LDHA is enriched in human islet alpha cells and upregulated in type 2 diabetes

The lactate dehydrogenase isoform A (LDHA) is a key metabolic enzyme that preferentially catalyzes the conversion of pyruvate to lactate. Whereas LDHA is highly expressed in many tissues, its expression is turned off in the differentiated adult β-cell within the pancreatic islets. The repression of LDHA under normal physiological condition and its inappropriate upregulation under a diabetogenic environment is well-documented in rodent islets/β-cells but little is known about LDHA expression in human islet cells and whether its abundance is altered under diabetic conditions. Analysis of public single-cell RNA-seq (sc-RNA seq) data as well as cell type-specific immunolabeling of human pancreatic islets showed that LDHA was mainly localized in human α-cells while it is expressed at a very low level in β-cells. Furthermore, LDHA, both at mRNA and protein, as well as lactate production is upregulated in human pancreatic islets exposed to chronic high glucose treatment. Microscopic analysis of stressed human islets and autopsy pancreases from individuals with type 2 diabetes (T2D) showed LDHA upregulation mainly in human α-cells. Pharmacological inhibition of LDHA in isolated human islets enhanced insulin secretion under physiological conditions but did not significantly correct the deregulated secretion of insulin or glucagon under diabetic conditions

SGLT2 is not expressed in pancreatic α- and β-cells, and its inhibition does not directly affect glucagon and insulin secretion in rodents and humans.

OBJECTIVE: Sodium-glucose cotransporter 2 (SGLT2) inhibitors (SGLT2i), or gliflozins, are anti-diabetic drugs that lower glycemia by promoting glucosuria, but they also stimulate endogenous glucose and ketone body production. The likely causes of these metabolic responses are increased blood glucagon levels, and decreased blood insulin levels, but the mechanisms involved are hotly debated. This study verified whether or not SGLT2i affect glucagon and insulin secretion by a direct action on islet cells in three species, using multiple approaches. METHODS: We tested the in vivo effects of two selective SGLT2i (dapagliflozin, empagliflozin) and a SGLT1/2i (sotagliflozin) on various biological parameters (glucosuria, glycemia, glucagonemia, insulinemia) in mice. mRNA expression of SGLT2 and other glucose transporters was assessed in rat, mouse, and human FACS-purified α- and β-cells, and by analysis of two human islet cell transcriptomic datasets. Immunodetection of SGLT2 in pancreatic tissues was performed with a validated antibody. The effects of dapagliflozin, empagliflozin, and sotagliflozin on glucagon and insulin secretion were assessed using isolated rat, mouse and human islets and the in situ perfused mouse pancreas. Finally, we tested the long-term effect of SGLT2i on glucagon gene expression. RESULTS: SGLT2 inhibition in mice increased the plasma glucagon/insulin ratio in the fasted state, an effect correlated with a decline in glycemia. Gene expression analyses and immunodetections showed no SGLT2 mRNA or protein expression in rodent and human islet cells, but moderate SGLT1 mRNA expression in human α-cells. However, functional experiments on rat, mouse, and human (29 donors) islets and the in situ perfused mouse pancreas did not identify any direct effect of dapagliflozin, empagliflozin or sotagliflozin on glucagon and insulin secretion. SGLT2i did not affect glucagon gene expression in rat and human islets. CONCLUSIONS: The data indicate that the SGLT2i-induced increase of the plasma glucagon/insulin ratio in vivo does not result from a direct action of the gliflozins on islet cells

Impact d'un régime riche en saccharose sur la sarcopénie chez le rat âgé ; Conséqences métaboliques au niveau hépatique et cérébral. Effets préventifs d'un mélange de micronutriments. Spécialité

