Insulin signaling in the whole spectrum of GH deficiency

ABSTRACT GH is one of the insulin counterregulatory hormones which acts in the opposite way to insulin, increasing the glucose production by the liver and kidneys and decreasing glucose uptake from peripheral tissues, thus being a hyperglycemic hormone. When in excess, as in acromegaly, it induces glucose intolerance and diabetes. As expected, patients with GH deficiency (GHD) have hypoglycemia, especially in early childhood, but as GH is also a lipolytic hormone, these patients are becoming obese with higher percentages of body fat. Although obesity in general is directly related to insulin resistance, in patients with GH secretion disorders this relationship may be altered. In acromegaly there is a decrease in fat mass with worsening insulin sensitivity and mice with isolated GHD are characterized by greater insulin sensitivity despite excess fat mass. In humans with GHD, body composition shows increased body fat and decreased free fat mass, but the results regarding insulin sensitivity are still controversial in these patients. These discrepant results regarding insulin sensitivity in patients with GHD suggest the existence of other variables influencing these results. In the present review, we will try to follow the path of the different researches conducted on this subject, both in animal and human models, with the goal of understanding the current knowledge of insulin sensitivity across the spectrum of GHD. Arch Endocrinol Metab. 2019;63(6):582-91

p-Coumaric acid reduces high glucose-mediated impairment of endothelium-dependent relaxation in rat aorta / Ácido p-cumárico reduce el deterioro mediado por alta glucosa de la relajación dependiente de endotelio en aorta de rata

p-Coumaric acid (p-CA) is an ubiquitous plant metabolite with antioxidant, anti-inflammatory, and anticancer properties. The present study was designed to evaluate the preventive effects of p-CA on endothelium-dependent impairment produced by high glucose (HG) (D-Glucose 25 mM) in isolated rat thoracic aorta. Aortic rings obtained from male Sprague-Dawley rats were mounted in an organ bath and pretreated for 3 h with D-Glucose 5 mM, HG and HG plus p-CA (1, 10 and 100 uM). After this period of time endothelium-dependent relaxation was tested by cumulative addition of acetylcholine (ACh) in pre-contracted rings with phenylephrine (PE) (0.1 μM). p-CA elicited a moderate endothelium-dependent vasodilatory effect (Emax= 29.28 +/- 1.89 percent, N=6; pD2= 6.075 +/- 0.184, N=6). When aortic rings were pre-incubated for 3 h with HG, Emax for ACh decreased dramatically from 87.69 +/- 2.59 percent (N=6) to 40.54 +/- 1.78 percent (N=6). The negative effect of HG was partially reverted in rings co-incubated with p-CA in a concentration-dependent manner as shown for Emax values to each p-CA concentration: 1 uM (48.57 +/- 1.82 percent), 10 uM (60.81 +/- 1.80 percent) and 100 uM (64.51 +/- 1.80 percent). The action of p-CA was associated with a significant change in Emax. No statistical difference in pD2 was observed. Our results clearly show that p-CA protect ACh-induced endothelial-dependent relaxation affected by HG in isolated rat aortic rings.

El ácido p-cumárico (p-CA) es un metabolito ubicuo en plantas, con propiedades antioxidantes, anti-inflamatoria, y anticancerígenas. El presente estudio fue diseñado para evaluar los efectos preventivos de p-CA sobre la relajación dependiente de endotelio, deteriorada por niveles altos de glucosa (HG) (D-glucosa 25 mM) en aorta torácica aislada de rata. Los anillos aórticos obtenidos de ratas macho Sprague-Dawley se montaron en un baño de órganos y fueron pre-tratados durante 3 h con D-glucosa 5 mM, HG, y HG más de p-CA (1, 10 y 100 uM). Después de este período de tiempo se evaluó la relajación dependiente de endotelio mediante la adición acumulativa de acetilcolina (ACh) en anillos pre-contraídos con fenilefrina (PE) (0,1 uM). p-CA mostró un moderado efecto vasodilatador dependiente de endotelio (Emax = 29,28 +/- 1,89 por ciento, N = 6; pD2 = 6,075 +/- 0,184, N = 6). Cuando los anillos aórticos se pre-incubaron durante 3 h con HG, la Emax para ACh se redujo drásticamente desde 87,69 +/- 2,59 por ciento (N = 6) a 40,54 +/- 1,78 por ciento (N = 6). El efecto negativo de HG se revirtió parcialmente, de manera dependiente de concentración, en los anillos co-incubados con p-CA tal como lo muestra el valor de Emax para cada concentración de p-CA: 1 u M (48,57 +/- 1,82 por ciento), 10 uM (60,81 +/- 1,80 por ciento) y 100 uM (64,51 +/- 1,80 por ciento). La acción de p-CA se asoció con un cambio significativo en la Emax. No se observó diferencia estadísticamente significativa en el pD2. Nuestros resultados muestran claramente que p-CA protege la relajación dependiente de endotelio inducida por ACh, la cual es afectada por HG en anillos aislados de aorta de rata.

