The effect of blood glucose on the vasculature in young patients with type 1 diabetes

Background. Patients with type 1 diabetes are at markedly increased risk of vascular complications. In this respect it is noteworthy that hyperglycaemia that is shown to cause endothelial dysfunction, has clearly been shown to be a risk factor for diabetic microvascular disease. However, the role of hyperglycaemia as a predictor of macrovascular disease is not as clear as for microvascular disease, although type 1 diabetes itself increases the risk of cardiovascular disease substantially. Furthermore, it is not known whether it is the short-term or the long-term hyperglycaemia that confers possible risk. In addition, the role of glucose variability as a predictor of complications is to a large extent unexplored. Interestingly, although hyperglycaemia increases the risk of pre-eclampsia in women with type 1 diabetes, it is unclear whether pre-eclampsia, a condition characterized by endothelial dysfunction, is also a risk factor for microvascular complication, diabetic nephropathy. Aims. This doctoral thesis investigated the role of acute hyperglycaemia and glucose variability on arterial stiffness and cardiac ventricular repolarisation in male patients with type 1 diabetes as well as in healthy male volunteers. The thesis also explored whether acute hyperglycaemia leads to an inflammatory response, endothelial dysfunction and oxidative stress. Finally, the role of pre-eclampsia, as a predictor of diabetic nephropathy in type 1 diabetes was examined. Subjects and methods. In order to study glucose variability and the daily glycaemic control, 22 male patients with type 1 diabetes, without any diabetic complications, were monitored for 72-h with a continuous glucose monitoring system. At the end of the 72-h glucose monitoring period a 2-h hyperglycaemic clamp was performed both in the patients with type 1 diabetes and in the 13 healthy age-matched male volunteers. Blood pressure, arterial stiffness and QT time were measured to detect vascular changes during acute hyperglycaemia. Blood samples were drawn at baseline (normoglycaemia) and during acute hyperglycaemia. In another patient sample, women with type 1 diabetes were followed during their pregnancy and restudied eleven years later to elucidate the role of pre-eclampsia and pregnancy-induced hypertension as potential risk factors for diabetic nephropathy. Results and conclusions. Acute hyperglycaemia increased arterial stiffness as well as caused a disturbance in the myocardial ventricular repolarisation, emphasizing the importance of a strict daily glycaemic control in male patients with type 1 diabetes. An inflammatory response was also observed during acute hyperglycaemia. Furthermore, a high mean daily blood glucose but not glucose variability per se is associated with arterial stiffness. While glucose variability in turn correlated with central blood pressure, the results suggest that the glucose metabolism is closely linked to the haemodynamic changes in male patients with uncomplicated type 1 diabetes. Notably, the results are not directly applicable to females. Finally, a history of a pre-eclamptic pregnancy, but not pregnancy-induced hypertension was associated with increased risk of diabetic nephropathy.

A nonlinear systems model for the control mechanism of free fatty acid-glucose metabolosm in normal humans

A mathematical model is proposed in this thesis for the control mechanism of free fatty acid-glucose metabolism in healthy individuals under resting conditions. The objective is to explain in a consistent manner some clinical laboratory observations such as glucose, insulin and free fatty acid responses to intravenous injection of glucose, insulin, etc. Responses up to only about two hours from the beginning of infusion are considered. The model is an extension of the one for glucose homeostasis proposed by Charette, Kadish and Sridhar (Modeling and Control Aspects of Glucose Homeostasis. Mathematical Biosciences, 1969). It is based upon a systems approach and agrees with the current theories of glucose and free fatty acid metabolism. The description is in terms of ordinary differential equations. Validation of the model is based on clinical laboratory data available at the present time. Finally procedures are suggested for systematically identifying the parameters associated with the free fatty acid portion of the model.

Effect of cytochalasin B on 3-O-[(14)C]-methyl-D-glucose or D-[U-(14)C]glucose handling by BRIN-BD11 cells.

