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Diabetologia

, Volume 7, Issue 6, pp 414–422 | Cite as

Monoamines in the pancreatic islets of the mouse

5-Hydroxytryptamine as an intracellular modifier of insulin secretion, and the hypoglycaemic action of monoamine oxidase inhibitors
  • I. Lundquist
  • R. Ekholm
  • L. E. Ericson
Originals

Summary

The functional significance of 5-hydroxytryptamine (5-HT) storage in the pancreatic B cells for insulin secreting mechanisms was studied in normal micein vivo. Pretreatment of the animals withL-5-hydroxytryptophan (L-5-HTP) markedly decreased the insulin releasing capacity after sulphonylurea stimulation. This inhibition of insulin release could be abolished by previous administration of an inhibitor of aromatic amino acid decarboxylation. On the other hand, pretreatment with the monoamine oxidase inhibitor nialamide alone, decreased sulphonylurea-induced insulin release. The combined treatment with nialamide andL-5-HTP did not further decrease the insulin response. Insulin release induced byL-isopropylnoradrenaline (L-IPNA) was also found to diminish after previous administration ofL-5-HTP or nialamide; but, unlike the insulin response to sulphonylurea, insulin release induced by IPNA could be totally suppressed by the combined treatment of nialamide or pargyline andL-5-HTP. Insulin release induced by glucose was not significantly influenced with any of the above treatments. Basal levels of plasma insulin were not affected byL-5-HTP injection, and were not consistently diminished by the combined treatment with monoamine oxidase inhibitor andL-5-HTP. The combined treatment with monoamine oxidase inhibitors andL-5-HTP was found to elicit a profound hypoglycaemia in both normal and alloxan-diabetic mice. The hypoglycaemic condition was accompanied by exhaustion of liver and muscle glycogen. The hypoglycaemia could be abolished by previous treatment with an inhibitor of aromatic amino acid decarboxylation. Combined treatment with pargyline and 5-HT brought about a marked hyperglycaemia. It is concluded that: 1. intracellular levels of 5-HT in the pancreatic B cells possess the ability to modify insulin secreting mechanisms; and 2. the hypoglycaemic action of monoamine oxidase inhibitors is brought about by raised intracellular levels of 5-HT, which is accompanied by a markedly increased glucose utilization by the tissues.

Key words

5-hydroxytryptamine 5-hydroxytryptophan monoamine oxidase inhibition decarboxylase inhibition glucose glibenclamide isopropylnoradrenaline alloxan diabetes mouse blood glucose immunoreactive insulin tissue glycogen hypoglycaemia 

Monoamines dans les îlots pancréatiques chez la souris

Résumé

Chez la souris normale a été étudiéein vivo la signification fonctionnelle du stockage de 5-hydroxytryptamine (5-HT) dans les cellules β du pancréas pour les mécanismes de la sécrétion d'insuline. Un traitement préalable des animaux avec leL-5-hydroxytryptophane (L-5-HTP) a nettement réduit la capacité de sécrétion d'insuline après stimulation par sulfonylurée. Cette inhibition de la sécrétion d'insuline pouvait être évitée par l'administration préalable d'un inhibiteur de décarboxylation d'acide aminé aromatique. D'un autre côté, le traitement préalable avec la nialamide, inhibiteur de la monoamine oxydase, réduisait la sécrétion d'insuline provoquée par sulfonylurée. Le traitement combiné avec la nialamide et leL-5-HTP n'a pas réduit davantage la réponse de l'insuline. Il a été trouvé que la sécrétion d'insuline provoquée par laL-isopropylnoradrénaline (L-IPNA) se réduisait également aprés l'administration préalable deL-5-HTP ou de nialamide, mais, contrairement à la réponse de l'insuline après sulfonylurée, la sécrétion d'insuline provoquée par l'IPNA pouvait être totalement supprimée par le traitement combiné avec la nialamide ou la pargyline et leL-5-HTP. La sécrétion d'insuline provoquée par le glucose n'était influencée de façon significative par aucun des traitements ci-dessus. Le taux basal d'insuline du plasma n'était pas affecté par l'injection deL-5-HTP et n'était pas réduit de façon certaine par le traitement combiné avec l'inhibiteur de la monamine oxydase et leL-5-HTP. Il a été trouvé que le traitement combiné avec l'inhibiteur de la monoamine oxydase et leL-5-HTP provoquait une hypoglycémie profonde à la fois chez la souris normale et chez la souris diabétique par l'alloxane. L'hypoglycémie était accompagnée d'un épuisement du contenu du glycogène du foie et des muscles. Il était possible d'éviter l'hypoglycémie par un traitement préalable avec un inhibiteur de décarboxylation d'acide aminé aromatique. Un traitement combiné avec la pargyline et la 5-HT a provoqué une nette hyperglycémie. — En conclusion: 1. Le taux intracellulaire de la 5-HT dans les cellulesβ du pancréas a la capacité de modifier les mécanismes de la sécrétion d'insuline. 2. L'action hypoglycémique des inhibiteurs de la monoamine oxydase est provoquée par l'accroissement du taux intracellulaire de 5-HT qui s'accompagne d'une nette augmentation de l'utilisation du glucose par les tissus.