Immuno-localization of glucose transporter 4 in healthy human gingiva.

Background: The gingiva has been shown to be a target tissue for several hormones. Insulin induces uptake of glucose in the peripheral tissues by upregulating the Glucose transporter 4 expression. Little information is available on the expression of Glucose transporter 4 in human gingiva. Aim: In this regard, a pilot study was performed with the aim of determining the distribution pattern of Glucose transporter 4 in healthy human gingiva. Materials and Methods: Immuno-histochemistry was performed on 10 mounted sections of healthy human gingiva with the primary antibody Glucose Transporter 4 (GLUT 4). Appropriate positive and negative controls were used. Results: Glucose transporter 4 expression was observed in the basal and suprabasal layers of the gingival epithelium and fibroblasts of the gingival connective tissue. Conclusion: This may be the first study to demonstrate the expression of GLUT 4 in the healthy human gingiva. The results of this study raise the possibility that gingiva may serve as a target tissue for insulin action.

Effect of acute changes in glucose concentration on neuronal activity and plasticity in the rat hippocampus / Efecto de los cambios agudos en la concentración de glucosa sobre la actividad neuronal y la plasticidad en el hipocampo de las ratas

OBJETIVES: Diabetes mellitus is a major public health concern in many regions of the world, including the Caribbean. Diabetes is associated with multi-system pathology and central nervous system complications have been receiving increasing attention (dementia, cognitive decline and memory loss). While such pathology has been shown to be associated with long term derangement in glucose metabolism,less is known about the effects of acute changes in glucose concentration on neuronal function. This study assesses the effects of acute changes in glucose concentration upon neuronal transmission and neuronal plasticity. METHODS: We made use of extracellular recordings from hippocampal slices of young adult rats and exposed them to changes in glucose concentration for 60 minutes before assessing synaptic plasticity. Experiments were carried out at both 30ºC and 35ºC. RESULTS: At 30ºC, glucose concentrations of 30 mM and 4 mM had little effect upon population spike potentials (PSP). However, reducing glucose concentration to 2 mM, 1 mM and 0 mM respectively resulted in a progressive decrease in the size of PSP until they were completely abolished. Similar results were observed at 35ºC except that 30 mM caused a significant increase in PSP size. Changes in glucose concentration had no effect upon synaptic plasticity at either 30ºC or 35ºC except below 2 mM glucose. CONCLUSION: Acute changes in glucose concentration have a limited impact on neuronal transmission unless concentrations drop below 2 mM. However, there seems to be little impairment of synaptic plasticity even at very low concentrations of glucose. We suggest that short term acute changes in glucose concentrations may not contribute directly to the cognitive decline associated with diabetes unless extremely severe.

OBJETIVOS: La diabetes mellitus es una de las principales preocupaciones de la salud pública en muchas regiones del mundo, incluyendo el Caribe. La diabetes se encuentra asociada con una patología multi-sistémica, y en tiempos recientes las complicaciones del sistema nervioso central han estado recibiendo cada vez mayor atención, incluyendo la demencia, el deterioro cognitivo y la pérdida de la memoria. Si bien se ha demostrado que esta patología se encuentra asociada con trastornos a largo plazo del metabolismo de la glucosa, poco se sabe de los efectos de los cambios agudos en la concentración de la glucosa en el funcionamiento neuronal. Este estudio evalúa los efectos de los cambios agudos en la concentración de glucosa, sobre la transmisión y la plasticidad neuronales. MÉTODOS:Se hizo uso de grabaciones extracelulares de segmentos del hipocampo de ratas adultas jóvenes. Las grabaciones fueron expuestas a cambios en la concentración de glucosa durante 60 minutos antes de evaluar la plasticidad sináptica. Los experimentos se llevaron a cabo a 30ºC y 35ºC. RESULTADOS: A 30ºC las concentraciones de glucosa de 30 mM y 4 mM tuvieron poco efecto sobre los potenciales de punta PSP (Population Spike Potentials). Sin embargo, la reducción de la concentración de glucosa a 2 mM, 1 mM y 0 mM respectivamente trajo como resultado una progresiva disminución del tamaño de los PSP hasta llegar a su total anulación. Resultados similares que observaron a 35ºC excepto en el caso de 30 mM, en el que se produjo un aumento significativo en la magnitud de los PSP. Los cambios en la concentración de glucosa no tuvieron efecto alguno sobre la plasticidad sináptica a 30ºC ni a 35ºC excepto por debajo de 2 mM de glucosa. CONCLUSIÓN: Los cambios agudos en la concentración de la glucosa tienen un impacto limitado sobre la transmisión neuronal a menos que las concentraciones caigan por debajo de 2 mM. Sin embargo, al parecer hay poca afectación de la plasticidad sináptica, incluso a concentraciones muy bajas de glucosa. Sugerimos que los cambios agudos a corto plazo de las concentraciones de glucosa pueden no contribuir directamente al deterioro cognitivo asociado con la diabetes, a menos que sea extremadamente severa.

