بررسی مقایس های اثر هارمین و آگونیست گرلین بر
ترشح انسولین و c – پپتید
عالیه صفامنش1، شهربانو عریان1،2، رامش احمدی*3، کاظم پریور1
1- گروه زیست شناسی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
2- گروه علوم جانوری، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران
3- گروه علوم جانوری، دانشکده علوم پایه، واحد قم، دانشگاه آزاد اسلامی ، قم، ایران
چکیده
سابقه و هدف: توانایی ترشح انسولین از سلولهای بتای جزایر لانگرهانس از یک سو و سرکوب فاکتورهای افزایش دهنده غلظتهای سرمی گلوکز از سوی دیگر؛ در بیماران مبتلا به اختلالهای متابولیسمی از جمله دیابت اهمیت زیادی دارد. هدف از این مطالعه مقایسه اثرهای هارمین با آگونیست گرلین (بهعنوان سرکوبگر ترشح انسولین) بر ترشح انسولین و c – پپتید در رده سلولی PANC-1 و غلظت گلوکز داخل سلولی در رده سلولی HT1080 بوده است.
مواد و روش ها: جهت انجام این کار ردههای سلولی از مرکز ذخایر ژنتیک ایران خریداری و پس از پاساژ سلولی و آماده سازی، تحت تیمار با دوزهای هارمین 01/0، 1/0، 1، 10 و 100 میکروگرم بر میلی لیتر و آگونیست گرلین با دوزهای 05/0، 5/0، 5، 50 و 500 میکروگرم بر میلی لیتر قرار گرفتند و ضمن انجام تست MTT، میزان ترشح انسولین و c – پپتید به روش الایزا سنجیده شد.
یافته ها: نتایج نشان داد که هارمین بهطور وابستهبه دوز منجر به افزایش ترشح انسولین و c – پپتید و نیز افزایش غلظت گلوکز داخل سلولی شده است و اثرهای آن برعکس آگونیست گرلین بوده است.
نتیجه گیری: آنالوگ¬های هارمین میتوانند نویدبخش درمانی منحصر به فرد برای دیابت انسانی بوده و بهاحتمال بهعنوان مهارکنندگان آگونیست گرلین مطرح باشند.
واژه های کلیدی: هارمین، انسولین، c – پپتید، آگونیست گرلین، رده سلولی PANC-1، رده سلولیHT1080
مقدمه
در این مطالعه هدف بررسی اثرهای هارمین بر ترشح انسولین و c – پپتید (بهعنوان گزارشگر ترشح انسولین) در رده سلولی PANC-1 و بازجذب گلوکز در رده سلولی HT1080 در مقایسه با آگونیست گرلین بوده است زیرا فرض ما در این مطالعه بر این بوده است که هارمین در محور انسولین – گلوکز – گرلین بر ترشح انسولین و c - پپتید بهصورت وابستهبه دوز اثر تحریکی داشته و برعکس آگونیست گرلین عمل میکند و به احتمال می تواند به عنوان یک مهار کننده ترشح گرلین مطرح باشد.
مواد و روش ها
پودر هارمین و آگونیست گرلین (C24H26CIN7OS) با برند سیگما-آلدریچ (آمریکا)، کیتهای سنجش انسولین با برند ( Monobind Inc، آمریکا)، c - پپتید با برند (Mercodia، سوئد)، کیت سنجش گلوکز با برند (MAK263 سیگما آلدریچ آمریکا) و محیط کشت DMEM با برند سیگما آلدریچ خریداری شدند. رده های سلولی PANC-1 و HT1080 از مرکز ملی ذخایر ژنتیک ایران- تهران، تهیه گردیدند.
انتخاب غلظت های هارمین و آگونیست گرلین
انتخاب دوز به روش لگاریتمی صورت گرفت. دوزهای هارمین 0/01، 0/1، 1، 10 و 100 میکروگرم بر میلی لیتر و آگونیست گرلین 500، 50، 5، 0/5، 0/05 میکروگرم بر میلی لیتر انتخاب گردیدند. شروع محدوده های دوز با توجه به مطالعه های قبلی صورت گرفته است (22,23).
آماده سازی محیط کشت رده PANC-1
رده PANC-1 لاین سلولی شبه – اپیتلیالی کارسینومای پانکراس انسانی است. محیط کشت این رده سلولی شامل DMEM 90% به اضافهmM L-Glutamine 4 همچنین gr/L 5/4 گلوکز به اضافه Mm 1 سدیم – پیرووات و FBS غیر فعال گرم 10% بوده است که در دمای 4 درجه سانتی گراد نگهداری شده بود.
