https://www.mdu.se/

The calcium ion (Ca²⁺) is an important ion that regulates many cellular functions including exocytosis, contraction of muscles, neural functions, fertilization and cell division. In the plasma membrane of cells there are different Ca²⁺ channels, including the transient receptor potential (TRP) family of cation channels. The TRP channels are activated by physical stimuli like temperature, stretch, osmolality, and also various ligands. These channels are divided into seven subfamilies, namely TRPC, TRPV, TRPM, TRPML, TRPA, TRPP, and TRPN.

TRP channels can regulate the cytoplasmic free Ca²⁺ concentration ([Ca²⁺]_i)  and are therefore important for research of insulin secretion from beta (β) cells. With TRP research new and more effective treatment methods for people with diabetes can be developed. People with type 2 diabetes have a decreased insulin secretion from beta (β) cells, in response to glucose. Cytoplasmic free Ca²⁺ concentration ([Ca²⁺]_i)  is important for insulin secretion. It is therefore desirable to find compounds that can increase [Ca²⁺]_i in pancreatic β cells and thereby increase insulin secretion.

The aim of this project was to investigate whether pancreatic β cells express TRPV1 and TRPV4 ion channels. If the channels are expressed in β cells the [Ca²⁺]_i can be increased by identifying substances that stimulate TRPV1 and TRPV4 channels. The results can then be used for providing better treatment for patients with diabetes type 2. Insulinoma cells from rat (S5 cells) were used as a model for β cells. [Ca²⁺]_i was measured from single fura-2 loaded S5 cells by ratiometric microfluorometry. To test whether TRPV1 is expressed,

N-(4-hydroxyphenyl)-Arachidonoylamide (AM404) and [5-hydroxyl-1-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)decan-3-one] ([6]-gingerol) were used. To test whether TRPV4 was expressed, a TRPV4-selective agonist 4alpha-Phorbol 12,13-Didecanoate namely 4α–PDD was used.

The two agonist of TRPV1, AM404 and [6]-gingerol increased [Ca²⁺]_i . Capsaicin a classical activator of TRPV1 used as a control also increased [Ca²⁺]_i . These increases were inhibited by capsazepine, a specific blocker of TRPV1. 4α–PDD, a specific agonist of TRPV4 also increased [Ca²⁺]_i. These results suggest that S5 cells express both TRPV1 and TRPV4 channels and that AM404, [6]-gingerol and 4α–PDD are potential substances for increasing the insulin secretion from β cells.

Kalciumjonen (Ca²⁺) är en viktig jon och förmedlar signaler i processer som cellutsöndring, muskelkontraktion, nervfunktion, fertilisering och celldelning. I cellers plasmamembran finns det olika sorters Ca²⁺ -kanaler, inklusive transient receptor potential (TRP) jonkanalerna. TRP kanalerna aktiveras av fysisk stimulans, så som temperatur, utsträckning, osmolalitet men också av olika ligander. TRP kanalerna är indelade i sju underfamiljer, TRPC, TRPV, TRPM, TRPML, TRPA, TRPP,och TRPN.

TRP kanalerna reglerar den fria Ca²⁺ koncentrationen ([Ca²⁺]_i)  i cytoplasman och är därmed viktiga för forskning inom insulinutsöndringen från beta (β) celler. Med denna forskning kan nya och effektivare behandlingsmetoder för personer med diabetes utvecklas. Personer med typ 2 diabetes har bl.a. en minskad insulinfrisättning i beta (β) celler som orsakar en glukosökning i blodet. Den fria Ca²⁺ -koncentrationen ([Ca²⁺]_i) i cytoplasman är viktig för insulinfrisättningen. Det är därför önskvärt att hitta kemiska föreningar som kan bidra till en ökning av [Ca²⁺]_i i bukspottkörtelns β celler och därmed också ge en ökad insulinfrisättning.

Målet med detta projekt har varit att undersöka om β celler från bukspottkörtel uttrycker jonkanalerna TRPV1 och TRPV4. Om β celler uttrycker dessa kanaler kan [Ca²⁺]_i i cytoplasman ökas genom att identifiera substanser som stimulerar just TRPV1 och TRPV4 kanaler. Resultaten kan användas för att bidra med bättre behandling till diabetespatienter med typ 2 diabetes. Tumoriserade celler från råtta (S5) användes som modell för β celler. [Ca²⁺]_i mättes från enskilda fura-2 laddade S5 celler med hjälp av ett ratiometriskt mikrofluorometriskt system. För att undersöka om TRPV1 finns testades ämnena N-(4-hydroxyphenyl)-Arachidonoylamide (AM404) och [5-hydroxyl-1-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)decan-3-one] ([6]-gingerol). För att undersöka om TRPV4 finns användes det TRPV4-specifika ämnet (4alpha-Phorbol 12,13-Didecanoate)

4α–PDD.

De båda TRPV1 agonisterna AM404 och [6]-gingerol inducerade en ökning i [Ca²⁺]_i. Capsaicin som är en klassisk TRPV1 agonist ökade också [Ca²⁺]_i och användes som kontroll. Alla dessa koncentrationsökningar inhiberades av capsazepine, som är en TRPV1- antagonist. 4α–PDD som är en specifik TRPV4 agonist ökade också [Ca²⁺]_i.

Resultaten tyder på att S5 cellerna uttrycker både TRPV1 och TRPV4 kanaler samt att AM404, [6]-gingerol och 4α–PDD är alla substanser med potential att öka insulinfrisättningen från bukspottkörtelns β celler.