Background and aims:

 Infliximab is an effective treatment for ulcerative colitis with over 60% of patients responding to treatment and up to 30% reaching remission. The mechanism of resistance to anti-tumour necrosis factor α (anti-TNFα) is unknown. This study used colonic mucosal gene expression to provide a predictive response signature for infliximab treatment in ulcerative colitis. 

Methods:

 Two cohorts of patients who received their first treatment with infliximab for refractory ulcerative colitis were studied. Response to infliximab was defined as endoscopic and histological healing. Total RNA from pre-treatment colonic mucosal biopsies was analysed with Affymetrix Human Genome U133 Plus 2.0 Arrays. Quantitative RT-PCR was used to confirm microarray data. 

Results:

 For predicting response to infliximab treatment, pre-treatment colonic mucosal expression profiles were compared for responders and non-responders. Comparative analysis identified 179 differentially expressed probe sets in cohort A and 361 in cohort B with an overlap of 74 probe sets, representing 53 known genes, between both analyses. Comparative analysis of both cohorts combined, yielded 212 differentially expressed probe sets. The top five differentially expressed genes in a combined analysis of both cohorts were osteoprotegerin, stanniocalcin-1, prostaglandin-endoperoxide synthase 2, interleukin 13 receptor alpha 2 and interleukin 11. All proteins encoded by these genes are involved in the adaptive immune response. These markers separated responders from non-responders with 95% sensitivity and 85% specificity. 

Conclusion:

 Gene array studies of ulcerative colitis mucosal biopsies identified predictive panels of genes for (non-)response to infliximab. Further study of the pathways involved should allow a better understanding of the mechanisms of resistance to infliximab therapy in ulcerative colitis. 

 ClinicalTrials.gov number, NCT00639821.

Insulin-secreting pancreatic beta cells are exceptionally rich in zinc. In these cells, zinc is required for zinc-insulin crystallization within secretory vesicles. Secreted zinc has also been proposed to be a paracrine and autocrine modulator of glucagon and insulin secretion in pancreatic alpha and beta cells, respectively. However, little is known about the molecular mechanisms underlying zinc accumulation in insulin-containing vesicles. We previously identified a pancreas-specific zinc transporter, ZnT-8, which colocalized with insulin in cultured beta cells. In this paper we studied its localization in human pancreatic islet cells, and its effect on cellular zinc content and insulin secretion. In human pancreatic islet cells, ZnT-8 was exclusively expressed in insulin-producing beta cells, and colocalized with insulin in these cells. ZnT-8 overexpression stimulated zinc accumulation and increased total intracellular zinc in insulin-secreting INS-1E cells. Furthermore, ZnT-8-overexpressing cells display enhanced glucose-stimulated insulin secretion compared with control cells, only for a high glucose challenge, i.e. >10 mM glucose. Altogether, these data strongly suggest that the zinc transporter ZnT-8 is a key protein for both zinc accumulation and regulation of insulin secretion in pancreatic beta cells.

Abstract Furin is a proprotein convertase (PC) responsible for proteolytic activation of a wide array of precursor proteins within the secretory pathway. It maps to the PRC1 locus, a type 2 diabetes susceptibility locus, yet its specific role in pancreatic β cells is largely unknown. The aim of this study was to determine the role of furin in glucose homeostasis. We show that furin is highly expressed in human islets, while PCs that potentially could provide redundancy are expressed at considerably lower levels. β cell-specific furin knockout (βfurKO) mice are glucose intolerant, due to smaller islets with lower insulin content and abnormal dense core secretory granule morphology. RNA expression analysis and differential proteomics on βfurKO islets revealed activation of Activating Transcription Factor 4 (ATF4), which was mediated by mammalian target of rapamycin C1 (mTORC1). βfurKO cells show impaired cleavage of the essential V-ATPase subunit Ac45, and by blocking this pump in β cells the mTORC1 pathway is activated. Furthermore, βfurKO cells show lack of insulin receptor cleavage and impaired response to insulin. Taken together, these results suggest a model of mTORC1-ATF4 hyperactivation in β cells lacking furin, which causes β cell dysfunction.