مرحله پاساژ سلولی رده PANC-1
طی پاساژ اول 2 میلی لیتر محلول تریپسین 25/0% - EDTA 02/0% (Gibco, German) به فلاسک اضافه شد. و به انکوباتور Co2دار برای دو دقیقه منتقل گردید و پس از آن خارج و در زیر میکروسکوپ معکوس بررسی گردید. سلولها در این مرحله در سوسپانسیون موجود در فلاسک شناور بودند و از کف ظروف کشت کنده شده بودند. فلاسک به سرعت به زیر هود استریل منتقل و 2 میلی لیتر محیط کشت کامل دارای تریپسین غیرفعال به آن اضافه شد. سوسپانسیون با چندین مرتبه پیپتاژ هموژنایز گردید و سپس به یک فالکون 15 میلیلیتری منتقل شد. این فالکون در دستگاه سانتریفیوژ به مدت 5 دقیقه و 200 دور سل پلت گردید. در زیر هود استریل، سوپرناتانت آسپیره گردید. دوباره سلولها در 5 میلیلیتر محیط کشت به آرامی پیپتاژ شدند تا توده سلولی شکسته شود. مقادیر بسیار کمی از سوسپانسیون سلولی به داخل یک میکروتیوب ریخته شد و تعداد سلولها و درصد بقا شمارش شد. سلولها بهنسبت 1:2 تا 1:4 در فلاسکهای جدید تقسیم شدند. سپس محیط کشت جدید به آنها اضافه شد به طوریک ه 8 میلی لیتر محیط کشت به فلاسک T-25 اضافه گردید. فلاسکهای جدید به انکوباتور Co2 دار با 37 درجه سانتیگراد منتقل شدند محیط کشت سلولها هر 3 -2 روز یکبار به مدت حدود دو هفته تعویض شد تا سلولها در هر گروه به تراکم مناسب (cells/cm2 104× 4-2) رسیدند. این سلولها پس از پر کردن کف ظرف کشت، در پاساژ موردنظر منجمد شدند تا در مرحله بعدی تحقیق استفاده شوند. برای انجماد ازDMSO (Dimethyil Sulfoxide: Sigma,USA) 10% و FBS %90 برای تراکم سلولیcells /vial 106×2 استفاده شد.
آماده سازی محیط کشت رده HT1080
رده سلولی HT1080، لاین سلولی فیبروسارکومای انسانی است. محیط کشت این لاین سلولی شامل محیط کشت کامل DMEM (به اضافه mM L-Glutamine 2 همچنین gr/L 5/4 گلوکز به اضافه mg/L 110 سدیم – پیرووات) همراه با FBS ((v/v %10 گرم غیرفعال و L-Glutamine mM 2 بوده است.
پاساژ رده سلولی HT1080
برای این کار ابتدا محیط رشد کامل DMEM و محلول tryPsin-EDTA که قبل در حمام آب گرم 37 درجه سانتیگراد گرم شده بود، آماده شدند. سپس محیط رشد به وسیله آسپیراسیون حذف گردید. سلولها یک مرتبه با 10 میلی لیتر PBS شستشو داده شدند. سپس تریپسینایز شدن سلولها برای 3-1 دقیقه در 5 میلیلیتر محلول tryPsin-EDTA صورت گرفت. این ویال برای 2-1 دقیقه به انکوباتور منتقل گردید تا رهاسازی سلولهای چسبنده از فلاسک صورت بگیرد. سپس سلولها در زیر میکروسکوپ معکوس بررسی شدند. برای جلوگیری از آسیب به سلولهای در معرض تریپسین، سلولها با 5 میلی لیتر محیط رشد حاوی تریپسین غیرفعال رقیق شدند. سپس 2 میلی لیتر از این سوسپانسیون سلولی برداشته و 28 میلی لیتر محیط رشد تازه اضافه شد. این 30 میلی لیتر سوسپانسیون در 5 فلاسک T- 175 تقسیم گردید. سپس سلولها به انکوباتور 37 درجه سانتی گراد با Co2 5% منتقل گردید. سلولها روزانه بررسی شدند تا به کانفلوئنس 80-70% برسد.
سنجش MTT
پودر MTT با غلظتmg/ml 5 در PBS تهیه شد. این محلول در دمای C ˚20- و در تاریکی به مدت یک ماه قابل نگهداری است. سلولها به تعداد cell/well 30×103 در پلیت 24 خانه کشت داده شدند. سپس بهمنظور چسبیدن سلولها به کف پلیت، آن را به مدت 24 ساعت در انکوباتور قرار داده شد و سپس محیط رویی خارج گردید و محیط کامل جدید به هر خانه اضافه شد. بعد از گذشت 24 ساعت، پلیت¬ها برای تست MTT آماده شدند. برای انجام این تست، پس از 24 ساعت، 100 میکرولیتر محلول MTT به هر خانه اضافه شد. سپس پلیتها به مدت 3 تا 4 ساعت در دمای C ˚ 37 انکوبه شدند. بعد از اضافه کردن این محلول رنگ محیط به علت تولید فورمازان[3] به رنگ آبی در میآید. پس از گذشت این مدتزمان، پلیت ¬ها از انکوباتور خارج شده و محلول رویی سلولها خارج گردید. سپس به هر خانه 1 میلیلیتر DMSO اضافه گردید تا کریستالهای تولید شده حل شوند. سپس به مدت 15دقیقه در انکوباتور انکوبه شدند. بعد از گذشت این مدتزمان تمام خانه های پلیت پیپتاژ شده و میزان جذب در طول موج nm 570 با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتری اندازهگیری شد.
تحلیل دادههای اسپکتروفتومتری و تعیین بقای سلول
پلیت ها پس از اضافه شدن DMSO شروع به تغییر رنگ کردند؛ نمونههای کنترل که تیماری روی آنها صورت نگرفت؛ به طور تمام ارغوانی رنگ شدند و این مسئله گویای زنده بودن سلولها است؛ اما هر چه رقت دارو بیشتر شد بر میزان مرگ سلولها اضافه گردید و رنگ چاهکها سفیدتر شد. در نهایت جذب نوری محلول بهدستآمده در طولموج 570 نانومتر توسط دستگاه اسپکتروفوتومتر خوانده شد و درصد بقای سلولها از با فرمول زیر محاسبه گردید.
