Abstract Context Multiple common genetic variants have been associated with type 2 diabetes, but the mechanism by which they predispose to diabetes is incompletely understood. One such example is variation in MTNR1B, which implicates melatonin and its receptor in the pathogenesis of type 2 diabetes. Objective To characterize the effect of diabetes-associated genetic variation at rs10830963 in the MTNR1B locus on islet function in people without type 2 diabetes. Design The association of genetic variation at rs10830963 with glucose, insulin, C-peptide, glucagon, and indices of insulin secretion and action were tested in a cohort of 294 individuals who had previously undergone an oral glucose tolerance test (OGTT). Insulin sensitivity, β-cell responsivity to glucose, and Disposition Indices were measured using the oral minimal model. Setting The Clinical Research and Translation Unit at Mayo Clinic, Rochester, MN. Participants Two cohorts were utilized for this analysis: 1 cohort was recruited on the basis of prior participation in a population-based study in Olmsted County. The other cohort was recruited on the basis of TCF7L2 genotype at rs7903146 from the Mayo Biobank. Intervention Two-hour, 7-sample OGTT. Main Outcome Measures Fasting, nadir, and integrated glucagon concentrations. Results One or 2 copies of the G-allele at rs10830963 were associated with increased postchallenge glucose and glucagon concentrations compared to subjects with the CC genotype. Conclusion The effects of rs10830963 on glucose homeostasis and predisposition to type 2 diabetes are likely to be partially mediated through changes in α-cell function.

Accurate measurement of glucagon concentrations in a variety of conditions is necessary for subsequent estimation of glucagon secretion. Glucagon arises in the α-cell as a product of proglucagon processing. Modern 2-site immunoassays have overcome prior problems with glucagon measurement caused by cross-reactivity with other proglucagon-derived fragments. However, in response to hyperglycemia, glucagon concentrations can fall below the limit of quantification of commercial immunoassays. This has implications for the characterization of α-cell function in health, in prediabetes and in type 2 diabetes. An increase in the sensitivity of glucagon measurement was achieved by ethanol precipitation and concentration of sample prior to measurement. Concentrating the sample 6-fold enabled a decrease in the level of quantitation from 1.7 to 0.3 pmol/L with acceptable precision. To establish whether this enhanced high-sensitivity glucagon assay enhances the characterization of α-cell function in health and disease, we then estimated glucagon secretion rate (GSR) in 4 subjects. We subsequently used the relationship of GSR to glucose concentrations to characterize the α-cell response to glucose and demonstrate improved characterization of α-cell dysfunction in vivo.

Defects in insulin secretion and action contribute to the progression of prediabetes to diabetes. However, the contribution of α-cell dysfunction to this process has been unclear.