Diabetes is characterized by a complete (type 1) or partial (type 2) loss of pancreatic beta cells. Regeneration of beta-cell mass is an important goal of diabetes research. Development of strategies to induce beta-cell regeneration in situ involves identification of candidate molecules with islet regenerating activity. Islet Neogenesis Associated Protein (INGAP), identified in our laboratory, has been shown to stimulate neo-islet formation. INGAP, an endogenous pancreatic protein, is a member of the Reg3 family of proteins. We have previously shown that INGAP expression is regulated by inflammatory cytokines, more specifically by interleukin (IL)-6. It would be of interest to identify other factors, preferably of non-inflammatory nature, that upregulate INGAP expression and subsequently induce islet neogenesis. Here, using an in vitro hamster cell model and real time qRT-PCR, we show that INGAP gene expression is induced by 1,25(OH)2 D3, the hormonally active form of vitamin D. Our data indicate that 1,25(OH)2 D3 upregulates INGAP mRNA (up to 2.14 (± 0.59)) in a dose- and time-dependent manner. We also show that nicotinamide, the amide derivative of vitamin B3, potentiates the effect of 1,25(OH)2 D3 resulting in a 12-fold increase in INGAP mRNA. A computer analysis of the INGAP promoter region identified five candidate vitamin D responsive elements (VDREs), which may bind the ligand-activated nuclear vitamin D receptor (VDR). The role of this classic mechanism of vitamin D signaling in the upregulation of INGAP expression, as well as a potential involvement of rapid, membrane-linked signal transduction or calcium signaling pathways are also investigated here. / This is the first study to provide evidence for regulation of INGAP, and possibly, of other Reg proteins by vitamin D3. Interestingly, vitamin D3 can be partially activated in beta cells and is implicated in cell growth and differentiation. Given the presence of VDRs in endocrine and exocrine pancreatic tissue, the potential role of vitamin D3 in islet neogenesis should be further investigated. Taken together, these data suggest an important role for vitamin D3 in beta-cell regeneration, which may prove to be a cost-effect, natural and safe treatment for type-1 and type-2 diabetes. / Le diabète est caractérisé par la perte totale (type 1) ou partielle (type 2) des cellules beta. La régénération d'une masse fonctionnelle de cellules beta est un objectif important de la recherche sur le diabète. Le développement de stratégies pour induire la régénération des cellules beta in situ implique l'identification de molécules candidates ayant une activité néogénique sur les îlots de Langerhans. La protéine Islet Neogenesis Associated Protein (INGAP), identifiée dans notre laboratoire, stimule la néogenèse des îlots de Langerhans. INGAP, protéine pancréatique endogène, est membre de la famille de protéines Reg3. Nous avons montré précédemment que l'expression d'INGAP est régulée par les cytokines inflammatoires, plus particulièrement par l'interleukine (IL) -6. Il serait intéressant d'interfier d'autres facteurs, préférablement de nature non-inflammatoire, ayant la capacité d'agumenter l'expression d'INGAP et par conséquent la néogenèse des îlots de Langerhans. Ici, en utilisant un modèle in vitro de cellules de hamster et la technique de RT-PCR quantitative (real-time), nous montrons que l'expression d'INGAP est induite par 1,25(OH)2D3, la forme hormonalment active de la vitamine D. Nos données indiquent que 1,25(OH)2D3 induit l'expression de INGAP (ARNm) d'un facteur 2.14 (± 0.59) de façon dose-dépendante et en suivant une cinétique bien precise. Nous montrons également que la nicotinamide, un dérivé amidique de la vitamine B3, potentialise l'effect de la 1,25(OH)2D3, ce qui a pour résultat une augmentation de 12 fois de l'expression de INGAP (ARNm). / En utilisant une analyse informatique de la séquence du promoteur d'INGAP, nous avons identifié 5 éléments de réponse a la vitamine D (VDREs) qui pourraient lier le récepteur a la vitamin D (VDR) activé par la fixation de son ligand. Le rôle de ce mécanisme classique de la signalisation de la vitamine D dans l'induction de l'expression d'INGAP, ainsi que la participation potentielle d'une transduction rapide via liaison à la membrane ou encore l'implication de la voie de signalisation du calcium sont également étudiées ici. / Cette étude est la première à démontrer la regulation de l'expression de INGAP, et probablement d'autre proteins Reg, par la vitamine D3. De façon intéressante, la vitamine D3 peut être partiellement activée dans les cellules beta et est impliquée dans la croissance cellulaire et la différenciation. Compte-tenu de la présence de VDR dans le le pancreas endocrine et exocrine, le rôle potentiel de vitamine D3 dans la néogenèse d'îlot devrait être étudié plus avant. L'ensemble de ces données suggère un rôle important pour la vitamine D3 dans la régénération des cellules beta, qui pourrait donc constituer un traitement naturel, sécurataire, et peu coûteux pour le diabète type-1 et type 2.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.92307 |
| Date | January 2010 |
| Creators | Patapas, Jason |
| Contributors | Lawrence Rosenberg (Internal/Supervisor), Maria Petropavlovskaya (Internal/Cosupervisor2) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Master of Science (Department of Surgery) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
Page generated in 0.0022 seconds