The present study aimed to investigate the effects of cytochalasin B (20 μM) on the uptake of 3-O-[(14)C]-methyl-D-glucose or D-[U-(14)C]glucose (8.3 mM each) by BRIN-BD11 cells. Taking into account the distribution space of tritiated water ((3)HOH), which was unexpectedly increased shortly after exposure of the cells to cytochalasin B and then progressively returned to its control values, and that of L-[1-(14)C]glucose, used as an extracellular marker, it was demonstrated that cytochalasin B caused a modest, but significant inhibition of the uptake of D-glucose and its non-metabolized analog by the BRIN-BD11 cells. These findings resemble those observed in acinar or ductal cells of the rat submaxillary gland and displayed a relative magnitude comparable to that found for the inhibition of D-glucose metabolism by cytochalasin B in purified pancreatic islet B cells. These findings reinforce the view that the primary site of action of cytochalasin B is located at the level of the plasma membrane.

Increased endocytosis in retinal vascular endothelial cells grown in high glucose medium is modulated by inhibitors of nonenzymatic glycosylation

We sought to determine if hyperglycaemia is responsible for increased retinal vascular endothelial-cell (RVEC) endocytosis in diabetes and to assess the role of nonenzymatic glycosylation in mediation of this novel endothelial-cell pathology. RVECs were propagated in media containing either 5 or 25 mmol/l glucose for up to 10 days after which they were exposed to the protein tracer horseradish peroxidase for 30 min. The level of RVEC endocytosis was quantified in intact cell monolayers by electron microscopic stereology, and in cell lysates by a simple spectrophotometric method. The effect of the nonenzymatic glycosylation inhibitors, aminoguanidine and D-lysine, on high-glucose medium induced changes in RVEC endocytosis was tested by inclusion of these agents in the culture medium. RVECs exposed to 25 mmol/l glucose showed a stepwise increase in endocytosis of horseradish peroxidase culminating in a two- to threefold increase after 10 days. Endocytosis returned to normal levels after a further 10 days in 5 mmol/l glucose medium. The increase in RVEC endocytosis was markedly reduced, but not completely normalised, by aminoguanidine and D-lysine. Exposure of cultured RVECs to 25 mmol/l glucose causes an increase in endocytosis of similar magnitude to that experienced by RVEC in early diabetes, and implicates hyperglycaemia in the latter situation. A significant component of the increase in RVEC endocytosis appears to be mediated by nonenzymatic glycosylation.

Is the formula of Traub still up to date in antemortem blood glucose level estimation?

According to the hypothesis of Traub, also known as the 'formula of Traub', postmortem values of glucose and lactate found in the cerebrospinal fluid or vitreous humor are considered indicators of antemortem blood glucose levels. However, because the lactate concentration increases in the vitreous and cerebrospinal fluid after death, some authors postulated that using the sum value to estimate antemortem blood glucose levels could lead to an overestimation of the cases of glucose metabolic disorders with fatal outcomes, such as diabetic ketoacidosis. The aim of our study, performed on 470 consecutive forensic cases, was to ascertain the advantages of the sum value to estimate antemortem blood glucose concentrations and, consequently, to rule out fatal diabetic ketoacidosis as the cause of death. Other biochemical parameters, such as blood 3-beta-hydroxybutyrate, acetoacetate, acetone, glycated haemoglobin and urine glucose levels, were also determined. In addition, postmortem native CT scan, autopsy, histology, neuropathology and toxicology were performed to confirm diabetic ketoacidosis as the cause of death. According to our results, the sum value does not add any further information for the estimation of antemortem blood glucose concentration. The vitreous glucose concentration appears to be the most reliable marker to estimate antemortem hyperglycaemia and, along with the determination of other biochemical markers (such as blood acetone and 3-beta-hydroxybutyrate, urine glucose and glycated haemoglobin), to confirm diabetic ketoacidosis as the cause of death.

Enteral versus parenteral nutrition: comparison of energy metabolism in healthy subjects.