With aging, several alterations occur, including a loss of muscle mass and function, called sarcopenia. Many factors are responsible for the development of sarcopenia, but some factors as inflammation, oxidative stress and insulin resistance, which have many deleterious effects during aging, can reduce meal-induced stimulation of muscle protein synthesis which was shown to partly explain age-related muscle mass loss. Those factors can be induced by a diet rich in added sugar, characteristic of current dietary habits. Although this kind of diet could accelerate aging features, little is known about combined effect of aging and high sugar diet, particularly on sarcopenia. Thus, the purpose of this work was to determine whether high chronic intake of added sugars could accelerate sarcopenia. We also interested in the combined effect of added sugars and aging on other exposed tissues: liver and brain. Finally, we assessed the preventive effects of a micronutrient supplementation both in vivo and in vitro.In order to do that, for 5 months, 16 month old rats were starch fed or sucrose fed (62% sucrose), with or without micronutrients supplementation (rutin, vitamin A, vitamin E, vitamin D, selenium and zinc). Additionally, an adult control group of 8 month old rats was included. Besides, anti-inflammatory effects of micronutrients were tested in vitro.We showed that high sucrose diet accelerated age-related muscle mass loss by impairing postprandial protein synthesis, likely through decreased insulin sensitivity since inflammation and oxidative stress were only slightly affected by high sucrose diet. This diet also resulted in fat mass gain and increased plasma and liver triglycerides, by modulating the activity of enzymes involved in liver lipid metabolism. In the brain, high sucrose consumption led to decreased protein concentration independently of protein synthesis alteration. Micronutrients supplementation only partially reversed high sucrose diet effects: it did not act on lean body mass but prevented fat mass gain, by inhibiting hepatic lipogenesis. It also restored brain protein synthesis, which was reduced by aging. In vitro, it reduced experimentally induced inflammation.Thus, this work showed that a high sucrose diet accelerates sarcopenia in old rats but also induces liver and brain alterations. Prevention by micronutrients remained limited.Au cours du vieillissement, l’organisme subit de nombreuses altérations, dont une perte de masse et de fonction musculaire appelée sarcopénie. Ses causes sont multifactorielles. Elle est partiellement liée à une altération de la stimulation de la synthèse protéique musculaire post-prandiale, et certains facteurs tels que le stress oxydant, l’inflammation et la résistance à l’insuline, responsables de nombreux dysfonctionnements métaboliques, accélèrent ce phénomène. Or, ces dérégulations peuvent être induites par une alimentation trop riche en sucres ajoutés, caractéristique des habitudes alimentaires actuelles et qui pourrait donc accélérer le vieillissement. Pourtant, à ce jour, peu d'études ont étudié les effets combinés du vieillissement et d'un régime riche en sucres ajoutés, et à notre connaissance, aucune ne s’est intéressée à la sarcopénie. Ainsi, notre objectif au cours de cette thèse a été de déterminer si un régime riche en sucres ajoutés était capable d'accélérer la sarcopénie. Il était également intéressant d'étudier les effets combinés du vieillissement et de ce régime sur d'autres tissus qui semblent particulièrement exposés, le foie, et le cerveau. Enfin, nous avons également voulu analyser les effets préventifs d'un mélange de micronutriments à la fois in vivo et in vitro. Pour cela, des rats âgés de 16 mois ont été nourris durant 5 mois avec un régime contrôle ou un régime composé à 62% de saccharose, supplémenté ou non en rutine, vitamine A, vitamine E, vitamine D, zinc, et sélénium. En outre, nous avons également inclut un groupe de témoins adultes (8 mois), nourris avec un régime contrôle. Par ailleurs, les effets anti-inflammatoires des micronutriments ont été testés in vitro.Nous avons pu constater que le régime riche en saccharose a accéléré la perte de masse musculaire liée à l’âge en altérant la synthèse protéique musculaire post prandiale, vraisemblablement via l’altération de la sensibilité à l’insuline plutôt que par une augmentation du stress oxydant et de l'inflammation, qui ont été peu affectés par le régime. Il a également entraîné un gain de masse grasse et une augmentation marquée des triglycérides hépatiques et plasmatiques, qui pourraient en partie s’expliquer par une modification de l’activité des enzymes du métabolisme lipidique dans le foie. Au niveau cérébral, la surconsommation de fructose a entraîné une diminution de la concentration protéique qui ne semble pas due à un défaut de synthèse protéique. La supplémentation en micronutriments n’a que partiellement contrecarré les effets du saccharose puisqu’elle n’a pas eu d’effet sur la masse maigre mais a permis de limiter la prise de masse grasse, notamment en inhibant la lipogenèse hépatique. Elle a également restauré la synthèse protéique diminuée au cours du vieillissement dans le cerveau. In vitro, elle a permis de réduire l'inflammation induite expérimentalement.Ainsi, cette thèse a permis de montrer qu’un régime riche en sucres ajoutés accélère la sarcopénie chez le rat âgé mais entraîne également des altérations au niveau hépatique et cérébral. La prévention par les micronutriments testés reste malgré tout limitée

The impact of a high sucrose diet on sarcopenia in aging rats. Metabolic consequences on liver and brain. Preventive effects of a micronutrients supplementation.

