A glucose-centric perspective of hyperglycemia

Digestion of food in the intestines converts the compacted storage carbohydrates, starch and glycogen, to glucose. After each meal, a flux of glucose (>200 g) passes through the blood pool (4-6 g) in a short period of 2 h, keeping its concentration ideally in the range of 80-120 mg/100 mL. Tissue-specific glucose transporters (GLUTs) aid in the distribution of glucose to all tissues. The balance glucose after meeting the immediate energy needs is converted into glycogen and stored in liver (up to 100 g) and skeletal muscle (up to 300 g) for later use. High blood glucose gives the signal for increased release of insulin from pancreas. Insulin binds to insulin receptor on the plasma membrane and activates its autophosphorylation. This initiates the post-insulin-receptor signal cascade that accelerates synthesis of glycogen and triglyceride. Parallel control by phos-dephos and redox regulation of proteins exists for some of these steps. A major action of insulin is to inhibit gluconeogensis in the liver decreasing glucose output into blood. Cases with failed control of blood glucose have alarmingly increased since 1960 coinciding with changed life-styles and large scale food processing. Many of these turned out to be resistant to insulin, usually accompanied by dysfunctional glycogen storage. Glucose has an extended stay in blood at 8 mM and above and then indiscriminately adds on to surface protein-amino groups. Fructose in common sugar is 10-fold more active. This random glycation process interferes with the functions of many proteins (e.g., hemoglobin, eye lens proteins) and causes progressive damage to heart, kidneys, eyes and nerves. Some compounds are known to act as insulin mimics. Vanadium-peroxide complexes act at post-receptor level but are toxic. The fungus-derived 2,5-dihydroxybenzoquinone derivative is the first one known to act on the insulin receptor. The safe herbal products in use for centuries for glucose control have multiple active principles and targets. Some are effective in slowing formation of glucose in intestines by inhibiting alpha-glucosidases (e.g., salacia/saptarangi). Knowledge gained from French lilac on active guanidine group helped developing Metformin (1,1-dimethylbiguanide) one of the popular drugs in use. One strategy of keeping sugar content in diets in check is to use artificial sweeteners with no calories, no glucose or fructose and no effect on blood glucose (e.g., steviol, erythrytol). However, the three commonly used non-caloric artificial sweetener's, saccharin, sucralose and aspartame later developed glucose intolerance, the very condition they are expected to evade. Ideal way of keeping blood glucose under 6 mM and HbAlc, the glycation marker of hemoglobin, under 7% in blood is to correct the defects in signals that allow glucose flow into glycogen, still a difficult task with drugs and diets.

Resveratrol Metabolites Modify Adipokine Expression and Secretion in 3T3-L1 Pre-Adipocytes and Mature Adipocytes

Objective: Due to the low bioavailability of resveratrol, determining whether its metabolites exert any beneficial effect is an interesting issue. Methods: 3T3-L1 maturing pre-adipocytes were treated during differentiation with 25 mu M of resveratrol or with its metabolites and 3T3-L1 mature adipocytes were treated for 24 hours with 10 mM resveratrol or its metabolites. The gene expression of adiponectin, leptin, visfatin and apelin was assessed by Real Time RT-PCR and their concentration in the incubation medium was quantified by ELISA. Results: Resveratrol reduced mRNA levels of leptin and increased those of adiponectin. It induced the same changes in leptin secretion. Trans-resveratrol-3-O-glucuronide and trans-resveratrol-4'-O-glucuronide increased apelin and visfatin mRNA levels. Trans-resveratrol-3-O-sulfate reduced leptin mRNA levels and increased those of apelin and visfatin. Conclusions: The present study shows for the first time that resveratrol metabolites have a regulatory effect on adipokine expression and secretion. Since resveratrol has been reported to reduce body-fat accumulation and to improve insulin sensitivity, and considering that these effects are mediated in part by changes in the analyzed adipokines, it may be proposed that resveratrol metabolites play a part in these beneficial effects of resveratrol.