Continuous respiratory exchange measurements were performed on 10 healthy young women for 1 h before, 3 h during, and 3 h after either parenteral (iv) or intragastric (ig) administration of a nutrient mixture (52% glucose, 18% amino acid, and 30% lipid energy) infused at twice the postabsorptive resting energy expenditure (REE). REE rose from 0.98 +/- 0.02 (iv) and 0.99 +/- 0.02 kcal/min (ig) postabsorptively to 1.13 +/- 0.03 (iv) and 1.13 +/- 0.02 kcal/min (ig), resulting in nutrient-induced thermogenesis of 10 +/- 0.6 and 9.3 +/- 0.9%, respectively, when related to the metabolizable energy. The respiratory quotient rose from preinfusion values of 0.81 +/- 0.02 (iv) and 0.80 +/- 0.01 (ig) to 0.86 +/- 0.01 (iv) and 0.85 +/- 0.01 (ig). After nutrient administration the respiratory quotient fell significantly to below the preinfusion values. Plasma glucose and insulin concentrations rose during nutrient administration but were higher during the intravenous route. It is concluded that, although the response time to intragastric administration was delayed, the thermic effects and overall substrate oxidations were comparable during intravenous or intragastric administration, albeit, at lower plasma glucose and insulin concentrations via the intragastric route.

Effects of infused amino acids on glucose production and utilization in healthy human subjects.

Amino acids have been reported to increase endogenous glucose production in normal human subjects during hyperinsulinemia: however, controversy exists as to whether insulin-mediated glucose disposal is inhibited under these conditions. The effect of an amino acid infusion on glucose oxidation rate has so far not been determined. Substrate oxidation rates, endogenous glucose production, and [13C]glucose synthesis from [13C]bicarbonate were measured in six normal human subjects during sequential infusions of exogenous glucose and exogenous glucose with (n = 5) or without (n = 5) exogenous amino acids. Amino acids increased endogenous glucose production by 84% and [13C]glucose synthesis by 235%. Glucose oxidation estimated from indirect calorimetry decreased slightly after amino acids, but glucose oxidation estimated from [13C]glucose-13CO2 data was increased by 14%. It is concluded that gluconeogenesis is the major pathway of amino acid degradation. During amino acid administration, indirect calorimetry underestimates the true rate of glucose oxidation, whereas glucose oxidation calculated from the 13C enrichment of expired CO2 during [U-13C]glucose infusion does not. A slight stimulation of glucose oxidation during amino acid infusion, concomitant with an increased plasma insulin concentration, indicates that amino acids do not inhibit glucose oxidation.

Interactions of dietary whole-grain intake with fasting glucose- and insulin-related genetic loci in individuals of European descent: a meta-analysis of 14 cohort studies.

Whole-grain foods are touted for multiple health benefits, including enhancing insulin sensitivity and reducing type 2 diabetes risk. Recent genome-wide association studies (GWAS) have identified several single nucleotide polymorphisms (SNPs) associated with fasting glucose and insulin concentrations in individuals free of diabetes. We tested the hypothesis that whole-grain food intake and genetic variation interact to influence concentrations of fasting glucose and insulin. Via meta-analysis of data from 14 cohorts comprising ∼ 48,000 participants of European descent, we studied interactions of whole-grain intake with loci previously associated in GWAS with fasting glucose (16 loci) and/or insulin (2 loci) concentrations. For tests of interaction, we considered a P value <0.0028 (0.05 of 18 tests) as statistically significant. Greater whole-grain food intake was associated with lower fasting glucose and insulin concentrations independent of demographics, other dietary and lifestyle factors, and BMI (β [95% CI] per 1-serving-greater whole-grain intake: -0.009 mmol/l glucose [-0.013 to -0.005], P < 0.0001 and -0.011 pmol/l [ln] insulin [-0.015 to -0.007], P = 0.0003). No interactions met our multiple testing-adjusted statistical significance threshold. The strongest SNP interaction with whole-grain intake was rs780094 (GCKR) for fasting insulin (P = 0.006), where greater whole-grain intake was associated with a smaller reduction in fasting insulin concentrations in those with the insulin-raising allele. Our results support the favorable association of whole-grain intake with fasting glucose and insulin and suggest a potential interaction between variation in GCKR and whole-grain intake in influencing fasting insulin concentrations.

