Nutrient control of insulin secretion in perifused adult pig islets

ObjectivesXenotransplantation of pig islets is a potential solution to the shortage of human islets, but our knowledge of how these islets secrete insulin in response to nutrients is still fragmentary. This was the question addressed in the present study.MethodsAfter 24 h culture adult pig islets were perifused to characterize the dynamics of insulin secretion. Some responses were compared to those in human islets.ResultsIncreasing glucose from 1 to 15 mM weakly (~ 2×) stimulated insulin secretion, which was potentiated (~ 12×) by the cAMP-producing agent, forskolin. The effect of glucose was concentration-dependent (threshold at 3 –5 mM and maximum at ~ 10 mM). The pattern of secretion was biphasic with a small first phase and an ascending second phase, and a paradoxical increase when the glucose concentration was abruptly lowered. Diazoxide abolished glucose-induced insulin secretion and tolbutamide reversed the inhibition. Glucose also increased secretion when islets were depolarized with tolbutamide or KCl. Insulin secretion was increased by leucine + glutamine, arginine, alanine or a mixture of amino acids, but their effect was significant only in the presence of forskolin. Upon stimulation by glucose alone, human islets secreted ~10× more insulin than pig islets, and the kinetics was characterized by a large first phase, a flat second phase, and rapid reversibility.ConclusionsCompared with human islets, in vitro insulin secretion by adult pig islets is characterized by a different kinetics and a major quantitative deficiency that can be corrected by cAMP.

RésuméObjectifsLa xénotransplantation d'îlots de porc est une solution possible au manque d'îlots humains. Toutefois, nous connaissons mal les caractéristiques du contrôle de la sécrétion d'insuline par les nutriments dans les îlots porcins. C'est la question qui a fait l'objet de cette étude.MéthodesDes îlots ont été isolés de porcs adultes, cultivés pendant 24 heures et périfusés pour caractériser la cinétique de sécrétion d'insuline. Certaines des réponses ont été comparées à celles d'îlots humains.RésultatsUne augmentation de la concentration de glucose de 1 à 15 mM ne stimule que faiblement la sécrétion d'insuline (~ 2×) par les îlots de porc, mais cet effet est potentialisé (~ 12×) par la forskoline, un agent qui induit la production d'AMPc. L'effet du glucose augmente avec sa concentration (seuil à 3–5 mM et maximum à ~10 mM). La cinétique de sécrétion est biphasique avec une petite première phase et une deuxième phase ascendante, ainsi qu'une augmentation paradoxale au moment de l'arrêt de la stimulation. Le diazoxide abolit la stimulation par le glucose, et le tolbutamide renverse cette inhibition. Le glucose augmente aussi la sécrétion lorsque les îlots sont dépolarisés par le KCl en présence de diazoxide. La sécrétion d'insuline est augmentée par la leucine + glutamine, l'arginine, l'alanine ou un mélange d'acides aminés, pour autant que la forskoline soit présente. Lors d'une stimulation par le glucose seul (sans forskoline), des îlots humains sécrètent dix fois plus d'insuline que des îlots de porc, et la cinétique de sécrétion est caractérisée par une grande première phase, une deuxième phase non ascendante et une réversibilité immédiate.ConclusionsEn comparaison avec des îlots humains, la sécrétion d'insuline in vitro par des îlots de porcs adultes est caractérisée par une cinétique différente et des déficits quantitatifs majeurs qui peuvent être corrigés par l'AMPc.