Niekorzystny wpływ zaburzeń glikemii oraz insulinemii na modelowe komórki PC12 – doniesienie wstępne

Wstęp. Jednym z najważniejszych światowych problemów zdrowotnych XXI wieku jest rosnąca liczba przypadków cukrzycy i oporności na insulinę. Jednocześnie wskazuje się, że oba te zaburzenia są związane ze zwiększoną zapadalnością na chorobę Alzheimera. Dane literatury potwierdzają, że nie tylko zaburzenia metabolizmu glukozy, zwłaszcza hiperglikemia, są istotnym czynnikiem rozwoju chorób otępiennych, ale przypisują temu coraz większy udział ponadfizjologicznych stężeń insuliny i insulinooporności tkanki mózgowej. Celem pracy była ocena wpływu stężeń glukozy i insuliny zakwalifikowanych do zaburzeń metabolizmu węglowodanów, takich jak nieprawidłowe stężenie glukozy na czczo, nieprawidłowa tolerancja glukozy oraz stan cukrzycy jak również hiperinsulinemia w średnim i wysokim stopniu, na przeżywalność komórek linii PC12. Materiał i metody. Ze względu na wskazywany ścisły związek cukrzycy i chorób neurodegeneracyjnych w eksperymencie wykorzystano linię komórkową PC12 pochodzącą z przeszczepowego szczurzego ogniska chromochłonnego, stosowaną powszechnie w modelu badań neurotoksyczności i neuroprotekcji. Komórki inkubowano w RPMI 1640 z dodatkiem płodowej surowicy bydlęcej, surowicy końskiej, antybiotyków i odpowiednich stężeń glukozy (od 84 do 240 mg/mL) i insuliny (od 0,5 do 7 mg/mL) w 37°C w wilgotnej atmosferze zawierającej 5% CO2 przez 24 h i 48 h. Żywotność komórek wyrażono jako procent przeżywalności (PS[%]) względem negatywnej kontroli po wykonaniu testu MTT. Wyniki. Najwyższą śmiertelność wykazano w przypadku komórek linii PC12 inkubowanych przez 24 godziny ze stężeniem glukozy odzwierciedlającym stan cukrzycy (DM), zaś po okresie 48-godzinnej inkubacji wykazano największą śmiertelność po inkubacji ze stężeniem insuliny odpowiadającym wysokiemu poziomowi hiperinsulinemii (HH). Wnioski. Wyniki sugerują większą wrażliwość komórek PC12 na wydłużoną inkubację w warunkach hiperinsulinemii niż hiperglikemii, co wskazuje na większe znaczenie zaburzeń insulinemii w indukowaniu śmiertelności komórek. Wyniki eksperymentu są szczególnie ważne w opracowaniu modelu badań do testowania substancji o działaniu hipoglikemicznym, hipoinsulinemicznym i neuroprotekcyjnym.

Background. One of the most important worldwide health problems of the 21st century is an increasing incidence of diabetes and insulin resistance. Morover, it is indicated that both these disturbances are connected with an increased incidence of Alzheimer’s Disease. The literature data indicate that not only disturbed glucose concentration, especially hyperglycemia, is a crucial factor of the development of dementia but those data also emphasize that hyperphysiological concentrations of insulin and insulin resistance of brain tissue is an increasingly significant factor. The aim of this study was to evaluate the influence of glucose and insulin concentration reached in human carbohydrate metabolism disorders such as i.e. impaired fasting glucose, impaired glucose tolerance and diabetes state as well as averageand high degree hyperinsulinemia, on the survival of PC12 cell line. Material and methods. Because of the close association indicated between diabetes and neurodegenerative diseases, in the experiment we used PC12 cell line derived from a transplantable rat pheochromocytoma, commonly used as an neurotoxicity and neuroprotection model. These cells were incubated in RPMI 1640 with addition of fetal bovine serum, horse serum, antibiotics and appropriate concentrations of glucose(from 84 to 240 mg/mL) and insulin(0.5 to 7 mg/mL) at 37°C in a humidified atmosphere containing 5% of CO2for 24 h and 48 h. Cell viability was expressed as a percentage of survival (PS [%]) against the negative control after MTT assay execution. Results. The highest mortality was demonstrated for PC12 lines incubated for 24 h with the glucose level reflecting the condition of diabetes mellitus (DM), while after an incubation period of 48 h, the highest mortality was demonstrated for the incubation with insulin concentration corresponding to high levels of hyperinsulinemia (HH). Conclutions. The results suggest the greater susceptibility of PC12 cells to extended hyperinsulinaemia incubation than hyperglycemia,which indicates the increasing importance of insulin disorders in the induction of cell death.The results demonstrated in our experiment are particularly important for the development of a study model for testing the substances with hypoglycaemic, hypoinsulinemic and neuroprotective action.