Étude de l'implication des navettes du pyruvate découlant du métabolisme mitochondrial du glucose dans la régulation de la sécrétion d'insuline par les cellules bêta pancréatiques

Le diabète est une maladie métabolique qui se caractérise par une résistance à l’insuline des tissus périphériques et par une incapacité des cellules β pancréatiques à sécréter les niveaux d’insuline appropriés afin de compenser pour cette résistance. Pour mieux comprendre les mécanismes déficients dans les cellules β des patients diabétiques, il est nécessaire de comprendre et de définir les mécanismes impliqués dans le contrôle de la sécrétion d’insuline en réponse au glucose. Dans les cellules β pancréatiques, le métabolisme du glucose conduit à la production de facteurs de couplage métabolique, comme l’ATP, nécessaires à la régulation de l’exocytose des vésicules d’insuline. Le mécanisme par lequel la production de l’ATP par le métabolisme oxydatif du glucose déclenche l’exocytose des vésicules d’insuline est bien décrit dans la littérature. Cependant, il ne peut à lui seul réguler adéquatement la sécrétion d’insuline. Le malonyl-CoA et le NADPH sont deux autres facteurs de couplage métaboliques qui ont été suggérés afin de relier le métabolisme du glucose à la régulation de la sécrétion d’insuline. Les mécanismes impliqués demeurent cependant à être caractérisés. Le but de la présente thèse était de déterminer l’implication des navettes du pyruvate, découlant du métabolisme mitochondrial du glucose, dans la régulation de la sécrétion d’insuline. Dans les cellules β, les navettes du pyruvate découlent de la combinaison des processus d’anaplérose et de cataplérose et permettent la transduction des signaux métaboliques provenant du métabolisme du glucose. Dans une première étude, nous nous sommes intéressés au rôle de la navette pyruvate/citrate dans la régulation de la sécrétion d’insuline en réponse au glucose, puisque cette navette conduit à la production dans le cytoplasme de deux facteurs de couplage métabolique, soit le malonyl-CoA et le NADPH. De plus, la navette pyruvate/citrate favorise le flux métabolique à travers la glycolyse en réoxydation le NADH. Une étude effectuée précédemment dans notre laboratoire avait suggéré la présence de cette navette dans les cellules β pancréatique. Afin de tester notre hypothèse, nous avons ciblé trois étapes de cette navette dans la lignée cellulaire β pancréatique INS 832/13, soit la sortie du citrate de la mitochondrie et l’activité de l’ATP-citrate lyase (ACL) et l’enzyme malique (MEc), deux enzymes clés de la navette pyruvate/citrate. L’inhibition de chacune de ces étapes par l’utilisation d’un inhibiteur pharmacologique ou de la technologie des ARN interférant a corrélé avec une réduction significative de la sécrétion d’insuline en réponse au glucose. Les résultats obtenus suggèrent que la navette pyruvate/citrate joue un rôle critique dans la régulation de la sécrétion d’insuline en réponse au glucose. Parallèlement à notre étude, deux autres groupes de recherche ont suggéré que les navettes pyruvate/malate et pyruvate/isocitrate/α-cétoglutarate étaient aussi importantes pour la sécrétion d’insuline en réponse au glucose. Ainsi, trois navettes découlant du métabolisme mitochondrial du glucose pourraient être impliquées dans le contrôle de la sécrétion d’insuline. Le point commun de ces trois navettes est la production dans le cytoplasme du NADPH, un facteur de couplage métabolique possiblement très important pour la sécrétion d’insuline. Dans les navettes pyruvate/malate et pyruvate/citrate, le NADPH est formé par MEc, alors que l’isocitrate déshydrogénase (IDHc) est responsable de la production du NADPH dans la navette pyruvate/isocitrate/α-cétoglutarate. Dans notre première étude, nous avions démontré l’importance de l’expression de ME pour la sécrétion adéquate d’insuline en réponse au glucose. Dans notre deuxième étude, nous avons testé l’implication de IDHc dans les mécanismes de régulation de la sécrétion d’insuline en réponse au glucose. La diminution de l’expression de IDHc dans les INS 832/13 a stimulé la sécrétion d’insuline en réponse au glucose par un mécanisme indépendant de la production de l’ATP par le métabolisme oxydatif du glucose. Ce résultat a ensuite été confirmé dans les cellules dispersées des îlots pancréatiques de rat. Nous avons aussi observé dans notre modèle que l’incorporation du glucose en acides gras était augmentée, suggérant que la diminution de l’activité de IDHc favorise la redirection du métabolisme de l’isocitrate à travers la navette pyruvate/citrate. Un mécanisme de compensation à travers la navette pyruvate/citrate pourrait ainsi expliquer la stimulation de la sécrétion d’insuline observée en réponse à la diminution de l’expression de IDHc. Les travaux effectués dans cette deuxième étude remettent en question l’implication de l’activité de IDHc, et de la navette pyruvate/isocitrate/α-cétoglutarate, dans la transduction des signaux métaboliques reliant le métabolisme du glucose à la sécrétion d’insuline. La navette pyruvate/citrate est la seule des navettes du pyruvate à conduire à la production du malonyl-CoA dans le cytoplasme des cellules β. Le malonyl-CoA régule le métabolisme des acides gras en inhibant la carnitine palmitoyl transférase 1, l’enzyme limitante dans l’oxydation des acides gras. Ainsi, l’élévation des niveaux de malonyl-CoA en réponse au glucose entraîne une redirection du métabolisme des acides gras vers les processus d’estérification puis de lipolyse. Plus précisément, les acides gras sont métabolisés à travers le cycle des triglycérides/acides gras libres (qui combinent les voies métaboliques d’estérification et de lipolyse), afin de produire des molécules lipidiques signalétiques nécessaires à la modulation de la sécrétion d’insuline. Des études effectuées précédemment dans notre laboratoire ont démontré que l’activité lipolytique de HSL (de l’anglais hormone-sensitive lipase) était importante, mais non suffisante, pour la régulation de la sécrétion d’insuline. Dans une étude complémentaire, nous nous sommes intéressés au rôle d’une autre lipase, soit ATGL (de l’anglais adipose triglyceride lipase), dans la régulation de la sécrétion d’insuline en réponse au glucose et aux acides gras. Nous avons démontré que ATGL est exprimé dans les cellules β pancréatiques et que son activité contribue significativement à la lipolyse. Une réduction de son expression dans les cellules INS 832/13 par RNA interférant ou son absence dans les îlots pancréatiques de souris déficientes en ATGL a conduit à une réduction de la sécrétion d’insuline en réponse au glucose en présence ou en absence d’acides gras. Ces résultats appuient l’hypothèse que la lipolyse est une composante importante de la régulation de la sécrétion d’insuline dans les cellules β pancréatiques. En conclusion, les résultats obtenus dans cette thèse suggèrent que la navette pyruvate/citrate est importante pour la régulation de la sécrétion d’insuline en réponse au glucose. Ce mécanisme impliquerait la production du NADPH et du malonyl-CoA dans le cytoplasme en fonction du métabolisme du glucose. Cependant, nos travaux remettent en question l’implication de la navette pyruvate/isocitrate/α-cétoglutarate dans la régulation de la sécrétion d’insuline. Le rôle exact de IDHc dans ce processus demeure cependant à être déterminé. Finalement, nos travaux ont aussi démontré un rôle pour ATGL et la lipolyse dans les mécanismes de couplage métabolique régulant la sécrétion d’insuline.

