nach oben

Journal of Gastrointestinal Surgery

Erschienen in:

01.09.2011 | Original Article

The Changes of Pro-opiomelanocortin Neurons in Type 2 Diabetes Mellitus Rats After Ileal Transposition: The Role of POMC Neurons

verfasst von: Weijie Chen, Zhibo Yan, Shaozhuang Liu, Guangyong Zhang, Dong Sun, Sanyuan Hu

Erschienen in: Journal of Gastrointestinal Surgery | Ausgabe 9/2011

Einloggen, um Zugang zu erhalten

Abstract

Background

Ileal transposition (IT) can effectively resolve obesity and improve type 2 diabetes. IT is associated with increased glucagon-like peptide 1 secretion. The mechanisms mediating the effects of IT on obesity and diabetes remain undefined. Given the role of pro-opiomelanocortin neurons in energy balance, we sought to determine its potential role in these processes.

Methods

Twenty non-obese diabetic Goto–Kakizaki rats underwent either IT or sham operation. Various measures including food intake, body weight, fasting plasma glucose, glucagon-like peptide 1 level, activated pro-opiomelanocortin neuron number, and pro-opiomelanocortin mRNA expression were evaluated.

Results

The IT group demonstrated significantly improved plasma glucose homeostasis with increased glucagon-like peptide 1 secretion. The IT group ate less and demonstrated reduced body weight gain over time. These effects were also associated with increased central neuronal activity with increased pro-opiomelanocortin and derivative gene expression in the hypothalamus and increased protein expression in the pituitary gland.

Conclusions

More pro-opiomelanocortin neurons in the hypothalamus of diabetes rats were activated after ileal transposition. These data suggest a potential important role for pro-opiomelanocortin neurons in the resolution of diabetes after IT.

Papadopoulos AA, Kontodimopoulos N, Frydas A, Ikonomakis E, Niakas D. Predictors of health-related quality of life in type II diabetic patients in Greece. BMC Public Health 2007; 7:186.PubMedCrossRef

King H, Aubert RE, Herman WH. Global burden of diabetes, 1995–2025: prevalence, numerical estimates, and projections. Diabetes Care 1998; 21:1414–1431.PubMedCrossRef

Huse DM, Oster G, Killen AR, Lacey MJ, Colditz GA. The economic costs of non-insulin-dependent diabetes mellitus. JAMA 1989; 262:2708–2713.PubMedCrossRef

Chan BS, Tsang MW, Lee VW, Lee KK. Cost of Type 2 Diabetes mellitus in Hong Kong Chinese. Int J Clin Pharmacol Ther 2007; 45:455–468.PubMed

Detournay B, Cros S, Charbonnel B, Grimaldi A, Liard F, Cogneau J, Fagnani F, Eschwege E. Managing type 2 diabetes in France: the ECODIA survey. Diabetes Metab 2000; 26:363–369.PubMed

Pereferrer FS, Gonzalez MH, Rovira AF, Blasco SB, Rivas AM, del Castillo Dejardin D. Influence of sleeve gastrectomy on several experimental models of obesity: metabolic and hormonal implications. Obes Surg 2008; 18:97–108.PubMedCrossRef

Wang TT, Hu SY, Gao HD, Zhang GY, Liu CZ, Feng JB, Frezza EE. Ileal transposition controls diabetes as well as modified duodenal jejunal bypass with better lipid lowering in a nonobese rat model of type II diabetes by increasing GLP-1. Ann Surg 2008; 247:968–975.PubMedCrossRef

Rubino F, Gagner M. Potential of surgery for curing type 2 diabetes mellitus. Ann Surg 2002; 236:554–559.PubMedCrossRef

Scopinaro N, Adami GF, Marinari GM, Gianetta E, Traverso E, Friedman D, Camerini G, Baschieri G, Simonelli A. Biliopancreatic diversion. World J Surg 1998; 22:936–946.PubMedCrossRef

10.

Frezza EE, Wachtel MS, Chiriva-Internati M. The multiple faces of glucagon-like peptide-1—obesity, appetite, and stress: what is next? A review. Dig Dis Sci 2007; 52:643–649.PubMedCrossRef

11.

Xu G, Kaneto H, Laybutt DR, Duvivier-Kali VF, Trivedi N, Suzuma K, King GL, Weir GC, Bonner-Weir S. Downregulation of GLP-1 and GIP receptor expression by hyperglycemia: possible contribution to impaired incretin effects in diabetes. Diabetes 2007; 56:1551–1558.PubMedCrossRef

12.

