Skip to main content
Erschienen in: Diabetologia 11/2019

13.08.2019 | Article

Adenine nucleotide-mediated regulation of hepatic PTP1B activity in mouse models of type 2 diabetes

verfasst von: Xiao Yang, Yang Zhao, Qi Sun, Yunxia Yang, Yan Gao, Wenhao Ge, Junhao Liu, Xi Xu, Dan Weng, Shiming Wang, Jianfa Zhang

Erschienen in: Diabetologia | Ausgabe 11/2019

Einloggen, um Zugang zu erhalten

Abstract

Aims/hypothesis

Plasma 5′-AMP (pAMP) is elevated in mouse models of type 2 diabetes. However, the metabolic regulatory role of adenine nucleotides in type 2 diabetes remains unclear.

Methods

Adenine nucleotides and their metabolites in plasma and liver were examined by HPLC. 1H NMR-based metabolomics analysis was performed to explore the changes of metabolites in mouse models of type 2 diabetes. Na+/K+ ATPase and Na+/H+ exchanger activity were measured in response to adenine nucleotide metabolites. Human recombinant protein tyrosine phosphatase 1B (PTP1B) was used for enzyme kinetic assays. Protein binding assays were performed with microscale thermophoresis. The intracellular pH of hepatocyte AML12 cell lines was measured using the BCECF-AM method. We also analysed pAMP levels in participants with type 2 diabetes.

Results

Elevation of pAMP was a universal phenomenon in all mouse models of type 2 diabetes including db/db vs lean mice (13.9 ± 2.3 μmol/l vs 3.7 ± 0.9 μmol/l; p < 0.01), ob/ob vs lean mice (9.1 ± 2.0 μmol/l vs 3.9 ± 1.2 μmol/l; p < 0.01) and high-fat diet/streptozotocin-induced vs wild-type mice (6.6 ± 1.5 μmol/l vs 4.1 ± 0.9 μmol/l; p < 0.05); this elevation was required for the occurrence of hyperglycaemia in obese mice. 1H NMR-based metabolomics study following HPLC analysis revealed that the metabolite profile in wild-type mice treated with 5′-AMP was similar to that in db/db diabetic mice, especially the accumulation of a large quantity of ATP and its metabolites. The glucose-lowering drug metformin reduced the severity of hyperglycaemia both in 5′-AMP-induced wild-type mice and db/db mice. Metformin decreased the accumulation of liver ATP but not its metabolites in these hyperglycaemic mice. ATP and metformin reciprocally change cellular pH homeostasis in liver, causing opposite shifts in liver activity of PTP1B, a key negative regulator of insulin signalling. Furthermore, pAMP levels were also elevated in individuals with type 2 diabetes (45.2 ± 22.7 nmol/l vs 3.1 ± 1.9 nmol/l; p < 0.01).

