بررسی بیان ژن های GluT2 و گلوکوکیناز در جزایر پانکراس و بافت پانکراس کامل
محورهای موضوعی : مجله پلاسما و نشانگرهای زیستی
صادق قربانی دالینی
1
,
محمد حسین سنگتراش
2
,
نگار آذرپیرا
3
,
رامین یعقوبی
4
,
حمید رضا سلیمانی لیچایی
5
1 - گروه زیست شناسی، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران.
2 - گروه زیست شناسی، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران
3 - مرکز تحقیقات پیوند و ترمیم اعضا، دانشگاه علوم پزشکی شیراز، شیراز، ایران
4 - مرکز تحقیقات پیوند و ترمیم اعضا، دانشگاه علوم پزشکی شیراز، شیراز، ایران.
5 - گروه سلولهای بنیادی و پزشکی ترمیمی، پژوهشگاه ملی مهندسی ژنتیک و زیست فناوری، تهران، ایران.
کلید واژه: جزایر پانکراس, GLUT2, گلوکوکیناز,
چکیده مقاله :
زمینه و هدف: جزایر پانکراس بخش اندوکرین پانکراس می‌باشند که با ترشح هورمون‌های مختلف موجب تنظیم قند خون و متابولیسم انرژی در بدن می‌گردد. سلولهای بتا جزایر پانکراس وظیفه ترشح انسولین در پاسخ به تغییرات گلوکز را برعهده دارند. اولین مرحله در این فرآیند شامل ورود گلوکز به درون سلول توسط انتقال دهنده GLUT2 و سپس فسفوریلاسیون گلوکز توسط گلوکوکیناز به عنوان حس گر گلوکز درون سلولی می‌باشد. هدف از این پژوهش بررسی بیان GluT2 و گلوکوکیناز در جزایر پانکراس و مقایسه آن با بافت کامل پانکراس می‌باشد. روش کار: این پژوهش بر روی بافت پانکراس دریافت شده از فرد مرگ مغزی انجام شد. جزایر پانکراس از بافت کامل جدا و به منظور بررسی جداسازی موفق جزایر، سطح بیان ژن Ptf1a، به عنوان مارکر بخش اگزوکرین پانکراس، بررسی شد. سپس بیان ژن‌های GluT2 و گلوکوکیناز در بافت پانکراس کامل و جزایر جدا شده مورد بررسی قرار گرفت. یافته‌ها: عدم بیان ژن Ptf1a در جزایر پانکراس نشان دهنده جداسازی موفق و خلوص بالای جزایر جدا شده بود. هم چنین ژن‌های GluT2 و گلوکوکیناز به مقدار زیادی در جزایر پانکراس بیان می‌شدند. هم چنین آنالیزهای آماری نشان دادند که بیان ژن‌های GluT2 و گلوکوکیناز به طور معنی‌داری در جزایر پانکراس بیشتر از بافت کامل می‌باشد. نتیجه‌گیری: نتایج نشان دهنده بیان بالا و اهمیت ژن‌های GluT2 و گلوکوکینازدر بخش اندوکرین پانکراس به عنوان انتقال دهنده و حس گر گلوکز در فرآیند ترشح انسولین در پاسخ به گلوکز می‌باشد. هم چنین روش مورد استفاده در این پژوهش برای جداسازی جزایر از بافت پانکراس بسیار کارآمد است.
1.Affourtit, C., Alberts, B., Barlow, J., Carré, J.E.Wynne, A.G. (2018). Control of pancreatic β-cell bioenergetics. Biochemical Society Transactions, 46(3);555-564
2.Arnes, L., Hill, J.T., Gross, S., Magnuson, M.A.Sussel, L. (2012). Ghrelin expression in the mouse pancreas defines a unique multipotent progenitor population. PLoS ONE, 7(12);e52026
3.Bakhti, M., Böttcher, A.Lickert, H. (2018). Modelling the endocrine pancreas in health and disease. Nature reviews. Endocrinology, 10.1038/s41574-018-0132-z
4.Baltrusch, S.Tiedge, M. (2006). Glucokinase regulatory network in pancreatic β-cells and liver. Diabetes, 55(12);S55-S64.
5.Basco, D., Zhang, Q., Salehi, A., Tarasov, A., Dolci, W., Herrera, P. (2018). α-cell glucokinase suppresses glucose-regulated glucagon secretion. Nature Communications, 9(1);546.
6.Brereton, M.F., Vergari, E., Zhang, Q.Clark, A. (2015). Alpha-, Delta- and PP-cells. Journal of Histochemistry & Cytochemistry, 63(8);575-591.
7.Citro, A., Ott, H.C. (2018). Can we re-engineer the endocrine pancreas? Current diabetes reports, 18(11);122.
8.Fadista, J., Vikman, P., Laakso, E.O., Mollet, I.G., Esguerra, J.L., Taneera, J., et al. (2014). Global genomic and transcriptomic analysis of human pancreatic islets reveals novel genes influencing glucose metabolism. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 111;13924-13929.