MiR-16, un nouveau régulateur du transporteur de glucose dépendant de l’insuline GLUT-4

Les microARNs sont des petits ARNs non codants d'environ 22 nucléotides qui régulent négativement la traduction de l'ARN messager cible (ARNm) et ont donc des fonctions cellulaires. Le microARN-16 (miR-16) est connu pour ses effets antiprolifératifs. Nous avons observé que l’expression de miR-16 est diminuée dans les cellules endothéliales humaines sénescentes et quiescentes en comparaison à des cellules prolifératives. Une analyse informatique des sites potentiels de liaison de miR-16 prévoit que GLUT-4, un transporteur du glucose insulinodépendant, pourrait être une cible potentielle du miR-16. Nous avons donc testé l'hypothèse que miR-16 régule négativement le métabolisme du glucose cellulaire. Dans des HUVEC, l'inhibition de miR-16 endogène avec des anti-miRNA oligonucléotides (AMO) augmente les niveaux protéiques de GLUT-4 de 1,7 ± 0,4 fois (p=0,0037 ; n=9). Dans des souris nourries avec un régime alimentaire normal ou riche en graisse et en sucre, l’expression de GLUT-4 dans le muscle squelettique a tendance à corréler négativement avec les niveaux de miR-16 (p=0,0998, r2=0,3866, n=4). Ces résultats suggèrent que miR-16 est un régulateur négatif de GLUT-4 et qu’il pourrait être impliqué dans la régulation du métabolisme cellulaire du glucose.

