Increased glucose production and reduced hepatic glycogen storage contribute to metabolic abnormalities in diabetes. Irisin, a newly identified myokine, induces the browning of white adipose tissue, but its effects on gluconeogenesis and glycogenesis are unknown. In the present study, we investigated the effects and underlying mechanisms of irisin on gluconeogenesis and glycogenesis in hepatocytes with insulin resistance, and its therapeutic role in type 2 diabetic mice. Insulin resistance was induced by glucosamine (GlcN) or palmitate in human hepatocellular carcinoma (HepG2) cells and mouse primary hepatocytes. Type 2 diabetes was induced by streptozotocin/high-fat diet (STZ/HFD) in mice. In HepG2 cells, irisin ameliorated the GlcN-induced increases in glucose production, phosphoenolpyruvate carboxykinase (PEPCK) and glucose-6-phosphatase (G6Pase) expression, and glycogen synthase (GS) phosphorylation; it prevented GlcN-induced decreases in glycogen content and the phosphoinositide 3-kinase (PI3K) p110α subunit level, and the phosphorylation of Akt/protein kinase B, forkhead box transcription factor O1 (FOXO1) and glycogen synthase kinase-3 (GSK3). These effects of irisin were abolished by the inhibition of PI3K or Akt. The effects of irisin were confirmed in mouse primary hepatocytes with GlcN-induced insulin resistance and in human HepG2 cells with palmitate-induced insulin resistance. In diabetic mice, persistent subcutaneous perfusion of irisin improved the insulin sensitivity, reduced fasting blood glucose, increased GSK3 and Akt phosphorylation, glycogen content and irisin level, and suppressed GS phosphorylation and PEPCK and G6Pase expression in the liver. Irisin improves glucose homoeostasis by reducing gluconeogenesis via PI3K/Akt/FOXO1-mediated PEPCK and G6Pase down-regulation and increasing glycogenesis via PI3K/Akt/GSK3-mediated GS activation. Irisin may be regarded as a novel therapeutic strategy for insulin resistance and type 2 diabetes.

Inflammation is involved in pathogenesis of hypertension. NLRP3 inflammasome activation is a powerful mediator of inflammatory response via caspase-1 activation. The present study was designed to determine the roles and mechanisms of NLRP3 inflammasome in phenotypic modulation and proliferation of vascular smooth muscle cells (VSMCs) in hypertension. Experiments were conducted in spontaneously hypertensive rats (SHR) and primary aortic VSMCs. NLRP3 inflammasome activation was observed in the media of aorta in SHR and in the VSMCs from SHR. Knockdown of NLRP3 inhibited inflammasome activation, VSMC phenotypic transformation and proliferation in SHR-derived VSMCs. Increased NFκB activation, histone acetylation and histone acetyltransferase expression were observed in SHR-derived VSMCs and in media of aorta in SHR. Chromatin immunoprecipitation analysis revealed the increased histone acetylation, p65-NFκB and Pol II occupancy at the NLRP3 promoter in vivo and in vitro. Inhibition of NFκB with BAY11-7082 or inhibition of histone acetyltransferase with curcumin prevented the NLRP3 inflammasome activation, VSMC phenotype switching and proliferation in VSMCs from SHR. Moreover, curcumin repressed NFκB activation. Silencing of NLRP3 gene ameliorated hypertension, vascular remodeling, NLRP3 inflammasome activation and phenotype switching in the aorta of SHR. These results indicate that NLRP3 inflammasome activation response to histone acetylation and NFκB activation contributes to VSMC phenotype switching and proliferation and vascular remodeling in hypertension.

Background Long term hypertension seriously promotes target organ damage in the brain and heart, and has increasingly become serious public health problem worldwide. The anti-hypertensive effects of capsaicin has been reported, however, the role and mechanism of capsaicin within the brain on salt-induced hypertension have yet to be elucidated. This study aimed to verify the hypothesis that capsaicin attenuates salt-induced hypertension via the AMPK/Akt/Nrf2 pathway in hypothalamic paraventricular nucleus (PVN). Methods Dahl salt-sensitive (Dahl S) rats were used as animal model for the present study. Rats were randomly divided into four groups based on their dietary regimen (0.3% normal salt diet and 8% high salt diet) and treatment methods (infusion of vehicle or capsaicin in the PVN). Capsaicin was chronically administered in the PVN throughout the animal experiment phase of the study that lasted 6 weeks. Results Our results demonstrated that PVN pretreatment with capsaicin can slow down raise of the blood pressure elevation and heart rate (HR) of Dahl S hypertensive rats given high salt diet. Interestingly, the cardiac hypertrophy was significantly improved. Furthermore, PVN pretreatment with capsaicin induced decrease in the expression of mRNA expression of NADPH oxidase-2 (NOX2), inducible nitric oxide synthase (iNOS), NOX4, p-IKKβ and proinflammatory cytokines and increase in number of positive cell level for Nrf2 and HO-1 in the PVN of Dahl S hypertensive rats. Additionally, the protein expressions of phosphatidylinositol 3-kinase (p-PI3K) and phosphorylated protein kinase-B (p-AKT) were decreased, phosphorylated adenosine monophosphate-activated protein kinase (p-AMPK) were increased after the PVN pretreatment with capsaicin. Conclusion Capsaicin pretreatment attenuates salt-sensitive hypertension by alleviating AMPK/Akt/iNOS pathway in the PVN.