100×جذب نمونه کنترل/جذب نمونه تیماری= درصد بقای هر نمونه تیماری
غلظتهایی که توان حیاتی 50% به بالا دارند، IC50 مناسبی برای سلول موردنظر هستند. برای ادامه پژوهش به دوزهای نیاز است که از IC50 بالاتر باشند، یعنی بیش از 50% سلولها در غلظت مورد نظر زنده مانده باشند.
روش سنجش انسولین و c - پپتید
جهت انجام این کار، سلولها با دوزهای مذکور هارمین و آگونیست گرلین؛ تیمار شدند و پس از گذشت مدت زمان 24 ساعت جهت سنجش انسولین و c – پپتید به روش الایزا (PLATE READER by DAS, Italy) طبق دستورالعمل کیت خریداری شده آماده شدند.
تست سنجش گلوکز در رده سلولی ماهیچه
جهت انجام این کار، سلولها با دوزهای مذکور هر چهار دارو؛ تیمار شدند و پس از گذشت مدت زمان 24 ساعت جهت سنجش گلوکز درون سلولی با استفاده از روش گلوکز اکسیداز آماده شدند.
تجزیه و تحلیل داده ها
جهت تجزیه و تحلیل داده ها از آزمونهای یک طرفه ANOVA و Tukey Post hoc و نرمافزار20 SPSS استفاده شد. سطح معنی داری در تمام موارد (0/05≤ P) منظور گردید.
نتایج
تأثیر دوزهای مختلف آگونیست گرلین بر روی میزان بقاء سلولها در لاین سلولی PANC-1
نتایج تحقیق حاضر نشان داد که میزان بقاء در سلولهای این لاین سلولی تحت تیمار با دوز μg/ml 500 آگونیست گرلین به طور معنی داری نسبت به سایر دوزها کاهش یافته است (0/001≤ P). در دوزμg/ml 50 نیز اگرچه نسبتبه دوزμg/ml 500 بقاء بیشتر بود اما با اینحال نسبت به دوزهای پایین تر درصد بقاء کمتر بود (01/0≤ P). همچنین اختلاف معنیداری در بقاء سلولی بین دوزهایμg/ml 5/0 و 05/0 آگونیست گرلین، مشاهده شد (05/0≤ P) و سلولها در دوز μg/ml 0/05 بالاترین میزان بقاء را داشتند. در غلظتμg/ml 5 بقاء سلولها 50% به بالا بود و این غلظت IC50 مناسبی برای آگونیست گرلین در این لاین سلولی بود. در کل نتایج حاکی از این بود که اگونیست گرلین بهصورت وابسته دوز میزان بقاء سلولی را متأثر ساخته و در دوزهای بالاتر بقاء سلولها را کاهش میدهد (شکل 1، نمودار a).
تأثیر دوزهای مختلف هارمین بر روی میزان بقاء سلولها در لاین سلولی PANC-1
نتایج تحقیق حاضر نشان داد که میزان بقاء در سلولهای این لاین سلولی تحت تیمار با دوزμg/ml 100 هارمین بهطور معنی داری نسبتبه سایر دوزها کاهش یافته است (0/001≤ P). در دوزμg/ml 10 نیز اگرچه نسبت به دوز μg/ml 100 بقاء بیشتر بود اما با اینحال نسبت به دوزهای پایینتر درصد بقاء کمتر بود (0/01≤ P). اختلاف معنی داری در بقاء سلولی بین دوزهایμg/ml 0/1 و 0/01 هارمین، مشاهده نشد و سلولها در این دو دوز بالاترین میزان بقاء را داشتند. همچنین IC50 هارمین در محدوده غلظتی بینμg/ml 1 وμg/ml 10 بود. در کل نتایج حاکی از این بود که هارمین بهصورت وابسته دوز میزان بقاء سلولی را متأثر ساخته و در دوزهای بالاتر اثرهای کشندگی بالایی دارد (شکل 1، نمودار b).
تأثیر دوزهای مختلف آگونیست گرلین بر روی میزان بقاء سلولها در لاین سلولی HT1080
نتایج تحقیق حاضر نشان داد که میزان بقاء در سلولهای این لاین سلولی تحت تیمار با دوز μg/ml 500 آگونیست گرلین بهطور معنیداری نسبتبه سایر دوزها بسیار کاهش یافته است (0/001≤ P). درصد بقاء سلولی در دوزμg/ml 50 اگرچه نسبتبه دوز μg/ml 500 بیشتر بود اما با این¬حال نسبت به دوزهای پایینتر کمتر بود (0/001≤ P). سلولها در دوز μg/ml 0/05بالاترین میزان بقاء را داشتند. IC50 آگونیست گرلین در این لاین سلولی مشابه با لاین PANC-1 بود. در کل نتایج حاکی از این بود که آگونیست گرلین با افزایش دوز، میزان بقاء سلولی را متأثر ساخته و اثرهای کشندگی بالایی دارد (شکل 1، نمودار c).