Excreción de ácido úrico, sodio y potasio en la paciente con preeclampsia y su comportamiento ante un estado agudo de hiperglucemia-hiperinsulinemia / Excretion of urine acid, sodium and potassium in patients with pre-eclampsia and their behavior with and acute state of hyperglycemia-hiperinsulinemia

El objetivo del presente trabajo fue comparar las excresiones de ácido úrico, sodio y potasio entre pacientes con preeclampsia leve y embarazo normotenso y determinar su comportamiento ante un estado agudo fisiológico de hiperglucemia-hiperinsulinemia. Se realizó un estudio cuasi-experimental con grupo paralelo en 25 pacientess con embarazo normotenso, todas ellas en el tercer trimestre de la gestación. La intervención consistió en administrar una carga oral de 50 gramos de glucosa para lograr un estado fisiológico de hiperglucemia-hiperinsulinemia. Se determinaron los valores séricos de glucosa, insulina, creatinina, ácido úrico, sodio y potasio, así como de los cuatro últimos en orina antes de la carga oral (con al menos seis horas de ayuno) y 60 minutos después de la misma, así también, se calcularon las excresiones urinarias de los solutos con las fórmulas estándar. Las excresiones urinarias de ácido úrico, sodio y potasio, tanto en ayuno como posterior a la carga oral de glucosa fueron menores en el grupo de pacientes con preeclampsia al compararse con las del grupo de embarazo normotenso. Al analizar la influencia de un estado fisiológico de hiperglucemia-hiperinsulinemia después de la carga oral de glucosa sobre los solutos determinados y su excreción urinaria encontramos que existió una disminución significativa de los valores de potasio sérico, sin modificarse su excreción urinaria, tanto en el grupo de preeclampsia como en el embarazo normotenso. El ácido úrico y el sodio sérico disminuyeron en el grupo de preeclampsia y embarazo normotenso respectivamente, sin modificar su excreción urinaria. En conclusión, en el presente estudio las excreciones urinarias de sodio, potasio y ácido úrico fueron menores en las pacientes con preeclampsia en comparación con las de mujeres con embarazo normotenso y un estado fisiológico de hiperglucemia-hiperinsulinemia no modificó dichas excresiones

Puede la leche humana llegar a producir caries: por qué y cómo? / Can human milk produce dental caries: why and how?

La formación de la caries es un problema complejo, pero básicamente el inicio y progreso de la lesión cariosa requiere: la formación de placa, la existencia de un sustrato fermetable, un diente susceptible y un suficiente período de tiempo que permita no sólo la producción de ácido por las bacterias de la placa, sino también la desmineralización del tejido duro del diente. Si la leche humana es o no productora de caries depende también de estas condiciones(20). A pesar que los reportes clínicos de caries atribuibles a la lactancia materna son escasos, los mayores esfuerzos deben realizarse para determinar las circunstancias que median la aparición de este tipo de caries(24). El objetivo fundamental de esta revisión bibliográfica es determinar si la leche materna es más cariogénica que la leche de vaca o las fórmulas lácteas y de esta forma lograr emitir un consejo odontológico con fundamento científico. Las ventajas nutricionales, psicológicas, inmunológicas e incluso económicas del amamantamiento, la hacen la alimentación más apropiada para los lactantes. En relación a su posible potencial cariogénico, la leche humana como solución azucarada es capaz de promover la desmineralización del esmalte, siempre que se mantenga como sustrato disponible durante 8 horas seguidas, tal com fue demostrado por Thomson y col.(24). Las mezclas de fórmulas lácteas y cereales constituyen soluciones de mayor concentración de hidratos de carbono y en consecuencia son más cariogénicas

Patogênese da nefropatia diabética: o papel das citocinas / Pathogenesis of diabetic nephropathy: citokines role