Uptake and intracytoplasmic storage of pigmented particles by human CD34+stromal cells/telocytes: endocytic property of telocytes

We studied the phagocytic-like capacity of human CD34+ stromal cells/telocytes (TCs). For this, we examined segments of the colon after injection of India ink to help surgeons localize lesions identified at endoscopy. Our results demonstrate that CD34+ TCs have endocytic properties (phagocytic-like TCs: phTCs), with the capacity to uptake and store India ink particles. phTCs conserve the characteristics of TCs (long, thin, bipolar or multipolar, moniliform cytoplasmic processes/telopodes, with linear distribution of the pigment) and maintain their typical distribution. Likewise, they are easily distinguished from pigment-loaded macrophages (CD68+ macrophages, with oval morphology and coarse granules of pigment clustered in their cytoplasm). A few c-kit/CD117+ interstitial cells of Cajal also incorporate pigment and may conserve the phagocytic-like property of their probable TC precursors. CD34+ stromal cells in other locations (skin and periodontal tissues) also have the phagocytic-like capacity to uptake and store pigments (hemosiderin, some components of dental amalgam and melanin). This suggests a function of TCs in general, which may be related to the transfer of macromolecules in these cells. Our ultrastructural observation of melanin-storing stromal cells with characteristics of TCs (telopodes with dichotomous branching pattern) favours this possibility. In conclusion, intestinal TCs have a phagocytic-like property, a function that may be generalized to TCs in other locations. This function (the ability to internalize small particles), together with the capacity of these cells to release extracellular vesicles with macromolecules, could close the cellular bidirectional cooperative circle of informative exchange and intercellular interactions.

Resveratrol: Anti-Obesity Mechanisms of Action

Resveratrol is a non-flavonoid polyphenol which belongs to the stilbenes group and is produced naturally in several plants in response to injury or fungal attack. Resveratrol has been recently reported as preventing obesity. The present review aims to compile the evidence concerning the potential mechanisms of action which underlie the anti-obesity effects of resveratrol, obtained either in cultured cells lines and animal models. Published studies demonstrate that resveratrol has an anti-adipogenic effect. A good consensus concerning the involvement of a down-regulation of C/EBPa and PPAR. in this effect has been reached. Also, in vitro studies have demonstrated that resveratrol can increase apoptosis in mature adipocytes. Furthermore, different metabolic pathways involved in triacylglycerol metabolism in white adipose tissue have been shown to be targets for resveratrol. Both the inhibition of de novo lipogenesis and adipose tissue fatty acid uptake mediated by lipoprotein lipase play a role in explaining the reduction in body fat which resveratrol induces. As far as lipolysis is concerned, although this compound per se seems to be unable to induce lipolysis, it increases lipid mobilization stimulated by beta-adrenergic agents. The increase in brown adipose tissue thermogenesis, and consequently the associated energy dissipation, can contribute to explaining the body-fat lowering effect of resveratrol. In addition to its effects on adipose tissue, resveratrol can also acts on other organs and tissues. Thus, it increases mitochondriogenesis and consequently fatty acid oxidation in skeletal muscle and liver. This effect can also contribute to the body-fat lowering effect of this molecule.

Benefícios do treinamento intervalado de alta intensidade (natação) na obesidade (estudo experimental)