تأثیر دوزهای مختلف هارمین بر روی میزان بقاء سلولها در لاین سلولی HT1080
نتایج تحقیق حاضر نشان داد که میزان بقاء در سلولهای این لاین سلولی تحت تیمار با دوزμg/ml 100 هارمین بهطور معنیداری نسبت به سایر دوزها کاهش یافته است (0/001≤ P). بقاء سلولی در دوزهایμg/ml 10 و 1 تفاوت معنی داری نشان داد (0/05≤ P) و اگرچه نسبت به به دوز 100 بالاتر بود ولی نسبت به دوزهای پایینتر، بقاء کمتر بود (0/001≤ P). سلولها در دوز μg/ml 0/01 و 0/1بالاترین میزان بقاء را داشتند و این دو دوز تفاوت معنی داری با هم نشان ندادند. IC50 هارمین نیز در این لاین سلولی مشابه با لاین سلولیPANC-1 بود. در کل نتایج حاکی از این بود که هارمین با افزایش دوز، میزان بقاء سلولی را متأثر ساخته و اثرهای کشندگی بالایی دارد (شکل 1، نمودار d).
|
|
||
|
|
شکل1- a) نتایج تأثیر دوزهای مختلف آگونیست گرلین بر میزان بقاء سلولهای لاین سلولی پانکراس (PANC-1). در این نمودار میزان بقاء سلولهای لاین PANC-1 با دوزهای (μg/ml) 0/05، 0/5، 5، 50 و 500 آگونیست گرلین نشان داده شده است. b) نتایج تأثیر دوزهای مختلف هارمین بر میزان بقاء سلولهای لاین سلولی پانکراس (PANC-1). در این نمودار میزان بقاء سلولهای لاین PANC-1 با دوزهای (μg/ml) 0/01، 0/1، 1، 10 و 100 هارمین نشان داده شده است. c) نتایج تأثیر دوزهای مختلف آگونیست گرلین بر میزان بقاء سلولهای لاین سلولی HT1080. در این نمودار میزان بقاء سلولهای لاین HT1080 با دوزهای (μg/ml) 0/05، 0/5، 5، 50 و 500 آگونیست گرلین نشان داده شده است. d) نتایج تأثیر دوزهای مختلف هارمین بر میزان بقاء سلولهای لاین سلولی HT1080. در این نمودار میزان بقاء سلولهای لاین HT1080 با دوزهای(μg/ml) 0/01، 0/1، 1، 10 و 100 هارمین نشان داده شده است. در همه نمودارها؛ سطح معنی داری (0/05P≤) و داده ها به صورت mean±SEM گزارش شده است و تیمار با هر دوز با سه تکرار صورت گرفته است.
تأثیر دوزهای مختلف آگونیستگرلین بر میزان ترشح انسولین در لاین سلولی PANC-1
نتایج تحقیق حاضر نشان داد که میزان ترشح انسولین توسط سلولها، با افزایش دوز یک روند نزولی طی میکند. این کاهش ترشح انسولین در دوزهایμg/ml 50 و 5 تفاوت معنیداری با هم نشان نداد اما در مقایسه با دوزهای پایینتر، تفاوت معنیداری مشاهده شد (0/05≤ P). همچنین تفاوت معنی داری در ترشح انسولین بین دوزهای (μg/ml) 0/5و 0/05 مشاهده نگردید (شکل 2، نمودارa).
تأثیر دوزهای مختلف هارمین بر میزان ترشح انسولین در لاین سلولی PANC-1
نتایج تحقیق حاضر نشان داد که میزان ترشح انسولین توسط سلولها، با افزایش دوز یک روند صعودی طی می کند. اگرچه این افزایش ترشح انسولین در دوزهایμg/ml 10 و 1، تفاوت معنی داری با هم نشان نداد اما در مقایسه با دوزهای پایینتر، تفاوت معنی داری مشاهده شد (0/01≤P). به طوری که نتایج نشان داد در دوز μg/ml 0/01 که سلولها بالاترین میزان بقاء را داشتند کمترین میزان ترشح انسولین مشاهده گردید (شکل 2، نمودار b).
تأثیر دوزهای مختلف آگونیست گرلین بر میزان ترشح c - پپتید در لاین سلولی PANC-1
نتایج تحقیق حاضر نشان داد که کاهش معنیداری در میزان ترشح c - پپتید توسط سلولها، در دوز (μg/ml50 و 5) نسبتبه دوزهای پایینتر وجود دارد (0/001≤ P) و همچنین بین این دو دوز اختلاف معنیداری مشاهده نشد. ترشح c - پپتید در دوزهایμg/ml 0/05و 0/5در بالاترین میزان بود و بین این دو دوز نیز اختلاف معنیداری مشاهده نشد. بهطوریکه نتایج نشان داد افزایش ترشح c - پپتید بهطور وابسته به دوز کاهش یافته است (شکل 2، نمودار c).
تأثیر دوزهای مختلف هارمین بر میزان ترشح c - پپتید در لاین سلولی PANC-1
نتایج تحقیق حاضر نشان داد که اختلاف معنی داری در میزان c - پپتید ترشح شده توسط سلولها، در دوز (μg/ml10) نسبتبه دوزهای دیگر وجود دارد (0/0001≤P). ترشح c - پپتید در دوزμg/ml 1 نیز تفاوت معنیداری با دوزهای پایینتر نشان داد (0/05≤P). به طوریکه نتایج نشان داد افزایش ترشح c - پپتید به طور وابسته به دوز افزایش یافته است اگرچه که تحریک سلولها با دوزهای کم هارمین تأثیری در افزایش ترشح c - پپتید نشان نداد (شکل 2، نمودار d).