Rôle de l'estérification des acides gras dans la régulation de la sécrétion d'insuline et le stress métabolique induits par le glucose

Le diabète est une maladie chronique de l’homéostasie du glucose caractérisée par une hyperglycémie non contrôlée qui est le résultat d’une défaillance de la sécrétion d’insuline en combinaison ou non avec une altération de l’action de l’insuline. La surnutrition et le manque d’activité physique chez des individus qui ont des prédispositions génétiques donnent lieu à la résistance à l’insuline. Pendant cette période dite de compensation où la concentration d’acides gras plasmatiques est élevée, l’hyperinsulinémie compense pleinement pour la résistance à l’insuline des tissus cibles et la glycémie est normale. Le métabolisme du glucose par la cellule pancréatique bêta entraîne la sécrétion d’insuline. Selon le modèle classique de la sécrétion d’insuline induite par le glucose, l’augmentation du ratio ATP/ADP résultant de la glycolyse et de l’oxydation du glucose, induit la fermeture des canaux KATP-dépendant modifiant ainsi le potentiel membranaire suivi d’un influx de Ca2+. Cet influx de Ca2+ permet l’exocytose des granules de sécrétion contenant l’insuline. Plusieurs nutriments comme les acides gras sont capables de potentialiser la sécrétion d’insuline. Cependant, le modèle classique ne permet pas d’expliquer cette potentialisation de la sécrétion d’insuline par les acides gras. Pour expliquer l’effet potentialisateur des acides gras, notre laboratoire a proposé un modèle complémentaire où le malonyl-CoA dérivé du métabolisme anaplérotique du glucose inhibe la carnitine palmitoyltransférase-1, l’enzyme qui constitue l’étape limitante de l’oxydation des acides gras favorisant ainsi leur estérification et donc la formation de dérivés lipidiques signalétiques. Le modèle anaplérotique/lipidique de la sécrétion d'insuline induite par le glucose prédit que le malonyl-CoA dérivé du métabolisme du glucose inhibe la bêta-oxydation des acides gras et augmente la disponibilité des acyl-CoA ou des acides gras non-estérifiés. Les molécules lipidiques agissant comme facteurs de couplage du métabolisme des acides gras à l'exocytose d'insuline sont encore inconnus. Des travaux réalisés par notre laboratoire ont démontré qu’en augmentant la répartition des acides gras vers la bêta-oxydation, la sécrétion d’insuline induite par le glucose était réduite suggérant qu’un des dérivés de l’estérification des acides gras est important pour la potentialisation sur la sécrétion d’insuline. En effet, à des concentrations élevées de glucose, les acides gras peuvent être estérifiés d’abord en acide lysophosphatidique (LPA), en acide phosphatidique (PA) et en diacylglycérol (DAG) et subséquemment en triglycérides (TG). La présente étude a établi l’importance relative du processus d’estérification des acides gras dans la production de facteurs potentialisant la sécrétion d’insuline. Nous avions émis l’hypothèse que des molécules dérivées des processus d’estérification des acides gras (ex : l’acide lysophosphatidique (LPA) et le diacylglycerol (DAG)) agissent comme signaux métaboliques et sont responsables de la modulation de la sécrétion d’insuline en présence d’acides gras. Afin de vérifier celle-ci, nous avons modifié le niveau d’expression des enzymes clés contrôlant le processus d’estérification par des approches de biologie moléculaire afin de changer la répartition des acides gras dans la cellule bêta. L’expression des différents isoformes de la glycérol-3-phosphate acyltransférase (GPAT), qui catalyse la première étape d’estérification des acides gras a été augmenté et inhibé. Les effets de la modulation de l’expression des isoenzymes de GPAT sur les processus d’estérifications, sur la bêta-oxydation et sur la sécrétion d’insuline induite par le glucose ont été étudiés. Les différentes approches que nous avons utilisées ont changé les niveaux de DAG et de TG sans toutefois altérer la sécrétion d’insuline induite par le glucose. Ainsi, les résultats de cette étude n’ont pas associé de rôle pour l’estérification de novo des acides gras dans leur potentialisation de la sécrétion d’insuline. Cependant, l’estérification des acides gras fait partie intégrante d’un cycle de TG/acides gras avec sa contrepartie lipolytique. D’ailleurs, des études parallèles à la mienne menées par des collègues du laboratoire ont démontré un rôle pour la lipolyse et un cycle TG/acides gras dans la potentialisation de la sécrétion d’insuline par les acides gras. Parallèlement à nos études des mécanismes de la sécrétion d’insuline impliquant les acides gras, notre laboratoire s’intéresse aussi aux effets négatifs des acides gras sur la cellule bêta. La glucolipotoxicité, résultant d’une exposition chronique aux acides gras saturés en présence d’une concentration élevée de glucose, est d’un intérêt particulier vu la prépondérance de l’obésité. L’isoforme microsomal de GPAT a aussi utilisé comme outil moléculaire dans le contexte de la glucolipotoxicité afin d’étudier le rôle de la synthèse de novo de lipides complexes dans le contexte de décompensation où la fonction des cellules bêta diminue. La surexpression de l’isoforme microsomal de la GPAT, menant à l’augmentation de l’estérification des acides gras et à une diminution de la bêta-oxydation, nous permet de conclure que cette modification métabolique est instrumentale dans la glucolipotoxicité.