Au cours du vieillissement, l’organisme subit de nombreuses altérations, dont une perte de masse et de fonction musculaire appelée sarcopénie. Ses causes sont multifactorielles. Elle est partiellement liée à une altération de la stimulation de la synthèse protéique musculaire post-prandiale, et certains facteurs tels que le stress oxydant, l’inflammation et la résistance à l’insuline, responsables de nombreux dysfonctionnements métaboliques, accélèrent ce phénomène. Or, ces dérégulations peuvent être induites par une alimentation trop riche en sucres ajoutés, caractéristique des habitudes alimentaires actuelles et qui pourrait donc accélérer le vieillissement. Pourtant, à ce jour, peu d'études ont étudié les effets combinés du vieillissement et d'un régime riche en sucres ajoutés, et à notre connaissance, aucune ne s’est intéressée à la sarcopénie. Ainsi, notre objectif au cours de cette thèse a été de déterminer si un régime riche en sucres ajoutés était capable d'accélérer la sarcopénie. Il était également intéressant d'étudier les effets combinés du vieillissement et de ce régime sur d'autres tissus qui semblent particulièrement exposés, le foie, et le cerveau. Enfin, nous avons également voulu analyser les effets préventifs d'un mélange de micronutriments à la fois in vivo et in vitro. Pour cela, des rats âgés de 16 mois ont été nourris durant 5 mois avec un régime contrôle ou un régime composé à 62% de saccharose, supplémenté ou non en rutine, vitamine A, vitamine E, vitamine D, zinc, et sélénium. En outre, nous avons également inclut un groupe de témoins adultes (8 mois), nourris avec un régime contrôle. Par ailleurs, les effets anti-inflammatoires des micronutriments ont été testés in vitro.Nous avons pu constater que le régime riche en saccharose a accéléré la perte de masse musculaire liée à l’âge en altérant la synthèse protéique musculaire post prandiale, vraisemblablement via l’altération de la sensibilité à l’insuline plutôt que par une augmentation du stress oxydant et de l'inflammation, qui ont été peu affectés par le régime. Il a également entraîné un gain de masse grasse et une augmentation marquée des triglycérides hépatiques et plasmatiques, qui pourraient en partie s’expliquer par une modification de l’activité des enzymes du métabolisme lipidique dans le foie. Au niveau cérébral, la surconsommation de fructose a entraîné une diminution de la concentration protéique qui ne semble pas due à un défaut de synthèse protéique. La supplémentation en micronutriments n’a que partiellement contrecarré les effets du saccharose puisqu’elle n’a pas eu d’effet sur la masse maigre mais a permis de limiter la prise de masse grasse, notamment en inhibant la lipogenèse hépatique. Elle a également restauré la synthèse protéique diminuée au cours du vieillissement dans le cerveau. In vitro, elle a permis de réduire l'inflammation induite expérimentalement.Ainsi, cette thèse a permis de montrer qu’un régime riche en sucres ajoutés accélère la sarcopénie chez le rat âgé mais entraîne également des altérations au niveau hépatique et cérébral. La prévention par les micronutriments testés reste malgré tout limitée.With aging, several alterations occur, including a loss of muscle mass and function, called sarcopenia. Many factors are responsible for the development of sarcopenia, but some factors as inflammation, oxidative stress and insulin resistance, which have many deleterious effects during aging, can reduce meal-induced stimulation of muscle protein synthesis which was shown to partly explain age-related muscle mass loss. Those factors can be induced by a diet rich in added sugar, characteristic of current dietary habits. Although this kind of diet could accelerate aging features, little is known about combined effect of aging and high sugar diet, particularly on sarcopenia. Thus, the purpose of this work was to determine whether high chronic intake of added sugars could accelerate sarcopenia. We also interested in the combined effect of added sugars and aging on other exposed tissues: liver and brain. Finally, we assessed the preventive effects of a micronutrient supplementation both in vivo and in vitro.In order to do that, for 5 months, 16 month old rats were starch fed or sucrose fed (62% sucrose), with or without micronutrients supplementation (rutin, vitamin A, vitamin E, vitamin D, selenium and zinc). Additionally, an adult control group of 8 month old rats was included. Besides, anti-inflammatory effects of micronutrients were tested in vitro.We showed that high sucrose diet accelerated age-related muscle mass loss by impairing postprandial protein synthesis, likely through decreased insulin sensitivity since inflammation and oxidative stress were only slightly affected by high sucrose diet. This diet also resulted in fat mass gain and increased plasma and liver triglycerides, by modulating the activity of enzymes involved in liver lipid metabolism. In the brain, high sucrose consumption led to decreased protein concentration independently of protein synthesis alteration. Micronutrients supplementation only partially reversed high sucrose diet effects: it did not act on lean body mass but prevented fat mass gain, by inhibiting hepatic lipogenesis. It also restored brain protein synthesis, which was reduced by aging. In vitro, it reduced experimentally induced inflammation.Thus, this work showed that a high sucrose diet accelerates sarcopenia in old rats but also induces liver and brain alterations. Prevention by micronutrients remained limited