تأثیر دوزهای مختلف آگونیست گرلین بر غلظت گلوکز درون سلولی در لاین سلولی HT1080
نتایج تحقیق حاضر نشان داد که در دوز (μg/ml 50) میزان غلظت داخل سلولی گلوکز کاهش یافته است و اختلاف معنیداری نسبتبه دوز (μg/ml 5) وجود دارد (0/01≤P). غلظت گلوکز درون سلولی در دوز (μg/ml 5)نسبتبه دوز (μg/ml 0/5) (0/001≤P) و نیز در دوز (μg/ml 0/5) نسبتبه دوز (μg/ml 0/05) (0/05≤P) کمتر بود که نشان دهنده این ست که با افزایش دوز آگونیست گرلین، غلظت گلوکز درون سلولی کاهش می یابد (شکل 2، نمودار e).
تأثیر دوزهای مختلف هارمین بر غلظت گلوکز درون سلولی در لاین سلولی HT1080
نتایج تحقیق حاضر نشان داد که اختلاف معنی داری در غلظت گلوکز درون سلولی، در دوز (μg/ml 10) نسبتبه دوزهای پایینتر وجود دارد (0/0001≤P). این اختلاف معنی دار در غلظت گلوکز درون سلولی در دوز (μg/ml 1) نسبتبه دوز(μg/ml 0/1) (0/001≤P) و در دوز (μg/ml 0/1) نسبت به دوز (μg/ml 0/01) نیز مشاهده گردید(0/05≤ P). نتایج حاکی از آن است که با افزایش دوز هارمین غلظت گلوکز درون سلولی افزایش مییابد (شکل 2، نمودار f).
بحث
در این مطالعه اثرهای وابسته به دوز هارمین بر ترشح انسولین و c – پپتید در رده سلولی PANC-1 بررسی گردید زیرا تومورهای تولید کننده انسولین که از جزایر لانگرهانس پانکراس بعضی انسانها جداسازی می شوند برای مطالعه بیوسنتز انسولین منحصر به فرد هستند و به طور عمده شامل سلولهای بتا بوده و از بافت آسینار اطراف جدا شده اند (24). با توجه به اینکه بتاکاربولینها (همچون هارمین) ترکیبهای سمی هستند لذا لازم بود تا قبل از تیمار رده های سلولی PANC-1 و HT1080 با هارمین؛ ابتدا آزمون سمیت سلولی (MTT) صورت گیرد. همان طور که نتایج ما نشان داد (شکل1) ارتباط معنی داری در بین دوزهای اعمال شده هارمین و میزان سمیت سلولی وجود داشت. آگونیست گرلین نیز در بالاترین مقدار خود در هر دو رده سلولی، اثرهای توکسیسیته نشان داد و منجر به کاهش بقاء سلولی گردیده بود. پژوهش صورت گرفته ای توسط Chen و همکارانش در قبل نشان داده بود که آلکالوئیدهای P.harmala همچون هارمین و هارمالین بر روی خطوط سلولی پرومیلوسیتیک انسانی (سلولهای HL60) اثرهای سیتواستاتیک داشته و رشد سلولی را متوقف می کنند. افزون بر این بعضی از مشتقات هارمین در شرایط in vitro سیتوتوکسیتی و آپوپتوز را القاء می کنند (25). در مطالعه حاضر نیز اثرهای سیتوتوکسیک هارمین و کاهش بقاء سلولها در لاین PANC-1 و HT1080 بهصورت وابستهبه افزایش دوز، مشاهده گردید. مکانیسم پیشنهاد شده در مطالعه in vitro انجام شده توسط Geng و همکارانش این بود که هارمین و مشتقات آن باعث شکست DNA یا مهار توپوایزومراز 1 و 2 میشوند (26).
