Advanced glycation end-products induce injury to pancreatic beta cells through oxidative stress

AimThis study evaluated the direct effects of advanced glycation end-products (AGEs) on pancreatic β cells, including cellular viability, generation of reactive oxygen species (ROS) and insulin secretion, and also looked for the main source of ROS in INS-1 cells and the possible molecular mechanism(s) of cell injury by AGEs.MethodsINS-1 cells were cultured with 100, 200 and 500 mg/L of AGEs for specific periods of time. Cell apoptosis was determined by ELISA and real-time PCR assays. ROS were detected by DCFH-DA and MitoSOX Red probes with a flow cytometer, NADPH oxidase activity was measured by lucigenin chemiluminescence and MAPK phosphorylation was measured by Western blot tests.ResultsBoth cell apoptosis and ROS generation increased in AGE-treated cells in a dose-dependent way, and both the mitochondrial electron transport chain and NADPH oxidase pathway participated in ROS generation, although the role of the mitochondrial pathway was earlier and more important. AGEs exerted a toxic effect on insulin secretion that could be largely reversed by inhibiting ROS.ConclusionAGEs injured INS-1 cells by oxidative stress mainly through the mitochondrial pathway, although the JNK and p38 MAPK signaling pathways were also key modulators in ROS-mediated β-cell death.

RésuméObjectifLe but de notre étude était d’évaluer l’effet direct des produits terminaux de la glycation avancée (AGEs, en anglais) sur des cellules β des îlots de Langerhans du pancréas, en termes de viabilité cellulaire, génération des dérivés réactifs de l’oxygène (ROS, en anglais) et insulinosécrétion, de détecter la source principale de ROS dans les cellules INS-1, et de déterminer le mécanisme moléculaire des lésions causées par les AGEs.MéthodesLes cellules INS-1 ont été cultivées en présence d’AGEs aux doses de 100, 200 et 500 mg/L. L’apoptose cellulaire a été déterminée par la méthode immuno-enzymatique ELISA et la PCR en temps réel. Les ROS ont été détectés par les sondes DCFH-DA et MitoSOX Red en cytométrie en flux. L’activité de la NADPH oxydase a été mesurée par la chémiluminescence. Le niveau de la MAPK phosphorylation a été déterminé par le Western blot.RésultatLa culture des cellules β en présence d’AGEs a provoqué une augmentation des ROS et l’apoptose cellulaire de manière dépendante de la concentration. La chaîne de transport d’électrons dans la mitochondrie et la voie de la NADPH oxydase intervenaient dans la génération des ROS, et le rôle de la voie mitochondriale était plus précoce et plus important. Les AGEs ont exercé un effect toxique sur la sécrétion de l’insuline, cet effet pouvant être en grande partie annulé par l’inhibition de la production des ROS.ConclusionLes AGEs induisent des dommages aux cellules INS-1 par l’intermédiaire du stress oxydant provoqué principalement par la voie mitochondriale. La voie JNK et la voie P38 MAPKs jouent un rôle modulateur dans l’apoptose des cellules β des îlots de Langerhans du pancréas causée par les ROS.