É um desafio na sociedade moderna controlar a obesidade e comorbidades associadas na população. O objetivo do estudo foi avaliar o impacto do treinamento intervalado de alta intensidade no contexto da obesidade induzida por dieta em modelo animal. Camundongos C57BL/6 foram alimentados com ração padrão (grupo magro - LE) ou dieta rica em gordura (grupo obeso - OB). Após 12 semanas, os animais foram divididos em grupos não treinados (LE-NT e OB-NT) e grupos treinados (LE-T e OB-T) e teve início um protocolo de exercício. Nos grupos treinados em comparação aos grupos não treinados observou-se que o treinamento intervalado de alta intensidade levou a reduções significativas na massa corporal, glicemia e tolerância oral à glicose, colesterol total, triglicérides, lipoproteína de baixa densidade-colesterol, aspartato transaminase e alanina aminotransferase no fígado. Além disso, nos grupos treinados, o protocolo de exercício melhorou a imunodensidade de insulina nas ilhotas, reduziu os níveis de citocinas inflamatórias, adiposidade e esteatose hepática. O treinamento de alta intensidade melhorou a beta-oxidação e os níveis de receptores ativados por proliferador de peroxissomo (PPAR)-alfa e reduziu os níveis de lipogênese e de PPAR-gama no fígado. No músculo esquelético, o treinamento de alta intensidade também melhorou o PPAR-alfa e transportador de glicose (GLUT) -4 e reduziu os níveis de PPAR-gama. Esses achados reforçam a noção de que o treinamento de alta intensidade é relevante como uma abordagem não farmacológica para controlar a resistência à insulina, glicemia, e esteatose hepática. Em conclusão, treinamento de alta intensidade leva à perda de massa corporal e pode atenuar os efeitos adversos causados pela ingestão crônica de uma dieta rica em gordura. Apesar de uma ingestão contínua dessa dieta, o treinamento de alta intensidade melhora as enzimas hepáticas e o perfil inflamatório.

Avaliação volumétrica e funcional do músculo glúteo máximo submetido a gluteoplastia de aumento com implantes de silicone

A operação para aumento de glúteos com implantes teve início no fim da década de 1960, entretanto a técnica intramuscular, considerada padrão atualmente, foi descrita cerca de 30 anos depois. Cirurgiões e pacientes apresentam crescente interesse na realização do aumento de glúteos haja vista que sua frequência apresenta aumento nos últimos anos. A utilização de implantes intramusculares que superam o volume do músculo em mais de cinquenta por cento configura uma situação nova que deve ser estudada. O tecido muscular estriado esquelético apresenta grande suscetibilidade para atrofia secundariamente à compressão, e sendo o glúteo máximo um músculo importante na manutenção da postura ereta, deambulação, corrida e salto, é necessário pesquisar possíveis alterações musculares decorrentes da operação. O objetivo deste estudo é avaliar o volume e força do músculo glúteo máximo ao longo de 12 meses após a introdução de implantes intramusculares, o posicionamento destes implantes no interior da musculatura e mudanças antropométricas obtidas com a operação. Foram selecionadas 48 mulheres, 24 candidatas a gluteoplastia de aumento com implantes compuseram o grupo de estudo e 24 candidatas a mamoplastia de aumento compuseram o grupo controle de acordo com os critérios de inclusão e exclusão. As pacientes foram avaliadas em quatro momentos diferentes: pré-operatório e após três, seis e 12 meses da operação. Em todas as etapas foi realizada avaliação clínica nutricional, tomografia computadorizada com reconstrução 3D e teste isocinético. Todas as pacientes permaneceram afastadas de atividades físicas durante três meses após a operação. Foram utilizados implantes glúteos em gel coesivo de base oval e superfície lisa com volumes de 350 cm3 e 400 cm3. O nível de significância estatística foi mantido em 5%. As pacientes candidatas a gluteoplastia apresentaram valores da relação entre as medidas da cintura e do quadril maiores que aquelas do grupo controle. A operação de aumento glúteo com implantes demonstrou eficácia na melhora desta relação. Os implantes apresentaram posição obliqua com inclinação semelhante à das fibras musculares após três meses da operação, independente da posição em que foram inseridos. As pacientes do grupo de estudo apresentaram atrofia muscular após 12 meses em 6,14% à esquerda e 6,43% à direita, as pacientes do grupo controle não apresentaram atrofia. A força muscular apresentou redução do valor de torque máximo durante a flexão do quadril a 30 /s em ambos os grupos e aumento do torque máximo durante a adução a 60 /s apenas no grupo de estudo. Concluímos que a introdução de implante de silicone no interior do músculo glúteo máximo causa atrofia muscular após 12 meses. As variações na força deste músculo nesse período não podem ser atribuídas primariamente à operação ou à presença dos implantes em seu interior. Os implantes permaneceram em posição obliqua. O aumento de glúteos com implantes gera mudanças antropométricas nas mulheres submetidas a esta operação.