از سوی دیگر، مطالعه Horwitz و همکارانش نشان داده است که در شرایط in vitro، انسولین و c – پپتید در مقادیر مساوی از جزایر لانگرهانس ترشح می شوند در حالیکه در جریان گردش خون محیطی غلظت های مولار c – پپتید به طور قابل توجهی بالاتر از غلظت انسولین هستند (27). در مطالعه حاضر، هارمین در محدوده غلظتی μg/ml 1 تا 10 منجر به افزایش ترشح انسولین و c – پپتید شده بود و آگونیست گرلین در همین محدوده یعنی غلظت (μg/ml 5) منجر به کاهش ترشح انسولین و c – پپتید شده بود. مطالعه ها نشان دادهاند که به لحاظ مولکولی؛ آن دسته از ژنهای سلولهای بتا که در تشخیص گلوکز، ترشح انسولین و رونویسی ژن انسولین درگیرند؛ به طور مستقیم توسط PPAR-γ تنظیم می شوند (28) و هارمین یک تنظیم
|
|
||
|
|
||
|
|
شکل2. a) نتایج تأثیر دوزهای مختلف آگونیست گرلین بر ترشح انسولین در لاین سلولی PANC-1؛ در این نمودار میزان ترشح انسولین توسط سلولهای سلولهای لاین PANC-1 با دوزهای (μg/ml) 0/05، 0/5، 5 و50 آگونیست گرلین نشان داده شده است. b) نتایج تأثیر دوزهای مختلف هارمین بر ترشح انسولین در لاین سلولی PANC-1؛ در این نمودار میزان ترشح انسولین توسط سلولهای سلولهای لاین PANC-1 با دوزهای (μg/ml) 0/01، 0/1، 1، 10 هارمین نشان داده شده است. c) نتایج تأثیر دوزهای مختلف آگونیست گرلین بر ترشح c - پپتید در لاینسلولیPANC-1؛ در این نمودار میزان c - پپتید توسط سلولهای لاین PANC-1 با دوزهای (μg/ml) 0/05، 0/5، 5 و50 آگونیست گرلین نشان داده شده است. d) نتایج تأثیر دوزهای مختلف هارمین بر ترشح c - پپتید در لاینسلولی PANC-1؛ در این نمودار میزان c - پپتید توسط سلولهای لاین PANC-1 با دوزهای (μg/ml) 0/01، 0/1، 1و 10 هارمین نشان داده شده است. e) نتایج تأثیر دوزهای مختلف آگونیست گرلین بر غلظت گلوکز درون سلولی در لاینسلولیHT1080؛ در این نمودار غلظت گلوکز داخل سلولی توسط سلولهای لاین HT1080 با دوزهای (μg/ml) 0/05، 0/5، 5 و50 آگونیست گرلین نشان داده شده است. f) نتایج تأثیر دوزهای مختلف آگونیست گرلین بر غلظت گلوکز درون سلولی در لاینسلولی HT1080؛ در این نمودار غلظت گلوکز داخل سلولی توسط سلولهای لاین HT1080 با دوزهای (μg/ml) 0/01، 0/1، 1و 10 هارمین نشان داده شده است. در همه گروهها، تیمار با هر دوز با سه تکرار صورت گرفته است، سطح معنیداری (0/05P≤) و دادهها به صورت mean±SEM گزارش شده است.
کننده بیان ژن PPAR-γ بهطور ویژه سلول است (29). بنابراین این احتمال وجود دارد که در این مطالعه، هارمین با اثر PPAR-γ چنین اثرهایی را اعمال کرده باشد. همچنین همسو با نتایج این مطالعه در مورد اثرهای سرکوب کننده آگونیست گرلین بر ترشح انسولین و c – پپتید، مطالعه Zhao و همکارانش نشان میدهد که گرلین اگزوژن، ترشح انسولین ناشی از گلوکز و ناپدید شدن گلوکز را در افراد سالم کاهش میدهد. نتایج مطالعه آنها نشان داد که گرلین اندوژن در فیزیولوژی ترشح انسولین نقش دارد و آنتاگونیست گرلین میتواند عملکرد سلولهای بتا را بهبود بخشد (30). نتایج مطالعه Dezaki و همکارانش حاکی از آنست که گرلین به طور مستقیم سلولهای بتا را مهار میکند. این اثرهای اینسولینواستاتیک گرلین تا حدودی از طریق اثرهای مستقیم آن بر سلولهای بتا صورت می گیرد (31). همچنین مطالعه Ikezaki و دیگر همکارانش نشان داده است که سطوح پلاسمایی پایین گرلین با افزایش سطوح انسولین مرتبط است. این رابطه منفی بین سطوح پلاسمایی گرلین و انسولین ممکن است تاحدی توسط مهار ترشح انسولین توسط گرلین توضیح داده شود (32). نتایج مطالعه حاضر نیز حاکی از این بود که در دوزهای بالاتر گرلین ترشح انسولین کاهش می یابد و در دوزهای متوسط این میزان بیشتر است. مطالعه های انجام شده برروی جزایر جداسازی شده نیز نشان داده اند که گرلین به طور وابسته به دوز ترشح انسولین را سرکوب میکند و مطابق با پژوهشهایی است که اظهار کرده اند گرلین ترشح انسولین را در جزایر لانگرهانس استاتیک (33) و در لاین سلولی Min-6 سرکوب می کند (34). بنابراین با توجه به این که در مطالعه حاضر هارمین منجر به تحریک ترشح انسولین و c – پپتید از سلولهای بتا شده است و اثرهایی عکس اثرهای آگونیست گرلین را در محدوده غلظتی مشابه نشان داده است؛ میتواند در مطالعه های آتی به عنوان یک مهار کننده ترشح گرلین و نیز آنتاگونیست گرلین مورد توجه باشد، اگرچه مطالعه های بیشتری نیاز است.
افزایش غلظت درون سلولی گلوکز در سلولهای رده سلولی HT1080 تحت تیمار با دوزهای بالای هارمین در این مطالعه همراستا با اثر تحریکی وابستهبه دوز هارمین بر ترشح انسولین و c -پپتید در رده سلولی PANC-1، بود. بهطوریکه مطالعه ها نشان دادهاند تحریک ترشح انسولین توسط گلوکز با افزایش سطوح داخل سلولی ATP توأم است. در محیط داخل سلولی، افزایش سطوح ATP منجر به بسته شدن کانال های پتاسیمی حساسبه ATP KATP)) میشود در نتیجه غشاء دپلاریزه شده و قادر است کانالهای کلسیمی وابستهبه ولتاژ را باز کند و در ادامه با ورود جریان کلسیم خارج سلولی ترشح انسولین القاء میگردد (35).
