Age-related changes in insulin receptor mRNA and protein expression in genetically obese Zucker rats

AimThe mechanisms underlying the age-related decrease in insulin-receptor (IR) binding in genetically obese Zucker rats are not well understood. For this reason, the present study analyzed the expression of IR mRNA and protein in selected tissues from 1- to 4-month-old obese (fa/fa) Zucker rats and lean (Fa/–) age-matched controls.MethodsThe following parameters were evaluated: (1) IR mRNA level, and proportion of isotypes A (exon 11–) and B (exon 11+) of IR mRNA in liver, brain and kidney; (2) level, molecular size and tyrosine phosphorylation of IR-β subunit in liver subcellular fractions; and (3) stability of liver IR based on sensitivity in vivo of insulin-binding activity and IR-β levels in response to tunicamycin, a glycosylation inhibitor.ResultsAt one month, IR mRNA level was increased in liver and brain, but decreased in kidneys and, at four months, both mRNA level and isotype B proportion were decreased in liver. From age two months, the following changes in liver IR protein expression were observed: (1) decreased IR-β level in whole homogenates, but increased IR-β levels in endosomal fractions; (2) increased IR-β tyrosine phosphorylation; and (3) at four months, increased levels of both intact IR-β (95 kDa) and IR-β fragments (72 and 52 kDa) in lysosomal fractions, along with decreased stability in vivo of the IR.ConclusionThese data show that obese Zucker rats display age-related alterations of IR gene expression at both pre- and post-translational stages and, in particular, increased endocytosis and degradation of IR protein.

RésuméObjectifsLes mécanismes qui sous-tendent la diminution de la capacité de liaison du récepteur de l’insuline (IR) en rapport avec l’âge chez le rat génétiquement obèse Zucker sont mal compris. Nous avons analysé l’expression du IR et de son ARNm dans plusieurs tissus de rats obèses (fa/fa) Zucker âgés de un à quatre mois et de leurs témoins non obèses (Fa/-).MéthodesLes paramètres suivants ont été étudiés : (1) taux de l’ARNm du IR et proportion de ses isotypes A (exon 11-) et B (exon 11+) dans le foie, le cerveau et le rein ; (2) taux, taille moléculaire et phosphorylation de la sous-unité β du IR dans des fractions subcellulaires de foie ; et (3) stabilité du IR hépatique jugée sur la sensibilité in vivo de la liaison de l’insuline et du taux de la sous-unité β à la tunicamycine, un inhibiteur de la glycosylation.RésultatsÀ l’âge d’un mois, le taux de l’ARNm du IR est augmenté dans le foie et le cerveau mais diminué dans le rein, et à quatre mois le taux de l’ARNm et la proportion de l’isotype B sont diminués dans le foie. À partir de deux mois, les modifications suivantes de l’expression du IR dans le foie sont observées : (1) une diminution du taux de IR-β dans les homogénats mais une augmentation de celui-ci dans les fractions endosomales ; (2) une augmentation de la phosphorylation de IR-β ; et (3) à quatre mois, une augmentation du taux de IR-β intact (95 kDa) et des fragments d’IR-β (72 et 52 kDa) dans les fractions lysosomales, ainsi qu’une diminution de la stabilité in vivo du IR.ConclusionCes données montrent que les rats obèses Zucker présentent des alterations en rapport avec l’âge de l’expression du gène du IR à des étapes pré- et post-traductionnelles, notamment une augmentation de l’endocytose et de la dégradation du IR.