9.Hashemitabar, M., Heidari, E. (2018). Redefining the signaling pathways from pluripotency to pancreas development: In vitro β-cell differentiation. Journal of Cellular Physiology, 10.1002/jcp.27736
10.Heimberg, H., De Vos, A., Pipeleers, D., Thorens, B.Schuit, F. (1995). Differences in glucose transporter gene expression between rat pancreatic alpha- and beta-cells are correlated to differences in glucose transport but not in glucose utilization. J Biol Chem, 270(15);8971-8975.
11.Jansson, L., Barbu, A., Bodin, B., Drott, C.J., Espes, D., Gao, X., et al. (2016). Pancreatic islet blood flow and its measurement. Upsala Journal of Medical Sciences, 121(12);81-95.
12.Kaido, T., Yebra, M., Cirulli, V., Rhodes, C., Diaferia, G.Montgomery, A.M. (2006). Impact of defined matrix interactions on insulin production by cultured human beta-cells: effect on insulin content, secretion, and gene transcription. Diabetes, 55(10);2723-2729.
13.Komatsu, M., Takei, M., Ishii, H.Sato, Y. (2013). Glucose-stimulated insulin secretion: A newer perspective. Journal of diabetes investigation, 4(6); 511-516.
14.Lawlor, N., George, J., Bolisetty, M., Kursawe, R., Sun, L., Sivakamasundari, V., et al. (2017). Single-cell transcriptomes identify human islet cell signatures and reveal cell-type-specific expression changes in type 2 diabetes. Genome research, 27(2); 208-222.
15.Layden, B.T., Durai, V.Lowe, J., William L. (2010). G-protein-coupled receptors, pancreatic islets, and diabetes. Nature Education, 3(9);13.
16.Lifson, N., Lassa, C.V.Dixit, P.K. (1985). Relation between blood flow and morphology in islet organ of rat pancreas. American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism, 249(1); E43-E48.
17.Lindbloom-Hawley, S., LeCluyse, M., Vandersande, V., Lushington, G.H., Schermerhorn, T. (2014). Cloning and characterization of feline islet glucokinase. BMC Veterinary Research, 10;130.
18.Matschinsky, F.M. (2002). Regulation of pancreatic beta-cell glucokinase: from basics to therapeutics. Diabetes, 51(3); S394-404.
19.Morgan, N.G., Richardson, S.J. (2018). Fifty years of pancreatic islet pathology in human type 1 diabetes: insights gained and progress made. Diabetologia, 61(12); 2499-2506.
20.Pang, K., Mukonoweshuro, C.Wong, G.G. (1994). Beta cells arise from glucose transporter type 2(Glut2)-expressing epithelial cells of the developing rat pancreas. Proc Natl Acad Sci U S A, 91(20);9559-9563.
21.Perley, M.J., Kipnis, D.M. (1967). Plasma insulin responses to oral and intravenous glucose: Studies in normal and diabetic subjects. Journal of Clinical Investigation, 46(12); 1954-1962
22.Qi, M., Barbaro, B., Wang, S., Wang, Y., Hansen, M.Oberholzer, J. (2009). Human pancreatic islet isolation: Part II: purification and culture of human islets. Journal of Visualized Experiments : JoVE, 10.3791/1343(27);e1343
23.Qi, M., Barbaro, B., Wang, S., Wang, Y., Hansen, M., Oberholzer, J. (2009). Human pancreatic islet isolation: Part I: digestion and collection of pancreatic tissue. Journal of visualized experiments : JoVE, 10.3791/1125(27);e1125
24.Röder, P.V., Wu, B., Liu, Y.Han, W. (2016). Pancreatic regulation of glucose homeostasis. Experimental & Molecular Medicine, 48(3); e219.
25.Song, M.-Y., Wang, J., Ka, S.-O., Bae, E.J.Park, B.-H. (2016). Insulin secretion impairment in Sirt6 knockout pancreatic β cells is mediated by suppression of the FoxO1-Pdx1-Glut2 pathway. Scientific reports, 6;30321.
26.Straub, S.G., James, R.F., Dunne, M.J., Sharp, G.W. (1998). Glucose activates both K(ATP) channel-dependent and K(ATP) channel-independent signaling pathways in human islets. Diabetes, 47(5);758-763.
27.Thompson, E.M., Sollinger, J.L., Opara, E.C.Adin, C.A. (2018). Selective osmotic shock for islet isolation in the cadaveric canine pancreas. Cell Transplantation, 27(3); 542-550.
28.Tiedge, M., Lenzen, S. (1991). Regulation of glucokinase and GLUT-2 glucose-transporter gene expression in pancreatic B-cells. Biochem J, 279 ( Pt 3);899-901.
29.Xin, Y., Kim, J., Okamoto, H., Ni, M., Wei, Y., Adler, C., et al. (2016). RNA sequencing of single human islet cells reveals type 2 diabetes genes. Cell Metabolism, 24(4);608-615.
30.Zhang, B., Lai, G., Wu, J., Sun, R., Xu, R., Yang, X., et al. (2016). 20-HETE attenuates the response of glucose-stimulated insulin secretion through the AKT/GSK-3β/Glut2 pathway. Endocrine, 54(2); 371-382.
