Recent studies have suggested that bone marrow cells might possess a much broader differentiation potential than previously appreciated. In most cases, the reported efficiency of such plasticity has been rather low and, at least in some instances, is a consequence of cell fusion. After myocardial infarction, however, bone marrow cells have been suggested to extensively regenerate cardiomyocytes through transdifferentiation. Although bone marrow–derived cells are already being used in clinical trials, the exact identity, longevity and fate of these cells in infarcted myocardium have yet to be investigated in detail. Here we use various approaches to induce acute myocardial injury and deliver transgenically marked bone marrow cells to the injured myocardium. We show that unfractionated bone marrow cells and a purified population of hematopoietic stem and progenitor cells efficiently engraft within the infarcted myocardium. Engraftment was transient, however, and hematopoietic in nature. In contrast, bone marrow–derived cardiomyocytes were observed outside the infarcted myocardium at a low frequency and were derived exclusively through cell fusion.

Richard Watanabe and colleagues of the MAGIC consortium report meta-analyses of genome-wide association studies to glucose levels two hours after an oral glucose challenge. They identify variants in GIPR associated with glucose and insulin responses. Glucose levels 2 h after an oral glucose challenge are a clinical measure of glucose tolerance used in the diagnosis of type 2 diabetes. We report a meta-analysis of nine genome-wide association studies (n = 15,234 nondiabetic individuals) and a follow-up of 29 independent loci (n = 6,958–30,620). We identify variants at the GIPR locus associated with 2-h glucose level (rs10423928, β (s.e.m.) = 0.09 (0.01) mmol/l per A allele, P = 2.0 × 10−15). The GIPR A-allele carriers also showed decreased insulin secretion (n = 22,492; insulinogenic index, P = 1.0 × 10−17; ratio of insulin to glucose area under the curve, P = 1.3 × 10−16) and diminished incretin effect (n = 804; P = 4.3 × 10−4). We also identified variants at ADCY5 (rs2877716, P = 4.2 × 10−16), VPS13C (rs17271305, P = 4.1 × 10−8), GCKR (rs1260326, P = 7.1 × 10−11) and TCF7L2 (rs7903146, P = 4.2 × 10−10) associated with 2-h glucose. Of the three newly implicated loci (GIPR, ADCY5 and VPS13C), only ADCY5 was found to be associated with type 2 diabetes in collaborating studies (n = 35,869 cases, 89,798 controls, OR = 1.12, 95% CI 1.09–1.15, P = 4.8 × 10−18).

Genetic variation can modulate gene expression, and thereby phenotypic variation and susceptibility to complex diseases such as type 2 diabetes (T2D). Here we harnessed the potential of DNA and RNA sequencing in human pancreatic islets from 89 deceased donors to identify genes of potential importance in the pathogenesis of T2D. We present a catalog of genetic variants regulating gene expression (eQTL) and exon use (sQTL), including many long noncoding RNAs, which are enriched in known T2D-associated loci. Of 35 eQTL genes, whose expression differed between normoglycemic and hyperglycemic individuals, siRNA of tetraspanin 33 (TSPAN33), 5'-nucleotidase, ecto (NT5E), transmembrane emp24 protein transport domain containing 6 (TMED6), and p21 protein activated kinase 7 (PAK7) in INS1 cells resulted in reduced glucose-stimulated insulin secretion. In addition, we provide a genome-wide catalog of allelic expression imbalance, which is also enriched in known T2D-associated loci. Notably, allelic imbalance in paternally expressed gene 3 (PEG3) was associated with its promoter methylation and T2D status. Finally, RNA editing events were less common in islets than previously suggested in other tissues. Taken together, this study provides new insights into the complexity of gene regulation in human pancreatic islets and better understanding of how genetic variation can influence glucose metabolism.