Impact de l’insuffisance rénale chronique sur les transporteurs de glucose et les effets subséquents sur la résistance à l’insuline

Parmi l’ensemble des désordres métaboliques retrouvés en insuffisance rénale chronique (IRC), la résistance à l’insuline demeure l’un des plus importantes à considérer en raison des risques de morbidité et de mortalité qu’elle engendre via les complications cardiovasculaires. Peu d’études ont considéré la modulation de transporteurs de glucose comme mécanisme sous-jacent à l’apparition et à la progression de la résistance à l’insuline en IRC. Nous avons exploré cette hypothèse en étudiant l’expression de transporteurs de glucose issus d’organes impliqués dans son homéostasie (muscles, tissus adipeux, foie et reins) via l’utilisation d’un modèle animal d’IRC (néphrectomie 5/6e). La sensibilité à l’insuline a été déterminée par un test de tolérance au glucose (GTT), où les résultats reflètent une intolérance au glucose et une hyperinsulinémie, et par les études de transport au niveau musculaire qui témoignent d’une diminution du métabolisme du glucose en IRC (~31%; p<0,05). La diminution significative du GLUT4 dans les tissus périphériques (~40%; p<0,001) peut être à l’origine de la résistance à l’insuline en IRC. De plus, l’augmentation de l’expression protéique de la majorité des transporteurs de glucose (SGLT1, SGLT2, GLUT1; p<0,05) au niveau rénal en IRC engendre une plus grande réabsorption de glucose dont l’hyperglycémie subséquente favorise une diminution du GLUT4 exacerbant ainsi la résistance à l’insuline. L’élévation des niveaux protéiques de GLUT1 et GLUT2 au niveau hépatique témoigne d’un défaut homéostatique du glucose en IRC. Les résultats jusqu’ici démontrent que la modulation de l’expression des transporteurs de glucose peut être à l’origine de la résistance à l’insuline en IRC. L’impact de la parathyroïdectomie (PTX) sur l’expression du GLUT4 a été étudié étant donné que la PTX pourrait corriger l’intolérance au glucose en IRC. Nos résultats démontrent une amélioration de l’intolérance au glucose pouvant être attribuable à la moins grande réduction de l’expression protéique du GLUT4 dans les tissus périphériques et ce malgré la présence d’IRC. L’excès de PTH, secondaire à l’hyperparathyroïdie, pourrait alors être à l’origine de la résistance à l’insuline en IRC en affectant l’expression du GLUT4. L’IRC partage de nombreuses similitudes avec le prédiabète quant aux défaillances du métabolisme du glucose tout comme l’hyperinsulinémie et l’intolérance au glucose. Aucune étude n’a tenté d’évaluer si l’IRC pouvait ultimement mener au diabète. Nos résultats ont par ailleurs démontré que l’induction d’une IRC sur un modèle animal prédisposé (rats Zucker) engendrait une accentuation de leur intolérance au glucose tel que constaté par les plus hautes glycémies atteintes lors du GTT. De plus, certains d’entre eux avaient des glycémies à jeun dont les valeurs surpassent les 25 mmol/L. Il est alors possible que l’IRC puisse mener au diabète via l’évolution de la résistance à l’insuline par l’aggravation de l’intolérance au glucose.