Thaler JP, Cummings DE. Minireview: Hormonal and metabolic mechanisms of diabetes remission after gastrointestinal surgery. Endocrinology 2009; 150:2518–2525.PubMedCrossRef

13.

Kindel TL, Yoder SM, Seeley RJ, D'Alessio DA, Tso P. Duodenal-jejunal exclusion improves glucose tolerance in the diabetic, Goto-Kakizaki rat by a GLP-1 receptor-mediated mechanism. J Gastrointest Surg 2009; 13:1762–1772.PubMedCrossRef

14.

Patriti A, Aisa MC, Annetti C, Sidoni A, Galli F, Ferri I, Gulla N, Donini A. How the hindgut can cure type 2 diabetes. Ileal transposition improves glucose metabolism and beta-cell function in Goto-kakizaki rats through an enhanced Proglucagon gene expression and L-cell number. Surgery 2007; 142:74–85.PubMedCrossRef

15.

Nauck MA. Glucagon-like peptide 1 (GLP-1) in the treatment of diabetes. Horm Metab Res 2004; 36:852–858.PubMedCrossRef

16.

Wang R, Liu X, Hentges ST, Dunn-Meynell AA, Levin BE, Wang W, Routh VH. The regulation of glucose-excited neurons in the hypothalamic arcuate nucleus by glucose and feeding-relevant peptides. Diabetes 2004; 53:1959–1965.PubMedCrossRef

17.

Larsen PJ, Tang-Christensen M, Jessop DS. Central administration of glucagon-like peptide-1 activates hypothalamic neuroendocrine neurons in the rat. Endocrinology 1997; 138:4445–4455.PubMedCrossRef

18.

Pocai A, Lam TK, Gutierrez-Juarez R, Obici S, Schwartz GJ, Bryan J, Aguilar-Bryan L, Rossetti L. Hypothalamic K(ATP) channels control hepatic glucose production. Nature 2005; 434:1026–1031.PubMedCrossRef

19.

Ibrahim N, Bosch MA, Smart JL, Qiu J, Rubinstein M, Ronnekleiv OK, Low MJ, Kelly MJ. Hypothalamic proopiomelanocortin neurons are glucose responsive and express K(ATP) channels. Endocrinology 2003; 144:1331–1340.PubMedCrossRef

20.

Parton LE, Ye CP, Coppari R, Enriori PJ, Choi B, Zhang CY, Xu C, Vianna CR, Balthasar N, Lee CE, Elmquist JK, Cowley MA, Lowell BB. Glucose sensing by POMC neurons regulates glucose homeostasis and is impaired in obesity. Nature 2007; 449:228–232.PubMedCrossRef

21.

Inabnet WB, 3rd, Milone L, Korner J, Durak E, Ahmed L, Pomrantz J, Harris PE, Bessler M. A rodent model of metabolic surgery for study of type 2 diabetes and positron emission tomography scanning of beta cell mass. Surg Obes Relat Dis 2009; 5:212–217.PubMedCrossRef

22.

Strader AD, Vahl TP, Jandacek RJ, Woods SC, D'Alessio DA, Seeley RJ. Weight loss through ileal transposition is accompanied by increased ileal hormone secretion and synthesis in rats. Am J Physiol Endocrinol Metab 2005; 288:E447-453.PubMedCrossRef

23.

Pritchard LE, Oliver RL, McLoughlin JD, Birtles S, Lawrence CB, Turnbull AV, White A. Proopiomelanocortin-derived peptides in rat cerebrospinal fluid and hypothalamic extracts: evidence that secretion is regulated with respect to energy balance. Endocrinology 2003; 144:760–766.PubMedCrossRef

24.

Shen L, Keenan MJ, Martin RJ, Tulley RT, Raggio AM, McCutcheon KL, Zhou J. Dietary resistant starch increases hypothalamic POMC expression in rats. Obesity (Silver Spring) 2009; 17:40–45.CrossRef

25.

Choudhury AI, Heffron H, Smith MA, Al-Qassab H, Xu AW, Selman C, Simmgen M, Clements M, Claret M, Maccoll G, Bedford DC, Hisadome K, Diakonov I, Moosajee V, Bell JD, Speakman JR, Batterham RL, Barsh GS, Ashford ML, Withers DJ. The role of insulin receptor substrate 2 in hypothalamic and beta cell function. J Clin Invest 2005; 115:940–950.PubMed

26.

Claret M, Smith MA, Batterham RL, Selman C, Choudhury AI, Fryer LG, Clements M, Al-Qassab H, Heffron H, Xu AW, Speakman JR, Barsh GS, Viollet B, Vaulont S, Ashford ML, Carling D, Withers DJ. AMPK is essential for energy homeostasis regulation and glucose sensing by POMC and AgRP neurons. J Clin Invest 2007; 117:2325–2336.PubMedCrossRef

27.