Estudo do metabolismo energético hepático e da via de sinalização da grelina na obesidade induzida por dieta ocidental

A obesidade é um dos maiores problemas de saúde pública que cresce em todo o mundo, resultante de um desequilíbrio entre ingestão alimentar e gasto energético. Pode-se dizer que a obesidade é o principal fator de risco para o desenvolvimento de doenças crônicas de maior prevalência como dislipidemias, doenças cardiovasculares, diabetes do tipo 2 e esteatose hepática não alcóolica, acarretando na redução da qualidade e expectativa de vida. A Grelina é um hormônio sintetizado pelo estômago, que atua em diferentes tecidos através de um receptor específico (GHS-R1a), incluindo hipotálamo e tecidos periféricos, como o fígado. Esse hormônio está envolvido no comportamento alimentar e adiposidade, modulando o armazenamento ou utilização dos substratos energéticos no coração, músculo esquelético, adipócitos e fígado, além disso, revela-se de grande importância na manutenção do metabolismo energético hepático. Estes dados suportam a hipótese de que as vias de sinalização responsivas à grelina são um importante componente da regulação do metabolismo energético hepático e da homeostase glicêmica. O objetivo deste trabalho, foi estudar o metabolismo energético hepático e a sinalização da grelina em camundongos Swiss adultos obesos submetidos a dieta ocidental rica em gordura saturada e carboidratos simples. Avaliamos o efeito desta dieta a partir do 21 dia de idade (desmame) até o 133 dia destes animais, através de parâmetros biométricos e bioquímicos, avaliação histomorfológica, respirometria de alta resolução, conteúdo de glicogênio hepático e conteúdo de algumas proteínas envolvidas na sinalização de insulina e grelina, além do metabolismo energético hepático. Baseado em nossos resultados observamos que o consumo de dieta ocidental rica em gordura saturada e carboidrato simples durante 16 semanas causa hiperfagia, levando ao quadro de obesidade na idade adulta e prejuízo nas vias de sinalização dos hormônios insulina e grelina, que são importantes moduladores do metabolismo energético hepático, favorecendo o desenvolvimento de esteatose hepática não alcoólica.

Estudo da sinalização da insulina nos tecidos muscular e adiposo de ratos submetidos à desnutrição materna no início da lactação

Vários estudos sugerem que a desnutrição materna no período pós-natal poderia causar alterações na homeostase glicêmica da prole na vida adulta. Neste trabalho objetivamos investigar a interferência da programação metabólica induzida pela desnutrição protéica materna durante o início da lactação sobre a homeostase glicêmica e a sinalização da insulina nos tecidos muscular e adiposo. Animais desnutridos (D-dieta da mãe contendo 0% de proteína nos primeiros 10 dias de lactação) ou controle (C-dieta da mãe contendo 22% de proteína) foram estudados do nascimento até a vida adulta. Em resumo, observamos uma diminuição na insulina plasmática acompanhada de normoglicemia nos animais adultos desnutridos. A ativação do receptor de insulina (IR), após a estimulação com o hormônio apresentou-se diminuída durante o período de restrição protéica em músculo isolado destes animais experimentais. Durante o período da lactação, observamos uma diminuição na captação de glicose, na fosforilação do substrato para o receptor de insulina (IRS 1) e na translocação do GLUT 4 no tecido muscular. Na idade adulta, entretanto, houve aumento significativo na captação de glicose e translocação do GLUT 4 no músculo, associado com o aumento na expressão da PI3 quinase associada ao IRS 1. No tecido adiposo de ratos desnutridos adultos observamos menor fosforilação em tirosina tanto do IR quanto do IRS 1, que foi compensada pela maior ativação do IRS 2 e da PI3 quinase. Os níveis basais de pAkt e de GLUT 4 na membrana estavam aumentados, culminando em um aumento na captação de glicose. Observamos também uma redistribuição do citoesqueleto de actina e maior resistência aos efeitos da Ltrunculina B nos adipócitos dos ratos desnutridos. Em conclusão, este estudo demonstrou que a desnutrição materna no início da lactação é capaz de causar alterações na prole na vida adulta, o que parece estar relacionado com a expressão e ativação de proteínas chave na cascata da sinalização da insulina nos tecidos periféricos, importantes na regulação do metabolismo da glicose.