OBJECTIVE Proinsulin is a precursor of mature insulin and C-peptide. Higher circulating proinsulin levels are associated with impaired β-cell function, raised glucose levels, insulin resistance, and type 2 diabetes (T2D). Studies of the insulin processing pathway could provide new insights about T2D pathophysiology. RESEARCH DESIGN AND METHODS We have conducted a meta-analysis of genome-wide association tests of ∼2.5 million genotyped or imputed single nucleotide polymorphisms (SNPs) and fasting proinsulin levels in 10,701 nondiabetic adults of European ancestry, with follow-up of 23 loci in up to 16,378 individuals, using additive genetic models adjusted for age, sex, fasting insulin, and study-specific covariates. RESULTS Nine SNPs at eight loci were associated with proinsulin levels (P < 5 × 10−8). Two loci (LARP6 and SGSM2) have not been previously related to metabolic traits, one (MADD) has been associated with fasting glucose, one (PCSK1) has been implicated in obesity, and four (TCF7L2, SLC30A8, VPS13C/C2CD4A/B, and ARAP1, formerly CENTD2) increase T2D risk. The proinsulin-raising allele of ARAP1 was associated with a lower fasting glucose (P = 1.7 × 10−4), improved β-cell function (P = 1.1 × 10−5), and lower risk of T2D (odds ratio 0.88; P = 7.8 × 10−6). Notably, PCSK1 encodes the protein prohormone convertase 1/3, the first enzyme in the insulin processing pathway. A genotype score composed of the nine proinsulin-raising alleles was not associated with coronary disease in two large case-control datasets. CONCLUSIONS We have identified nine genetic variants associated with fasting proinsulin. Our findings illuminate the biology underlying glucose homeostasis and T2D development in humans and argue against a direct role of proinsulin in coronary artery disease pathogenesis.

Abstract Neural stem cells (NSCs) in the adult rat subventricular zone (SVZ) generate new striatal neurons during several months after ischemic stroke. Whether the microglial response associated with ischemic injury extends into SVZ and influences neuroblast production is unknown. Here, we demonstrate increased numbers of activated microglia in ipsilateral SVZ concomitant with neuroblast migration into the striatum at 2, 6, and 16 weeks, with maximum at 6 weeks, following 2 h middle cerebral artery occlusion in rats. In the peri‐infarct striatum, numbers of activated microglia peaked already at 2 weeks and declined thereafter. Microglia in SVZ were resident or originated from bone marrow, with maximum proliferation during the first 2 weeks postinsult. In SVZ, microglia exhibited ramified or intermediate morphology, signifying a downregulated inflammatory profile, whereas amoeboid or round phagocytic microglia were frequent in the peri‐infarct striatum. Numbers of microglia expressing markers of antigen‐presenting cells (MHC‐II, CD86) increased in SVZ but very few lymphocytes were detected. Using quantitative PCR, strong short‐ and long‐term increase (at 1 and 6 weeks postinfarct) of insulin‐like growth factor‐1 (IGF‐1) gene expression was detected in SVZ tissue. Elevated numbers of IGF‐1‐expressing microglia were found in SVZ at 2, 6, and 16 weeks after stroke. At 16 weeks, 5% of microglia but no other cells in SVZ expressed the IGF‐1 protein, which mitigates apoptosis and promotes proliferation and differentiation of NSCs. The long‐term accumulation of microglia with proneurogenic phenotype in the SVZ implies a supportive role of these cells for the continuous neurogenesis after stroke. © 2008 Wiley‐Liss, Inc.

Close to 50 genetic loci have been associated with type 2 diabetes (T2D), but they explain only 15% of the heritability. In an attempt to identify additional T2D genes, we analyzed global gene expression in human islets from 63 donors. Using 48 genes located near T2D risk variants, we identified gene coexpression and protein-protein interaction networks that were strongly associated with islet insulin secretion and HbA1c. We integrated our data to form a rank list of putative T2D genes, of which CHL1, LRFN2, RASGRP1, and PPM1K were validated in INS-1 cells to influence insulin secretion, whereas GPR120 affected apoptosis in islets. Expression variation of the top 20 genes explained 24% of the variance in HbA1c with no claim of the direction. The data present a global map of genes associated with islet dysfunction and demonstrate the value of systems genetics for the identification of genes potentially involved in T2D.