Leder EH, Silverstein JT. The pro-opiomelanocortin genes in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss): duplications, splice variants, and differential expression. J Endocrinol 2006; 188:355–363.PubMedCrossRef

28.

Aguilar AJ, Conde-Sieira M, Polakof S, Miguez JM, Soengas JL. Central leptin treatment modulates brain glucosensing function and peripheral energy metabolism of rainbow trout. Peptides 2010; 31:1044–1054.PubMedCrossRef

29.

Morrison CD, Xi X, White CL, Ye J, Martin RJ. Amino acids inhibit Agrp gene expression via an mTOR-dependent mechanism. Am J Physiol Endocrinol Metab 2007; 293:E165-171.PubMedCrossRef

30.

Slominski A, Zbytek B, Semak I, Sweatman T, Wortsman J. CRH stimulates POMC activity and corticosterone production in dermal fibroblasts. J Neuroimmunol 2005; 162:97–102.PubMedCrossRef

31.

Low MJ, Liu B, Hammer GD, Rubinstein M, Allen RG. Post-translational processing of proopiomelanocortin (POMC) in mouse pituitary melanotroph tumors induced by a POMC-simian virus 40 large T antigen transgene. J Biol Chem 1993; 268:24967–24975.PubMed

32.

D’Alessio DA, Sandoval DA, Seeley RJ. New ways in which GLP-1 can regulate glucose homeostasis. J Clin Invest 2005; 115:3406–3408.PubMedCrossRef

33.

Mobbs CV, Isoda F, Makimura H, Mastaitis J, Mizuno T, Shu IW, Yen K, Yang XJ. Impaired glucose signaling as a cause of obesity and the metabolic syndrome: the glucoadipostatic hypothesis. Physiol Behav 2005; 85:3–23.PubMedCrossRef

34.

Kang L, Dunn-Meynell AA, Routh VH, Gaspers LD, Nagata Y, Nishimura T, Eiki J, Zhang BB, Levin BE. Glucokinase is a critical regulator of ventromedial hypothalamic neuronal glucosensing. Diabetes 2006; 55:412–420.PubMedCrossRef

35.

Bady I, Marty N, Dallaporta M, Emery M, Gyger J, Tarussio D, Foretz M, Thorens B. Evidence from glut2-null mice that glucose is a critical physiological regulator of feeding. Diabetes 2006; 55:988–995.PubMedCrossRef

36.

Wren AM, Bloom SR. Gut hormones and appetite control. Gastroenterology 2007; 132:2116–2130.PubMedCrossRef

37.

Cone RD. Anatomy and regulation of the central melanocortin system. Nat Neurosci 2005; 8:571–578.PubMedCrossRef

38.

Lee YS, Challis BG, Thompson DA, Yeo GS, Keogh JM, Madonna ME, Wraight V, Sims M, Vatin V, Meyre D, Shield J, Burren C, Ibrahim Z, Cheetham T, Swift P, Blackwood A, Hung CC, Wareham NJ, Froguel P, Millhauser GL, O'Rahilly S, Farooqi IS. A POMC variant implicates beta-melanocyte-stimulating hormone in the control of human energy balance. Cell Metab 2006; 3:135–140.PubMedCrossRef

39.

Biebermann H, Castaneda TR, van Landeghem F, von Deimling A, Escher F, Brabant G, Hebebrand J, Hinney A, Tschop MH, Gruters A, Krude H. A role for beta-melanocyte-stimulating hormone in human body-weight regulation. Cell Metab 2006; 3:141–146.PubMedCrossRef

Titel: The Changes of Pro-opiomelanocortin Neurons in Type 2 Diabetes Mellitus Rats After Ileal Transposition: The Role of POMC Neurons
verfasst von: Weijie Chen
Zhibo Yan
Shaozhuang Liu
Guangyong Zhang
Dong Sun
Sanyuan Hu
Publikationsdatum: 01.09.2011
Verlag: Springer-Verlag
Erschienen in: Journal of Gastrointestinal Surgery / Ausgabe 9/2011
Print ISSN: 1091-255X
Elektronische ISSN: 1873-4626
DOI: https://doi.org/10.1007/s11605-011-1606-7

Neu im Fachgebiet Chirurgie

Wie erfolgreich ist eine Re-Ablation nach Rezidiv?