Distribution of vitamin B-12 in some fishes and marine invertebrates

Distribution of vitamin B-12 in the skeletal muscle of several marine and fresh water fish and marine invertebrates are reported. The vitamin B-12 content of white muscle of various fish ranges between 0.05 and 1.5 micrograms. The elasmobranch fish, such as sharks and rays, has a lower levels of vitamin B-12. The distribution of vitamin B-12 in the red muscle, heart, brain and liver of various fish is also shown. Content in red muscle varies between 3 and 22 micrograms, averaging 8 micrograms. The values show that the heart is a rich source of vitamin B-12. Internal organs are also rich in vitamin B

Studies on aminotransferase enzymes in fish and shellfish

The distribution of aspartate aminotransferase (AAT) and alanine aminotransferase (ALAT) activities in the skeletal muscle of several fish species is reported. AAT activity is found higher than ALAT activity and that the red muscle has higher aminotransferase activity than the white muscle. It is observed that 2-oxoglutaric acid has a wider scope as an amino group acceptor than pyruvic acid in the skeletal muscle of fish. The significance of transamination& in fish is discussed.

The giant panda (Ailurapoda melanoleuca) somatic nucleus can dedifferentiate in rabbit ooplasm and support early development of the reconstructed egg

The giant panda skeletal muscle cells, uterus epithelial cells and mammary gland cells from an adult individual were cultured and used as nucleus donor for the construction of interspecies embryos by transferring them into enucleated rabbit eggs. All the three kinds of somatic cells were able to reprogram in rabbit ooplasm and support early embryo development, of which mammary gland cells were proven to be the Lest, followed by uterus epithelial cells and skeletal muscle cells. The experiments showed that direct injection of mammary gland cell into enucleated rabbit ooplasm, combined with in vivo development in ligated rabbit oviduct, achieved higher blastocyst development than in vitro culture after the somatic cell was injected into the perivitelline space and fused with the enucleated egg by electrical stimulation. The chromosome analysis demonstrated that the genetic materials in reconstructed blastocyst cells were the same as that in panda somatic cells. In addition, giant panda mitochondrial DNA (mtDNA) was shown to exist in the interspecies reconstructed blastocyst. The data suggest that (i) the ability of ooplasm to dedifferentiate somatic cells is not species-specific; (ii) there is compatibility between interspecies somatic nucleus and ooplasm during early development of the reconstructed egg.

Distribution of pantothenic acid in fish

The distribution of pantothenic acid in free and bound forms in various fish species is reported. It is observed that the fish muscle contains on an average about 12.0µ g pantothenic acid per g. About 60% of the pantothenic acid is present in the bound form as coenzyme A in the fish skeletal muscle.

Characterization of the porcine differentially expressed PDK4 gene and association with meat quality

To investigate the differential expression of genes in the skeletal muscle between Yorkshire and Chinese indigenous breed Meishan pigs, suppression subtractive hybridization was carried out and many genes were proved to be expressed significantly different in the two breeds. One gene highly expressed in Meishan but lowly expressed in Yorkshire specific library, shared strong homology with human pyruvate dehydrogenase kinase 4 (PDK4). Using semi-quantity and quantity PCR, We confirmed its differential expression between the two breeds. Temporal and spatial expression analysis indicated that porcine PDK4 gene is highly expressed in skeletal muscle and the highest in neonatal pigs. Complete cDNA cloning and sequence analysis revealed that porcine PDK4 gene contains an open reading frame of 1,221 bp. The deduced amino acid sequence showed conservation in evolution. A G/A mutation in intron 9 was identified and association analysis showed that it was significantly associated with intramuscular fat, muscle water content.