Os autores abordam a patogênese da nefropatia diabética (ND) em seus aspectos hemodinâmicos-renais e metabólicos, com ênfase na formaçäo da matriz extra celular (MEC). O aumento da pressäo capilar intra-glomerular é um fator patogenético bem estabelecido, mas seu mecanismo de lesäo, embora desconhecido, pode envolver distensäo glomerular, levando a um aumento da produçäo de MEC. Existe entretanto um efeito direto da glicose, observado em glomérulos in vitro, onde altas concentraçöes de glicose estimulam o aumento de síntese da MEC. Este efeito pode ser tanto direto, via ativaçäo da proteina quinase C, como indireto pela formaçäo de produtos de glicosilaçäo nao-enzimática ou pela ativaçao da via dos polióis. O TGF-beta (Transforming Growth Factor Beta) é uma citocina que promove aumento de síntese e a reduçäo da degradaçao da MEC, levando ao acúmulo desta. Aumentos dos níveis de RNAm para TGF-beta no glomérulo de ratos diabéticos já foram documentados nas fases iniciais da ND experimental e a presença de reaçäo imunohistoquímica para TGF-beta já foi detectada em ratos e em pacientes com ND estabelecida. O TGF-beta também regula, in vitro, o aumento de síntese de MEC induzido pela angiotensina II e pelo tromboxane A2. A IGF-1 (Insulin Growth Factor-1) pode ter papel significativo na hipertrofia renal diabética, enquanto que o TNF-alpha (Tumor Necrosis Factor) participa na regulaçäo do aumento da permeabilidade do endotélio glomerular. As demais citocinas (EGF, FGF, IL-1, PDGF e TGF-a) ainda precisam ser melhor estudadas.

El peso como condicionante de la respuesta glucémica en embarazadas sanas / Weight as a condition of glycemic response in healthy pregnant women

El objetivo de este trabajo es analizar el peso como condicionante de la respuesta glucémica de dos grupos de embarazadas sanas, divididas según características de riego de desarrollar alteración en el metabolismo de la glucosa. Se evaluaron 29 mujeres en tres periodos de la gestación (semanas 23, 30 y 36 ñ 7 días). Se dividió a la población en dos grupos de riesgo, con base e indicadores previamente evaluados en un grupo de población distinto. Se asignó Alto Riesgo (AR) a aquellas mujeres con al menos una de las siguientes aracterísticas, antecedentes familiares de Diabetes Mellitus, porcentaje de peso para la talla pregestacional igual o mayor a 127 (por ciento P/T pregest); mientras que el Bajo Riesgo se asignó a aquellas mujeres con ausencia de los indicadores antes mencionados con edad menor a los 31 años y con un númeto de gestaciones omitiendo abortos menor a 4. En cada evaluación se calculó el porcentaje de peso para la talla gestacional (por ciento P/T pregest), así como las glucemias al ayuno y dos horas después de haber ingerido una carga de 100 g de glucosa (GPP-2H). El método utilizado en las determinaciones fue el de glucosaoxidasa y el personal responsable mantuvo coeficientes de variación en la técnica menores al 5 por ciento a lo largo de todo el estudio. El patrón evolutivo de los ayunos en ambos grupos es semejante no mostrando diferencias estadísticamente significativas. Mientras que en la GPP-2H se encontraron patrones evolutivos distintos mostrando diferencias estadísticamente significativas entre los grupos en todos los periodos evaluados. Al realizar los análisis de correlación múltiple se encontraron asociaciones significativas entre la GPP-2H de la semana 30 con el por ciento P/T pregest en el BR, así mismo, lo hace con el AR en relación a los por ciento P/T gest de las semanas 23 y 30, así como una asociación significativa más entre la GPP-2H de la semana 36 t el por ciento P/T gest del mismo periodo. Por último los análisis de regresión múltiple muestran modelos de asociación semejante a los encontrados con el análisis de correlación, aunque llama la atención la participación de la edad en el modelo de BR.

Contractions of the gastric antrum induced by stimulation of the medial forebrain bundle in the rat

Glucoreceptors sensitive to cytoglucopenia exist in the medial forebrain bundle of the rat. The selective activation of these receptors provokes an increase in glycemia and gastric secretion. In the present work, we found that stimulation of this diencephalic area in rats also provokes potent gastric contractions. Stimulation with high voltage usually inhibited this effect

Quantitative ultrastructural changes induced by glucose in pancreatic B cells

En el presente trabajo se estudian los cambios cuantitativos inducidos por la glucosa en la ultraestructura de las células B provenientes de páncreas de rata perfundidos con 3.3 y 16.6 mmol/1 de glucosa. En presencia de 16.6 mmol/l de glucosa se observó un incremento significativo en el volumen de RER, microtúbulos, mitocondrias, lisosomas y gránulos B, hallándose cambios significativos en el volumen total de la célula B o en tamaño del núcleo, citoplasma y complejo de Golgi. En los páncreas perfundidos con 16.6 mmol/l de glucosa, el número de gránulos secretorios está marcadamente reducido, y su diámetro está aumentado significativamente. Las células B de estos páncreas también presentan un incremento en el número de granos pálidos y de las imágenes de exocitosis. Estos datos sugieren que el incremento en la concentración de la glucosa extracelular produce no solamente la típica curva bifásica de secreción de insulina, sino también cambios cuantitativos significativos en el volumen de las distintas organelas de la célula B. Estas modificaciones ultraestructurales se correlacionan con el efecto de la glucosa sobre el proceso de síntesis y secreción de insulina