Effets d'une supplémentation en antioxydants sur le métabolisme lipidique hépatique de rats agés, nourris avec un régime riche en saccharose

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Similarities and interactions between the ageing process and high chronic intake of added sugars

Similarities and interactions between the ageing process and high chronic intake of added sugar

Une consommation chronique élevée en sucre accélère la sarcopénie et perturbe la sensibilité à l’insuline et la stimulation post-prandiale de la synthèse protéique musculaire chez le rat âgé

Présentation orale: Eva GatineauCette année les assises sont en partenariat avec le Pôle de compétitivité Lyonbiopôle et le cluster Nutravita, des symposiums thématiques portant sur les interactions entre la recherche académique, l’innovation et l’industrie seront proposésLe vieillissement est associé à une perte de masse et de fonction musculaire appelée sarcopénie. Elle est en partie due à une altération de l’anabolisme protéique musculaire postprandial chez le sujet âgé, et notamment à une moindre stimulation de la synthèse protéique musculaire par le repas. Cette résistance anabolique est aggravée par la présence d’une inflammation à bas bruit. Elle pourrait également être liée à une diminution de la sensibilité à l’insuline, hormone capable de stimuler la synthèse protéique en augmentant l’afflux sanguin musculaire et en potentialisant l’effet anabolique des acides aminés. Or, il a été montré qu’un régime riche en fructose était capable d’induire une dyslipidémie, une augmentation de la tension artérielle, mais aussi une résistance à l’insuline et une augmentation du stress oxydant et de l’inflammation. Sachant que la consommation de fructose a fortement augmenté depuis 1970, nous avons cherché à savoir si les troubles métaboliques induits par le fructose pouvaient accélérer la perte de masse musculaire au cours du vieillissement. Des rats âgés de 16 mois ont été nourris durant 5 mois avec un régime contrôle (C) (60% d’amidon de blé) ou riche en fructose (F) (l’amidon est remplacé par du saccharose). L’évolution de leur masse maigre (EchoMRI) et le poids des muscles en fin d’expérimentation ont été contrôlés. La synthèse protéique musculaire a été mesurée in vivo à l’aide d’un acide aminé marqué au 13 C. Le statut inflammatoire (α2-macroglobuline et fibrinogène) a également été évalué, ainsi que la sensibilité à l’insuline, grâce à un test OGTT. Une diminution de 59% de la sensibilité à l’insuline a été observée chez les rats F par rapport aux rats C (P<0,01). Les niveaux d’inflammation sont restés faibles chez les rats C comme chez les rats F, avec une inflammation légèrement plus élevée chez les rats F. Ces rats perdent également plus de masse maigre que les rats C (-9,3% vs -5,8% respectivement) (P=0,03) et terminent l’expérience avec des muscles significativement plus petits. La stimulation postprandiale de la synthèse protéique musculaire a été réduite chez les rats F par rapport aux rats C. Le régime riche en fructose a donc accéléré la perte de masse musculaire au cours du vieillissement en altérant la stimulation de la synthèse protéique postprandiale. Cet effet semble plutôt dû à une diminution de la sensibilité à l’insuline qu’à une augmentation de l’inflammatio

Le rat âgé reste sensible aux altérations métaboliques induites par un régime riche en sucre mais il est mal protégé par une supplémentation en micronutriments

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