نتیجه گیری
با توجه به این که هارمین به طور وابسته به دوز منجر به افزایش ترشح انسولین و c – پپتید و نیز افزایش گلوکز داخل سلولی شده است می تواند به عنوان دارویی در دیابت انسانی، با مکانیسم تحریک ترشح انسولین از سلولهای بتا مطرح باشد اگرچه با در نظر گرفتن سمیت وابسته به دوزی که بر بقاء جمعیت سلولی اعمال کرده است باید جنبه های بالینی و عوارض جانبی آن نیز بررسی شود. از سوی دیگر، با توجه به عملکردی عکس عملکرد آگونیست گرلین از سوی هارمین، شاید بتوان آن را به طور بالقوه به عنوان مهارکننده و سرکوب گر ترشح گرلین مطرح نمود.
سپاسگزاری
نویسندگان برخود لازم می دانند از زحمات مرکز تحقیقات رازی دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات برای انجام این مطالعه تشکر کنند.
منابع
1- Dezaki K, Sone H, Koizumi M, Nakata M, Kakei M, Nagai H, et al. Blockade of Pancreatic Islet–Derived Ghrelin Enhances Insulin Secretion to Prevent High-Fat Diet–Induced Glucose Intolerance. Diabetes [Internet]. 2006 Dec 1;55(12):3486 LP – 3493. Available from: httP://diabetes.diabetesjournals.org/content/55/12/3486.abstract
2- Kulkarni RN, RoPer MG, Dahlgren G, Shih DQ, Kauri LM, Peters JL, et al. Islet secretory defect in insulin recePtor substrate 1 null mice is linked with reduced calcium signaling and exPression of sarco(endo)Plasmic reticulum Ca2+-ATPase (SERCA)-2b and -3. Diabetes. 2004 Jun;53(6):1517–25.
3- Thong KY, McDonald TJ, Hattersley AT, Blann AD, Ramtoola S, Duncan C, et al. The association between PostPrandial urinary C-PePtide creatinine ratio and the treatment resPonse to liraglutide: a multi-centre observational study. Diabet Med. 2014 APr;31(4):403–11.
4- Rubenstein AH, Clark JL, Melani F, Steiner DF. Secretion of Proinsulin C-PePtide by Pancreatic β Cells and its Circulation in Blood. Nature [Internet]. 1969 Nov 15;224:697. Available from: httPs://doi.org/10.1038/224697a0
5- Briggs D, Andrews Z. A Recent UPdate on the Role of Ghrelin in Glucose Homeostasis. Vol. 7, Current diabetes reviews. 2011. 201–207 P.
6- Kuhtreiber WM, Washer SLL, Hsu E, Zhao M, Reinhold P 3rd, Burger D, et al. Low levels of C-PePtide have clinical significance for established TyPe 1 diabetes. Diabet Med. 2015 Oct;32(10):1346–53.
7- Saad MF, Bernaba B, Hwu C-M, Jinagouda S, Fahmi S, Kogosov E, et al. Insulin regulates Plasma ghrelin concentration. J Clin Endocrinol Metab. 2002;87(8):3997–4000.
8- Adeghate E, Ponery AS. Ghrelin stimulates insulin secretion from the Pancreas of normal and diabetic rats. J Neuroendocrinol. 2002;14(7):555–60.
9- Broglio F, Arvat E, Benso A, Gottero C, Muccioli G, PaPotti M, et al. Ghrelin, a natural GH secretagogue Produced by the stomach, induces hyPerglycemia and reduces insulin secretion in humans. J Clin Endocrinol Metab. 2001;86(10):5083.
10- Salehi A, de la Cour CD, Håkanson R, Lundquist I. Effects of ghrelin on insulin and glucagon secretion: a study of isolated Pancreatic islets and intact mice. Regul PePt. 2004;118(3):143–50.
11- Sun Y, Asnicar M, Smith RG. Central and PeriPheral roles of ghrelin on glucose homeostasis. Neuroendocrinology. 2007;86(3):215–28.
12- Van Der Lely AJ, TschoP M, Heiman ML, Ghigo E. Biological, Physiological, PathoPhysiological, and Pharmacological asPects of ghrelin. Endocr Rev. 2004;25(3):426–57.
13- Kim M-S, Yoon C-Y, Park K-H, Shin C-S, Park K-S, Kim S-Y, et al. Changes in ghrelin and ghrelin recePtor exPression according to feeding status. NeurorePort. 2003;14(10):1317–20.
14- Kageyama H, Takenoya F, Shiba K, Shioda S. Neuronal circuits involving ghrelin in the hyPothalamus-mediated regulation of feeding. NeuroPePtides. 2010;44(2):133–8.
15- Chen X, Ge Y-L, Jiang Z-Y, Liu C-Q, DePoortere I, Peeters TL. Effects of ghrelin on hyPothalamic glucose resPonding neurons in rats. Brain Res. 2005;1055(1–2):131–6.
16- Zigman JM, Jones JE, Lee CE, SaPer CB, Elmquist JK. ExPression of ghrelin recePtor mRNA in the rat and the mouse brain. J ComP Neurol. 2006;494(3):528–48.
17- Solomon A, De Fanti BA, Martinez JA. The nucleus tractus solitari (NTS) ParticiPates in PeriPheral ghrelin glucostatic hunger signalling mediated by insulin. NeuroPePtides. 2006;40(3):169–75.