Intergenerational effects of birth weight on glucose tolerance and reproductive performance

Women who were themselves small-for-gestational age (SGA) are at a greater risk of adulthood diseases such as non-insulin-dependent diabetes mellitus (NIDDM), and twice at risk of having an SGA baby themselves. The aim of this study was to examine the intergenerational pig. Low (L) and normal (N) birth weight female piglets were followed throughout their first pregnancy (generation 1 (0)). After they had given birth, the growth and development of the lightest (I) and heaviest (n) female piglet from each litter were monitored until approximately 5 months of age (generation 2 (G2)). A glucose tolerance test (GTT) was conducted on G1 pig at similar to 6 months of age and again during late pregnancy; a GTT was also conducted on G2 pigs at similar to 4 months of age. G1 L offspring exhibited impaired glucose metabolism in later life compared to their G1 N sibling but in the next generation a similar scenario was only observed between I and n offspring born to G1 L mothers. Despite G1 L mothers showing greater glucose intolerance in late pregnancy and a decreased litter size, average piglet birth weight was reduced and there was also a large variation in litter weight; this suggests that they were, to some extent, prioritising their nutrient intake towards themselves rather than promoting their reproductive performance. There were numerous relationships between body shape at birth and glucose curve characteristics in later life, which can, to some extent, be used to predict neonatal outcome. In conclusion, intergenerational effects are partly seen in the pig. It is likely that some of the intergenerational influences may be masked due to the pig being a litter-bearing species.

Top single nucleotide polymorphisms affecting carbohydrate metabolism in Metabolic Syndrome: from the LIPGENE study

Rationale:Metabolic Syndrome (MetS) is a high prevalence condition characterized by altered energy metabolism, insulin resistance and elevated cardiovascular risk.Objectives:Although many individual single nucleotide polymorphisms (SNPs) have been linked to certain MetS features, there are few studies analyzing the influence of SNPs on carbohydrate metabolism in MetS.Methods:904 SNPs (tag SNPs and functional SNPs) were tested for influence in eight fasting and dynamic markers of carbohydrate metabolism, performing an intravenous glucose tolerance test in 450 participants of the LIPGENE study.Findings:From 382 initial gene-phenotype associations between SNPs and any phenotypic variables, 61 (a 16 % of the pre-selected) remained significant after Bootstrapping. Top SNPs affecting glucose metabolism variables were as follows: fasting glucose: rs26125 (PPARGC1B); fasting insulin: rs4759277 (LRP1); C peptide: rs4759277 (LRP1); HOMA-IR: rs4759277 (LRP1); QUICKI: rs184003 (AGER); SI: rs7301876 (ABCC9), AIRg: rs290481 (TCF7L2) and DI: rs12691 (CEBPA).Conclusions:We describe here the top SNPs linked to phenotypic features in carbohydrate metabolism among aproximately 1000 candidate gene variations in fasting and postprandial samples of 450 patients with MetS from the LIPGENE study.

Type 2 diabetes and impaired glucose tolerance are associated with word memory source monitoring recollection deficits but not simple recognition familiarity deficits following water, low glycaemic load, and high glycaemic load breakfasts.

Isolated source monitoring recollection deficits indicate that abnormalities in glucose metabolism are not detrimental for global episodic memory processes. This enhances our understanding of how metabolic disorders are associated with memory impairments.