Conclusions/interpretation

These results reveal an emerging role for adenine nucleotide in the regulation of hyperglycaemia and provide a potential therapeutic target in obesity and type 2 diabetes.
Anhänge
Nur mit Berechtigung zugänglich
Literatur
1.
Zurück zum Zitat Cahill GF Jr (2012) Starvation in man. N Engl J Med 282:668–675 Cahill GF Jr (2012) Starvation in man. N Engl J Med 282:668–675
6.
Zurück zum Zitat Srinivasan K, Ramarao P (2007) Animal models in type 2 diabetes research: an overview. Indian J Med Res 125:451–472PubMed Srinivasan K, Ramarao P (2007) Animal models in type 2 diabetes research: an overview. Indian J Med Res 125:451–472PubMed
8.
Zurück zum Zitat Hotamisligil GS (1999) Mechanisms of TNF-α-induced insulin resistance. Diabetes 107:119–125 Hotamisligil GS (1999) Mechanisms of TNF-α-induced insulin resistance. Diabetes 107:119–125
12.
Zurück zum Zitat White MG, Shaw JA, Taylor R (1978) Type 2 diabetes: the pathologic basis of reversible β-cell dysfunction. Diabetes Care 39:2080–2088CrossRef White MG, Shaw JA, Taylor R (1978) Type 2 diabetes: the pathologic basis of reversible β-cell dysfunction. Diabetes Care 39:2080–2088CrossRef
21.
Zurück zum Zitat Owen MR, Doran E, Halestrap AP (2000) Evidence that metformin exerts its anti-diabetic effects through inhibition of complex 1 of the mitochondrial respiratory chain. Biochem J 34:607–614CrossRef Owen MR, Doran E, Halestrap AP (2000) Evidence that metformin exerts its anti-diabetic effects through inhibition of complex 1 of the mitochondrial respiratory chain. Biochem J 34:607–614CrossRef
36.
Zurück zum Zitat Sénéchal F, L’Enfant M, Domon JM et al (2015) Tuning of pectin methylesterification: pectin methylesterase inhibitor 7 modulates the processive activity of co-expressed pectin methylesterase 3 in a pH-dependent manner. J Biol Chem 290(38):23320–23335. https://doi.org/10.1074/jbc.M115.639534 Sénéchal F, L’Enfant M, Domon JM et al (2015) Tuning of pectin methylesterification: pectin methylesterase inhibitor 7 modulates the processive activity of co-expressed pectin methylesterase 3 in a pH-dependent manner. J Biol Chem 290(38):23320–23335. https://​doi.​org/​10.​1074/​jbc.​M115.​639534
40.
Zurück zum Zitat Rains SG, Wilson GA, Richmond W, Elkeles RS (1998) The effect of glibenclamide and metformin on serum lipoproteins in type 2 diabetes. Diabet Med 5:653–658CrossRef Rains SG, Wilson GA, Richmond W, Elkeles RS (1998) The effect of glibenclamide and metformin on serum lipoproteins in type 2 diabetes. Diabet Med 5:653–658CrossRef
43.
Zurück zum Zitat Nowicki M, Kosacka J, Serke H, Blüher M, Spanel-Borowski K (2012) Altered sciatic nerve fiber morphology and endoneural microvessels in mouse models relevant for obesity, peripheral diabetic polyneuropathy, and the metabolic syndrome. J Neurosci Res 90(1):122–131. https://doi.org/10.1002/jnr.22728 CrossRefPubMed Nowicki M, Kosacka J, Serke H, Blüher M, Spanel-Borowski K (2012) Altered sciatic nerve fiber morphology and endoneural microvessels in mouse models relevant for obesity, peripheral diabetic polyneuropathy, and the metabolic syndrome. J Neurosci Res 90(1):122–131. https://​doi.​org/​10.​1002/​jnr.​22728 CrossRefPubMed
Metadaten
Titel
Adenine nucleotide-mediated regulation of hepatic PTP1B activity in mouse models of type 2 diabetes
verfasst von
Xiao Yang
Yang Zhao
Qi Sun
Yunxia Yang
Yan Gao
Wenhao Ge
Junhao Liu
Xi Xu
Dan Weng
Shiming Wang
Jianfa Zhang
Publikationsdatum
13.08.2019
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Erschienen in
Diabetologia / Ausgabe 11/2019
Print ISSN: 0012-186X
Elektronische ISSN: 1432-0428
DOI
https://doi.org/10.1007/s00125-019-04971-1

Weitere Artikel der Ausgabe 11/2019

Diabetologia 11/2019 Zur Ausgabe

Leitlinien kompakt für die Innere Medizin

Mit medbee Pocketcards sicher entscheiden.

Seit 2022 gehört die medbee GmbH zum Springer Medizin Verlag

Notfall-TEP der Hüfte ist auch bei 90-Jährigen machbar

26.04.2024 Hüft-TEP Nachrichten

Ob bei einer Notfalloperation nach Schenkelhalsfraktur eine Hemiarthroplastik oder eine totale Endoprothese (TEP) eingebaut wird, sollte nicht allein vom Alter der Patientinnen und Patienten abhängen. Auch über 90-Jährige können von der TEP profitieren.

Niedriger diastolischer Blutdruck erhöht Risiko für schwere kardiovaskuläre Komplikationen

25.04.2024 Hypotonie Nachrichten

Wenn unter einer medikamentösen Hochdrucktherapie der diastolische Blutdruck in den Keller geht, steigt das Risiko für schwere kardiovaskuläre Ereignisse: Darauf deutet eine Sekundäranalyse der SPRINT-Studie hin.

Bei schweren Reaktionen auf Insektenstiche empfiehlt sich eine spezifische Immuntherapie

Insektenstiche sind bei Erwachsenen die häufigsten Auslöser einer Anaphylaxie. Einen wirksamen Schutz vor schweren anaphylaktischen Reaktionen bietet die allergenspezifische Immuntherapie. Jedoch kommt sie noch viel zu selten zum Einsatz.

Therapiestart mit Blutdrucksenkern erhöht Frakturrisiko

25.04.2024 Hypertonie Nachrichten

Beginnen ältere Männer im Pflegeheim eine Antihypertensiva-Therapie, dann ist die Frakturrate in den folgenden 30 Tagen mehr als verdoppelt. Besonders häufig stürzen Demenzkranke und Männer, die erstmals Blutdrucksenker nehmen. Dafür spricht eine Analyse unter US-Veteranen.

Update Innere Medizin

Bestellen Sie unseren Fach-Newsletter und bleiben Sie gut informiert.