Abstract Objectives: manganese (Mn) is closely related to type 2 diabetes mellitus and insulin resistance (IR), but the exact mechanism is unclear. This study aimed to explore the regulatory effects and mechanism of Mn on IR using hepatocyte IR model induced by high palmitate (PA), high glucose (HG) or insulin. Methods: HepG2 cells were exposed to PA (200 µM), HG (25 mM) or insulin (100 nM) respectively, alone or with 5 µM Mn for 24 hours. The expression of key proteins in insulin signaling pathway, intracellular glycogen content and glucose accumulation, reactive oxygen species (ROS) level and Mn superoxide dismutase (MnSOD) activity were detected. Results: compared with control group, the expression of phosphorylated protein kinase B (Akt), glycogen synthase kinase-3β (GSK-3β) and forkhead box O1 (FOXO1) in the three IR groups was declined, and this decrease was reversed by Mn. The reduction of intracellular glycogen content and increase in glucose accumulation in IR groups were also inhibited by Mn. Additionally, the production of ROS was increased in IR models, compared with normal control group, while Mn reduced the excessive production of ROS induced by PA, HG or insulin. However, Mn did not alter the activity of MnSOD in the three IR models. Conclusion: this study demonstrated that Mn treatment can improve IR in hepatocytes. The mechanism is probably by reducing the level of intracellular oxidative stress, enhancing the activity of Akt/GSK-3β/FOXO1 signal pathway, promoting glycogen synthesis, and inhibiting gluconeogenesis.
Resumen Objetivos: el manganeso (Mn) está estrechamente relacionado con la diabetes mellitus tipo 2 y la resistencia a la insulina (RI), pero el mecanismo exacto aún no está claro. Este estudio tuvo como objetivo explorar los efectos reguladores y el mecanismo del Mn sobre la RI utilizando un modelo de RI en hepatocitos inducido por palmitato alto (PA), glucosa alta (HG) o insulina. Métodos: las células HepG2 se expusieron a PA (200 µM), HG (25 mM) o insulina (100 nM), solas o junto con 5 µM de Mn durante 24 horas. Se evaluó la expresión de proteínas clave en la vía de señalización de la insulina, el contenido intracelular de glucógeno y la acumulación de glucosa, el nivel de especies reactivas de oxígeno (ROS) y la actividad superóxido dismutasa del manganeso (MnSOD). Resultados: en comparación con el grupo de control, la expresión de proteína quinasa B fosforilada (Akt), la glucógeno sintasa quinasa-3β (GSK-3β) y la proteína forkhead box O1 (FOXO1) en los tres grupos de RI se redujo, y esta disminución fue revertida por el Mn. La reducción del contenido de glucógeno intracelular y el aumento de la acumulación de glucosa en los grupos de RI también fueron inhibidos por el Mn. Además, la producción de ROS aumentó en los modelos de RI en comparación con el grupo de control normal. Mientras que el Mn redujo la producción excesiva de ROS inducida por PA, HG o insulina. Sin embargo, el Mn no alteró la actividad de la MnSOD en los tres modelos de RI. Conclusión: este estudio demostró que el tratamiento con Mn puede mejorar la RI en hepatocitos. El mecanismo probablemente sea mediante la reducción del nivel de estrés oxidativo intracelular, mejorando la actividad de la vía de señalización Akt/GSK-3β/FOXO1, promoviendo la síntesis de glucógeno e inhibiendo la gluconeogénesis.
