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Quantification of the relationship between glycemia and β-cell mass adaptation in vivo

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β-cell mass dynamics play an important role in the adaptation to obesity, as well as in the pathogenesis of type 2 diabetes. Here we used a 24-hour modified hyperglycemic clamp protocol to investigate the effect of increasing glucose concentrations (15, 20, 25, or 35 mmol/L) on β-cell mass and rates of β-cell replication, death, and neogenesis in 6-week-old Sprague Dawley rats (n = 40). During the first 4 h of glucose infusion, plasma insulin levels rose to an approximate steady state in each group, but by the end of 24 h, there was no difference in insulin levels between any of the groups. There was also no difference in β-cell mass between groups. Mean β-cell replication rates displayed a linear relationship to mean plasma glucose levels in all hyperglycemic animals (r 2 = 0.98, p < 0.05). Relative to the uninfused basal control animals, replication rates were significantly reduced in the 15 mmol/L glucose group. The percentage of TUNEL-positive β-cells was not different between groups. There was also no significant difference in markers of neogenesis. Thus, these data demonstrate that hyperglycemia for 24 h had no effect on β-cell mass, death, or neogenesis in 6-week-old Sprague Dawley rats. We demonstrate a linear relationship, however, between hyperglycemia and β-cell replication rates in vivo.

La dynamique de la masse de cellules bêta joue un rôle important dans l’adaptation à l’obésité et dans la pathogenèse du diabète de type 2. Dans la présente étude, nous avons utilisé un protocole de clamp hyperglycémique pendant 24 heures pour examiner l’effet de l’augmentation des concentrations de glucose (15, 20, 25 ou 35 mmol/L de glucose) sur la masse des cellules β et sur les taux de réplication, la mort et la néogenèse des cellules β chez des rats Sprague Dawley âgés de 6 semaines (n = 40). Durant les quatre premières heures de perfusion du glucose, les taux d’insuline plasmatique ont augmenté à un niveau à peu près stable chez tous les groupes, et vers la fin des 24 heures, il n’y avait pas différences entre les taux d’insuline des groupes. Il n’y avait pas eu non plus de différence dans leur masse de cellules β. Les taux moyens de réplication des cellules β ont montré une relation linéaire avec les taux moyens de glucose plasmatique chez tous les animaux hyperglycémiques (r 2 = 0,98, p < 0,05). Les taux de réplication ont diminué de manière significative chez le groupe ayant reçu 15 mmol/L de glucose comparativement à ceux des animaux témoins non perfusés. Le pourcentage de cellules β positives à l’essai TUNEL n’a pas différé d’un groupe à l’autre. Il n’y a pas eu non plus de différence significative dans les marqueurs de néogenèse. Ainsi, ces résultats démontent que l’hyperglycémie induite pendant 24 heures n’a pas eu d’effet sur la masse, la mort ou la néogenèse des cellules β chez les rats Sprague Dawley âgés de 6 semaines. Toutefois, il s démontrent une relation linéaire entre l’hyperglycémie et les taux de réplication des cellules β in vivo.
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Document Type: Research Article

Publication date: August 1, 2009

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