Protein Restriction during Early Life in Rats Alters Pancreatic GABAA Receptor Subunit Expression and Glucagon Secretion in Adulthood

ObjectiveGamma-aminobutyric acid (GABA) is present in the endocrine pancreas and contributes to insulin and glucagon secretion. Protein restriction during pregnancy and lactation causes impaired glucose homeostasis in adulthood. We investigated the effect of low protein (LP) diet on the GABAergic system within islets and associated changes in hormone release.MethodsWistar rats were fed control (C) or LP diet throughout gestation and lactation; all offspring received C diet from weaning (day 21). GABAA receptor presence in islets was examined by Western blot, and mRNA expression for glutamic acid decarboxylase (GAD) 65 and GABAA and GABAB receptor isoforms by real-time polymerase chain reaction at 130 days. Insulin and glucagon secretion were measured in vivo after L-arginine stimulation.ResultsL-glutamate, the precursor of GABA, was reduced in pancreas from offspring of LP-fed rats at birth. At day 21, animals receiving LP diet had an elevated GABAA presence within islets, lower fasting plasma insulin, and decreased islet insulin and glucagon content. By day 130, GABAA protein did not differ with diet, but the expression of GABAAβ3 subunit mRNA was decreased in the LP group. Glucagon secretion and gene expression were increased in LP-fed rats. Expression of GABAB and GAD within islets was unaltered.ConclusionsLP diet caused changes to GABAA receptor expression within islets with implications for glucagon secretion and glucose homeostasis.

RésuméObjectifL’acide gamma-aminobutyrique (GABA : gamma-aminobutyric acid) est présent dans le pancréas endocrine et contribue à la sécrétion d’insuline et de glucagon. La restriction en protéines durant la grossesse et la lactation cause une altération de l’homéostasie du glucose chez l’adulte. Nous avons examiné l’effet d’un régime pauvre en protéines (PP) sur le système GABAergique des îlots et associé les changements à la libération des hormones.MéthodesLes rates Wistar étaient nourries selon la diète témoin (T) ou selon la diète PP durant toute la gestation et la lactation; toute la progéniture recevait la diète T dès le sevrage (21e jour). La présence du récepteur GABAA dans les îlots a été étudiée par la méthode western-blot, et l’expression de mARN de l’acide glutamique décarboxylase (AGD) 65 et les isoformes du récepteur GABAA et GABAB, par la réaction en chaîne par polymérase en temps réel au 130e jour. La sécrétion d’insuline et de glucagon était mesurée in vivo après la stimulation de la L-arginine.RésultatsLe L-glutamate, le précurseur du GABA, était réduit dans le pancréas de la progéniture des rates nourrie selon le régime PP à la naissance. Au 21e jour, les animaux observant un régime PP avaient une présence élevée de GABAA dans les îlots, une plus faible insuline plasmatique à jeun et une diminution du contenu d’insuline et de glucagon des îlots. Au 130e jour, la protéine GABAA ne différait pas selon le régime, mais l’expression du mARN sous-unité GABAAβ3 était diminuée dans le groupe PP. La sécrétion du glucagon et l’expression du gène étaient augmentées chez les rats nourris selon le régime PP. L’expression du GABAB et AGD des îlots n’était pas altérée.ConclusionsLe régime PP causait des changements dans l’expression du récepteur GABAA des îlots ayant des implications dans la sécrétion du glucagon et dans l’homéostasie du glucose.