Monoamine in den pankreasinseln der maus

Zusammenfassung

Es wurde bei normalen Mäusenin vivo die funktionelle Bedeutung der Speicherung von 5-Hydroxytryptamin (5-HT) in den B-Zellen des Pankreas für die Mechanismen der Insulinsekretion untersucht. Eine Vorbehandlung der Tiere mitL-5 Hydroxytryptophan (L-5-HTP) verminderte deutlich die Insulinsekretion nach Stimulation mit Sulfonylharnstoff. Diese Hemmung der Insulinsekretion konnte durch vorherige Behandlung mit einem Hemmer der aromatischen Aminosäurendekarboxylase verhindert werden. Andererseits wurde die durch Sulfonylharnstoff bewirkte Insulinsekretion nach alleiniger Vorbehandlung mit dem Monoamino-oxidasehemmer Nialamid vermindert. Die kombinierte Behandlung mit Nialamid undL-5-HTP hat die Insulinantwort nicht weiter gemindert. Die durchL- Isopropylnoradrenalin (L-IPNA) bewirkte Insulinausschüttung wurde ebenfalls nach einer vorherigen Behandlung mitL-5-HTP oder Nialamid reduziert. Aber im Gegensatz zu der Insulinantwort nach Sulfonylharnstoff konnte die durch IPNA induzierte Insulinausschüttung völlig durch die kombinierte Behandlung mit Nialamid oder Pargylin plusL-5-HTP unterdrückt werden. Die durch Glucose herbeigeführte Insulinausschüttung wurde nicht wesentanimals lich durch eine der oben erwähnten Behandlungen verändert. Die basale Plasmainsulinkonzentration wurde durch dieL-5-HTP-Injektion nicht beeinflußt und war auch nicht wesentlich durch die kombinierte Behandlung mit dem Monoaminooxidasehemmer undL-5-HTP vermindert worden. — Die kombinierte Behandlung mit Monoaminooxidase-Inhibitoren undL-5-HTP erzeugte eine tiefe Hypoglykämie in normalen und alloxandiabetischen Mäusen. Der hypoglykämische Zustand wurde von einem Verschwinden des Leber- und Muskelglykogens begleitet. Die Hypoglykämie konnte durch eine Vorbehandlung mit einem Inhibitor der aromatischen Aminosäuredekarboxilation verhindert werden. Die kombinierte Behandlung mit Pargylin und 5-HT führte zu einer starken Hyperglykämie. — Daraus wurde geschlossen, 1. daß die intrazelluläre Konzentration von 5-HT in den B-Zellen des Pankreas die Fähigkeit besitzt, den Mechanismus der Insulinsekretion zu beeinflussen, 2. daß die hypoglykämische Wirkung der Monoaminooxidase-Inhibitoren durch eine erhöhte intrazelluläre 5-HT-Konzentration erzeugt wird, welche von einer stark erhöhten Glucoseutilisation der Gewebe begleitet wird.

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Copyright information

© Springer-Verlag 1971

Authors and Affiliations

  • I. Lundquist
    • 1
    • 2
  • R. Ekholm
    • 1
    • 2
  • L. E. Ericson
    • 1
    • 2
  1. 1.Department of PharmacologyUniversity of LundSweden
  2. 2.Department of AnatomyUniversity of GöteborgSweden

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