18- Heijboer AC, Pijl H, Van den Hoek AM, Havekes LM, Romijn JA, Corssmit EPM. Gut–brain axis: regulation of glucose metabolism. J Neuroendocrinol. 2006;18(12):883–94.
19- Herraiz T, ChaParro C. Human monoamine oxidase is inhibited by tobacco smoke: beta-carboline alkaloids act as Potent and reversible inhibitors. Biochem BioPhys Res Commun. 2005 Jan;326(2):378–86.
20- Miralles A, Esteban S, Sastre-Coll A, Moranta D, Asensio VJ, García-Sevilla JA. High-affinity binding of β-carbolines to imidazoline I2B recePtors and MAO-A in rat tissues: norharman blocks the effect of morPhine withdrawal on DOPA/noradrenaline synthesis in the brain. Eur J Pharmacol. 2005;518(2–3):234–42.
21- PimPinella G, Palmery M. Interaction of β-carbolines with central doPaminergic transmission in mice: structure-activity relationshiPs. Neurosci Lett. 1995;189(2):121–4.
22- Holst B, Cygankiewicz A, Jensen TH, Ankersen M, Schwartz TW. High Constitutive Signaling of the Ghrelin RecePtor—Identification of a Potent Inverse Agonist. Mol Endocrinol [Internet]. 2003 Nov 1;17(11):2201–10. Available from: httP://dx.doi.org/10.1210/me.2003-0069
23- Ding Y, He J, Huang J, Yu T, Shi X, Zhang T, et al. Harmine induces anticancer activity in breast cancer cells via targeting TAZ. Int J Oncol [Internet]. 2019;54(6):1995–2004. Available from: httPs://doi.org/10.3892/ijo.2019.4777
24- Steiner DF, Oyer PE. The biosynthesis of insulin and a Probable Precursor of insulin by a human islet cell adenoma. Proc Natl Acad Sci U S A [Internet]. 1967 Feb;57(2):473–80. Available from: httPs://www.ncbi.nlm.nih.gov/Pubmed/16591494
25- Chen Q, Chao R, Chen H, Hou X, Yan H, Zhou S, et al. Antitumor and neurotoxic effects of novel harmine derivatives and structure‐activity relationshiP analysis. Int J cancer. 2005;114(5):675–82.
26- Geng X, Ren Y, Wang F, Tian D, Yao X, Zhang Y, et al. Harmines inhibit cancer cell growth through coordinated activation of aPoPtosis and inhibition of autoPhagy. Biochem BioPhys Res Commun [Internet]. 2018;498(1):99–104. Available from: httP://www.sciencedirect.com/science/article/Pii/S0006291X18304613
27- Horwitz DL, Starr JI, Mako ME, Blackard WG, Rubenstein AH. Proinsulin, insulin, and C-PePtide concentrations in human Portal and PeriPheral blood. J Clin Invest [Internet]. 1975 Jun;55(6):1278–83. Available from: httPs://www.ncbi.nlm.nih.gov/Pubmed/1133173
28- GuPta D, Kono T, Evans-Molina C. The role of Peroxisome Proliferator-activated recePtor γ in Pancreatic β cell function and survival: theraPeutic imPlications for the treatment of tyPe 2 diabetes mellitus. Diabetes Obes Metab [Internet]. 2010 Dec;12(12):1036–47. Available from: httPs://Pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20977574
29- Waki H, Park KW, Mitro N, Pei L, Damoiseaux R, WilPitz DC, et al. The small molecule harmine is an antidiabetic cell-tyPe-sPecific regulator of PPARgamma exPression. Cell Metab. 2007 May;5(5):357–70.
30- Zhao T-J, Liang G, Li RL, Xie X, Sleeman MW, MurPhy AJ, et al. Ghrelin O-acyltransferase (GOAT) is essential for growth hormone-mediated survival of calorie-restricted mice. Proc Natl Acad Sci. 2010;107(16):7467–72.
31- Dezaki K, Hosoda H, Kakei M, Hashiguchi S, Watanabe M, Kangawa K, et al. Endogenous ghrelin in Pancreatic islets restricts insulin release by attenuating Ca2+ signaling in beta-cells: imPlication in the glycemic control in rodents. Diabetes. 2004 Dec;53(12):3142–51.
32- Ikezaki A, Hosoda H, Ito K, Iwama S, Miura N, Matsuoka H, et al. Fasting Plasma ghrelin levels are negatively correlated with insulin resistance and PAI-1, but not with lePtin, in obese children and adolescents. Diabetes. 2002 Dec;51(12):3408–11.
33- Tsubota Y, Owada-Makabe K, Yukawa K, Maeda M. HyPotensive effect of des-acyl ghrelin at nucleus tractus solitarii of rat. NeurorePort. 2005 Feb;16(2):163–6.
34- Colombo M, Gregersen S, Xiao J, Hermansen K. Effects of ghrelin and other neuroPePtides (CART, MCH, orexin A and B, and GLP-1) on the release of insulin from isolated rat islets. Pancreas. 2003 Aug;27(2):161–6.
35- Henquin JC. Regulation of insulin secretion: a matter of Phase control and amPlitude modulation. Diabetologia. 2009 May;52(5):739–51.
بازنشر اطلاعات | |
![]() |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |