Leucine suppresses α-cell cAMP and glucagon secretion via a combination of cell-intrinsic and islet paracrine signaling

重氮氧化物 旁分泌信号 内分泌学 内科学 亮氨酸 生物 胰高血糖素 葡萄糖激酶 激活剂(遗传学) 细胞生物学 生物化学 胰岛素 氨基酸 受体 医学
作者
Emily R. Knuth,Hannah R. Foster,Erli Jin,Maia H. Ekstrand,Jakob G. Knudsen,Matthew J. Merrins
出处
期刊:Diabetes [American Diabetes Association]
卷期号:73 (9): 1426-1439
标识
DOI:10.2337/db23-1013
摘要

Glucagon is critical for the maintenance of blood glucose, however nutrient regulation of pancreatic α-cells remains poorly understood. Here, we identified a role of leucine, a well-known β-cell fuel, in the α-cell-intrinsic regulation of glucagon release. In islet perifusion assays, physiologic concentrations of leucine strongly inhibited alanine- and arginine-stimulated glucagon secretion from human and mouse islets under hypoglycemic conditions. Mechanistically, leucine dose-dependently reduced α-cell cAMP, independently of Ca2+, ATP/ADP, or fatty acid oxidation. Leucine also reduced α-cell cAMP in islets treated with somatostatin receptor 2 antagonists or diazoxide, compounds that limit paracrine signaling from β/δ-cells. Studies in dispersed mouse islets confirmed an α-cell-intrinsic effect. The inhibitory effect of leucine on cAMP was mimicked by glucose, α-ketoisocaproate, succinate, and the glutamate dehydrogenase activator BCH and blocked by cyanide, indicating a mechanism dependent on mitochondrial metabolism. Glucose dose-dependently reduced the impact of leucine on α-cell cAMP, indicating an overlap in function; however, leucine was still effective at suppressing glucagon secretion in the presence of elevated glucose, amino acids, and the incretin GIP. Taken together, these findings show that leucine plays an intrinsic role in limiting the α-cell secretory tone across the physiologic range of glucose levels, complementing the inhibitory paracrine actions of β/δ-cells.

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