Is Dynamic Autocrine Insulin Signaling Possible? A Mathematical Model Predicts Picomolar Concentrations of Extracellular Monomeric Insulin within Human Pancreatic Islets
Notice bibliographique
Résumé
Insulin signaling is essential for β-cell survival and proliferation in vivo. Insulin also has potent mitogenic and anti-apoptotic actions on cultured β-cells, with maximum effect in the high picomolar range and diminishing effect at high nanomolar doses. In order to understand whether these effects of insulin are constitutive or can be subjected to physiological modulation, it is essential to estimate the extracellular concentration of monomeric insulin within an intact islet. Unfortunately, the in vivo concentration of insulin monomers within the islet cannot be measured directly with current technology. Here, we present the first mathematical model designed to estimate the levels of monomeric insulin within the islet extracellular space. Insulin is released as insoluble crystals that exhibit a delayed dissociation into hexamers, dimers, and eventually monomers, which only then can act as signaling ligands. The rates at which different forms of insulin dissolve in vivo have been estimated from studies of peripheral insulin injection sites. We used this and other information to formulate a mathematical model to estimate the local insulin concentration within a single islet as a function of glucose. Model parameters were estimated from existing literature. Components of the model were validated using experimental data, if available. Model analysis predicted that the majority of monomeric insulin in the islet is that which has been returned from the periphery, and the concentration of intra-islet monomeric insulin varies from ~50-300 pM when glucose is in the physiological range. Thus, our results suggest that the local concentration of monomeric insulin within the islet is in the picomolar 'sweet spot' range of insulin doses that activate the insulin receptor and have the most potent effects on β-cells in vitro. Together with experimental data, these estimations support the concept that autocrine/paracrine insulin signalling within the islet is dynamic, rather than constitutive and saturated.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».