24 hr day period. Each of these successive clock waves is associated with a peak in the expression of subsets of transcripts that temporally segregate the predisposition of epidermal stem cells to respond to cues that regulate their proliferation or differentiation, such as TGFβ and calcium. Accordingly, circadian arrhythmia profoundly affects stem cell function in culture and in vivo. We hypothesize that this intricate mechanism ensures homeostasis by providing epidermal stem cells with environmentally relevant temporal functional cues during the course of the day and that its perturbation may contribute to aging and carcinogenesis.

Hypoinsulinaemia, glucose intolerance and diminished beta-cell size in S6K1-deficient mice.

Insulin controls glucose homeostasis by regulating glucose use in peripheral tissues, and its own production and secretion in pancreatic beta cells. These responses are largely mediated downstream of the insulin receptor substrates, IRS-1 and IRS-2 (refs 4-8), through distinct signalling pathways. Although a number of effectors of these pathways have been identified, their roles in mediating glucose homeostasis are poorly defined. Here we show that mice deficient for S6 kinase 1, an effector of the phosphatidylinositide-3-OH kinase signalling pathway, are hypoinsulinaemic and glucose intolerant. Whereas insulin resistance is not observed in isolated muscle, such mice exhibit a sharp reduction in glucose-induced insulin secretion and in pancreatic insulin content. This is not due to a lesion in glucose sensing or insulin production, but to a reduction in pancreatic endocrine mass, which is accounted for by a selective decrease in beta-cell size. The observed phenotype closely parallels those of preclinical type 2 diabetes mellitus, in which malnutrition-induced hypoinsulinaemia predisposes individuals to glucose intolerance.

IRF4 and BATF are critical for CD8(+) T-cell function following infection with LCMV.

CD8(+) T-cell functions are critical for preventing chronic viral infections by eliminating infected cells. For healthy immune responses, beneficial destruction of infected cells must be balanced against immunopathology resulting from collateral damage to tissues. These processes are regulated by factors controlling CD8(+) T-cell function, which are still incompletely understood. Here, we show that the interferon regulatory factor 4 (IRF4) and its cooperating binding partner B-cell-activating transcription factor (BATF) are necessary for sustained CD8(+) T-cell effector function. Although Irf4(-/-) CD8(+) T cells were initially capable of proliferation, IRF4 deficiency resulted in limited CD8(+) T-cell responses after infection with the lymphocytic choriomeningitis virus. Consequently, Irf4(-/-) mice established chronic infections, but were protected from fatal immunopathology. Absence of BATF also resulted in reduced CD8(+) T-cell function, limited immunopathology, and promotion of viral persistence. These data identify the transcription factors IRF4 and BATF as major regulators of antiviral cytotoxic T-cell immunity.

Hematopoietic stem cell function and survival depend on c-Myc and N-Myc activity.

Myc activity is emerging as a key element in acquisition and maintenance of stem cell properties. We have previously shown that c-Myc deficiency results in accumulation of defective hematopoietic stem cells (HSCs) due to niche-dependent differentiation defects. Here we report that immature HSCs coexpress c-myc and N-myc mRNA at similar levels. Although conditional deletion of N-myc in the bone marrow does not affect hematopoiesis, combined deficiency of c-Myc and N-Myc (dKO) results in pancytopenia and rapid lethality. Interestingly, proliferation of HSCs depends on both myc genes during homeostasis, but is c-Myc/N-Myc independent during bone marrow repair after injury. Strikingly, while most dKO hematopoietic cells undergo apoptosis, only self-renewing HSCs accumulate the cytotoxic molecule Granzyme B, normally employed by the innate immune system, thereby revealing an unexpected mechanism of stem cell apoptosis. Collectively, Myc activity (c-Myc and N-Myc) controls crucial aspects of HSC function including proliferation, differentiation, and survival.