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DOI: 10.1016/j.endinu.2020.05.005
Disponible online el 16 de Octubre de 2020
Saponins of Momordica charantia increase insulin secretion in INS-1 pancreatic β-cells via the PI3K/Akt/FoxO1 signaling pathway
Las saponinas de Momordica charantia aumentan la secreción de insulina en las células β pancreáticas INS-1 a través de la vía de señalización PI3K/Akt/FoxO1
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Yufan Liua,1, Shumin Mub,
,1
, Wenbin Chenc, Shiyin Liud, Yuxuan Conge, Jiajia Liuf, Ning Jiag
a Traditional Chinese Medicine College, Shandong University of Traditional Chinese Medicine, Jinan, China
b Department of Endocrinology, Hospital Affiliated to Shandong Traditional Chinese Medicine University, Jinan, China
c Scientific Center, Shandong Provincial Hospital Affiliated to Shandong University, Jinan, China
d First Medical College, Shandong University of Traditional Chinese Medicine, Jinan, China
e Department of Endocrinology, Weihai Hospital of Traditional Chinese Medicine, Weihai, China
f Department of Endocrinology, People's Hospital of Gaotang County, Liaocheng, China
g Department of Traditional Chinese Medicine, Shandong Provincial Hospital Affiliated to Shandong University, Jinan, China
Recibido 03 enero 2020. Aceptado 06 mayo 2020
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Saponins are the main bioactive substances with anti-hyperglycemic activities of Momordica charantia. This study aimed to verify the effects of M. charantia saponins on insulin secretion and explore the potential underlying mechanisms in INS-1 pancreatic β-cells. We injured INS-1 cells with 33.3mM glucose and then treated them with saponins. Saponins improved cell morphology and viability as demonstrated by inverted microscopy and CCK8 detection and significantly increased insulin secretion in a concentration-dependent manner as shown by ELISA. Thus, we obtained the optimal concentration for the subsequent experiments. Potential mechanisms were explored by immunofluorescence, western blotting, and RT-qPCR techniques. First, saponins increased the mRNA and protein levels of IRS-2 but decreased the serine 731 phosphorylation level of IRS-2. Moreover, saponins increased the phosphorylation of Akt protein and decreased the protein level of FoxO1, which were both reversed by the PI3K inhibitor ly294002. Furthermore, saponins increased the protein level of the downstream molecule and insulin initiating factor PDX-1, which was also reversed by ly294002. Saponins also increased Akt and PDX-1 mRNA and decreased FoxO1 mRNA, which were both reversed by ly294002. Saponins increased glucose-stimulated insulin secretion (GSIS) and intracellular insulin content, which were reversed by ly294002, as determined by ELISA. The immunofluorescence results also confirmed this tendency. In conclusion, our findings improve our understanding of the function of saponins in INS-1 pancreatic β-cells and suggest that saponins may increase insulin secretion via the PI3K/Akt/FoxO1 signaling pathway.

Keywords:
Saponins of Momordica charantia
INS-1 pancreatic β-cells
Insulin secretion
PI3K/Akt/FoxO1 signaling pathway
PDX-1
Resumen

Las saponinas son los principales principios bioactivos con actividad antihiperglucémica de Momordica charantia. El objetivo de este estudio era comprobar los efectos de las saponinas de M. charantia sobre la secreción de insulina y explorar los posibles mecanismos subyacentes en las células β pancreáticas INS-1. Lesionamos células INS-1 con 33,3mM de glucosa y las tratamos luego con saponinas. Las saponinas mejoraron la morfología y la viabilidad celulares, como mostraron la microscopia invertida y la detección de CCK8, y aumentaron significativamente la secreción de insulina de forma proporcional a la concentración, como se demostró mediante ELISA. Se obtuvo así la concentración óptima para los experimentos posteriores. Se exploraron los posibles mecanismos mediante técnicas de inmunofluorescencia, inmunotransferencia y RT-qPCR. En primer lugar, las saponinas aumentaban los niveles de ARNm y proteínas de IRS-2, pero reducían el nivel de fosforilación de serina 731 de IRS-2. Además, las saponinas aumentaban la fosforilación de la proteína Akt y disminuían la concentración de proteínas de FoxO1, revertidas ambas por el inhibidor de PI3K ly294002. Las saponinas aumentaban también la concentración de proteínas de la molécula anterógrada y el factor iniciador de la insulina PDX-1, algo que también revirtió ly294002. Además, las saponinas aumentaban el ARNm de Akt y PDX-1 y disminuían el ARNm de FoxO1, efectos ambos revertidos por ly294002. Las saponinas aumentaban también la secreción de insulina estimulada por la glucosa (SIEG) y el contenido de insulina intracelular, efectos ambos revertidos por ly294002, según la determinación mediante ELISA. Los resultados de inmunofluorescencia también demostraron esta tendencia. En conclusión, nuestros resultados mejoraron los conocimientos de la función de las saponinas en las células β pancreáticas INS-1 y sugirieron que las saponinas pueden aumentar la secreción de insulina a través de la vía de señalización PI3K/Akt/FoxO1.

Palabras clave:
Saponinas de Momordica charantia
Células β pancreáticas INS-1
Secreción de insulina
Vía de señalización PI3K/Akt/FoxO1
PDX-1

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