Abstract Diabetes is one of the most critical comorbidities linked to an increased risk of severe complications in the current coronavirus disease 2019 (COVID-19) pandemic. A better molecular understanding of COVID-19 in people with type diabetes mellitus (T2D) is mandatory, especially in countries with a high rate of T2D, such as the United Arab Emirates (UAE). Identification of the cellular and molecular mechanisms that make T2D patients prone to aggressive course of the disease can help in the discovery of novel biomarkers and therapeutic targets to improve our response to the disease pandemic. Herein, we employed a system genetics approach to explore potential genomic, transcriptomic alterations in genes specific to lung and pancreas tissues, affected by SARS-CoV-2 infection, and study their association with susceptibility to T2D in Emirati patients. Our results identified the Exocyst complex component, 6 ( EXOC6/6B ) gene (a component for docks insulin granules to the plasma membrane) with documented INDEL in 3 of 4 whole genome sequenced Emirati diabetic patients. Publically available transcriptomic data showed that lung infected with SARS-CoV-2 showed significantly lower expression of EXOC6/6B compared to healthy lungs. In conclusion, our data suggest that EXOC6/6B might be an important molecular link between dysfunctional pancreatic islets and ciliated lung epithelium that makes diabetic patients more susceptible to severe SARS-COV-2 complication.

The Kynurenine pathway is crucial in metabolizing dietary tryptophan into bioactive compounds known as kynurenines, which have been linked to glucose homeostasis. The aryl hydrocarbon receptor (AhR) has recently emerged as the endogenous receptor for the kynurenine metabolite, kynurenic acid (KYNA). However, the specific role of AhR in pancreatic β-cells remains largely unexplored. This study aimed to investigate the expression of AhR in human pancreatic islets using publicly available RNA-sequencing (RNA-seq) databases and to explore its correlations with various metabolic parameters and key β-cell markers. Additionally, functional experiments were conducted in INS-1 cells, a rat β-cell line, to elucidate the role of Ahr in β-cell biology. RNA-seq data analysis confirmed the expression of AHR in human islets, with elevated levels observed in pancreatic islets obtained from diabetic and obese donors compared to non-diabetic or lean donors. Furthermore, AHR expression showed an inverse correlation with the expression of key β-cell functional genes, including insulin, PDX-1, MAFA, KCNJ11, and GCK. Silencing Ahr expression using siRNA in INS-1 cells decreased insulin secretion, insulin content, and glucose uptake efficiency, while cell viability, apoptosis rate, and reactive oxygen species (ROS) production remained unaffected. Moreover, Ahr silencing led to the downregulation of major β-cell regulator genes, Ins1, Ins2, Pdx-1, and Glut2, at both the mRNA and protein levels. In summary, this study provides novel insights into the role of AhR in maintaining proper β-cell function. These findings suggest that AhR could be a potential target for future therapeutic strategies in treating type 2 diabetes (T2D).

Introduction The COVID-19 pandemic represented one of the most significant challenges to researchers and healthcare providers. Several factors determine the disease severity, whereas none alone can explain the tremendous variability. The Single nucleotide variants (SNVs) in angiotensin-converting enzyme-2 (ACE2) and transmembrane serine protease type-2 ( TMPRSS2) genes affect the virus entry and are considered possible risk factors for COVID-19. Methods We compiled a panel of gene variants from both genes and used in-silico analysis to predict their significance. We performed biological validation to assess their capacity to alter the ACE2 interaction with the virus spike protein. Subsequently, we conducted a retrospective comparative genome analysis on those variants in the Emirati patients with different disease severity (total of 96) along with 69 healthy control subjects. Results Our results showed that the Emirati population lacks the variants that were previously reported as associated with disease severity, whereas a new variant in ACE2 “Chr X:g.15584534” was associated with disease severity specifically among female patients. In-silico analysis revealed that the new variant can determine the ACE2 gene transcription. Several cytokines (GM-CSF and IL-6) and chemokines (MCP-1/CCL2, IL-8/CXCL8, and IP-10/CXCL10) were markedly increased in COVID-19 patients with a significant correlation with disease severity. The newly reported genetic variant of ACE2 showed a positive correlation with CD40L, IL-1β, IL-2, IL-15, and IL-17A in COVID-19 patients. Conclusion Whereas COVID-19 represents now a past pandemic, our study underscores the importance of genetic factors specific to a population, which can influence both the susceptibility to viral infections and the level of severity; subsequently expected required preparedness in different areas of the world.