23.04.2024 Ablationstherapie Nachrichten

Nach der Katheterablation von Vorhofflimmern kommt es bei etwa einem Drittel der Patienten zu Rezidiven, meist binnen eines Jahres. Wie sich spätere Rückfälle auf die Erfolgschancen einer erneuten Ablation auswirken, haben Schweizer Kardiologen erforscht.

Hinter dieser Appendizitis steckte ein Erreger

23.04.2024 Appendizitis Nachrichten

Schmerzen im Unterbauch, aber sonst nicht viel, was auf eine Appendizitis hindeutete: Ein junger Mann hatte Glück, dass trotzdem eine Laparoskopie mit Appendektomie durchgeführt und der Wurmfortsatz histologisch untersucht wurde.

Mehr Schaden als Nutzen durch präoperatives Aussetzen von GLP-1-Agonisten?

23.04.2024 Operationsvorbereitung Nachrichten

Derzeit wird empfohlen, eine Therapie mit GLP-1-Rezeptoragonisten präoperativ zu unterbrechen. Eine neue Studie nährt jedoch Zweifel an der Notwendigkeit der Maßnahme.

Ureterstriktur: Innovative OP-Technik bewährt sich

19.04.2024 EAU 2024 Kongressbericht

Die Ureterstriktur ist eine relativ seltene Komplikation, trotzdem bedarf sie einer differenzierten Versorgung. In komplexen Fällen wird dies durch die roboterassistierte OP-Technik gewährleistet. Erste Resultate ermutigen.

Update Chirurgie

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

Newsletter bestellen

Aktuelle BDC Leitlinien-Webinare

S3-Leitlinie „Diagnostik und Therapie des Karpaltunnelsyndroms“

Karpaltunnelsyndrom BDC Leitlinien Webinare

CME: 2 Punkte

Das Karpaltunnelsyndrom ist die häufigste Kompressionsneuropathie peripherer Nerven. Obwohl die Anamnese mit dem nächtlichen Einschlafen der Hand (Brachialgia parästhetica nocturna) sehr typisch ist, ist eine klinisch-neurologische Untersuchung und Elektroneurografie in manchen Fällen auch eine Neurosonografie erforderlich. Im Anfangsstadium sind konservative Maßnahmen (Handgelenksschiene, Ergotherapie) empfehlenswert. Bei nicht Ansprechen der konservativen Therapie oder Auftreten von neurologischen Ausfällen ist eine Dekompression des N. medianus am Karpaltunnel indiziert.

Prof. Dr. med. Gregor Antoniadis

S2e-Leitlinie „Distale Radiusfraktur“

Radiusfraktur BDC Leitlinien Webinare

CME: 2 Punkte

Das Webinar beschäftigt sich mit Fragen und Antworten zu Diagnostik und Klassifikation sowie Möglichkeiten des Ausschlusses von Zusatzverletzungen. Die Referenten erläutern, welche Frakturen konservativ behandelt werden können und wie. Das Webinar beantwortet die Frage nach aktuellen operativen Therapiekonzepten: Welcher Zugang, welches Osteosynthesematerial? Auf was muss bei der Nachbehandlung der distalen Radiusfraktur geachtet werden?

PD Dr. med. Oliver Pieske

Dr. med. Benjamin Meyknecht

S1-Leitlinie „Empfehlungen zur Therapie der akuten Appendizitis bei Erwachsenen“

Appendizitis BDC Leitlinien Webinare

CME: 2 Punkte

Inhalte des Webinars zur S1-Leitlinie „Empfehlungen zur Therapie der akuten Appendizitis bei Erwachsenen“ sind die Darstellung des Projektes und des Erstellungswegs zur S1-Leitlinie, die Erläuterung der klinischen Relevanz der Klassifikation EAES 2015, die wissenschaftliche Begründung der wichtigsten Empfehlungen und die Darstellung stadiengerechter Therapieoptionen.

Dr. med. Mihailo Andric

Springer Medizin

Abstract

Background

Methods

Results

Conclusions

Bitte loggen Sie sich ein, um Zugang zu diesem Inhalt zu erhalten

Weitere Artikel der Ausgabe 9/2011

Peptide Absorption After Massive Proximal Small Bowel Resection: Mechanisms of Ileal Adaptation

Voluminous Intussusception Involving the Whole Midgut in a Teenager: A Unique Differentiation from Abdominal Cocoon

A Penrose Drain to Help Reflect the Resected “Specimen Side” Jejunum Beneath the Mesenteric Vessels During a Pancreaticoduodenectomy

Cholecystokinin Provocation HIDA test

Clostridium difficile Colitis: Factors Associated with Outcome and Assessment of Mortality at a National Level

Convergence Process of Volumetric Liver Regeneration After Living-Donor Hepatectomy

Update Chirurgie