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Use of histone deacetylase inhibitors as small molecules is a promising approach to increase the differentiation efficiency of various cell types. In the present study, efficiency of the Histone deacetylase inhibitor Valproic acid (VPA) to induce endocrine differentiation in human exocrine pancreatic ductal adenocarcinoma cell line (Panc-1) was investigated. Panc-1 cells were cultured and treated with different concentrations of VPA and using quantitative real-time polymerase chain reaction regulation of pancreatic developmental genes were studied. The real-time PCR studies revealed an enhanced expression of pancreatic developmental genes Pdx1, Sox17, Ngn3, Pax6, Isl1, whereas very low regulation was observed in Foxa2 expression. Regulation of Ngn3 and Pdx1 were further looked at protein level by Western blots. Glucagon expression was found in cells treated with VPA, which was confirmed at protein level by Western blot, immunocytochemistry and measured glucagon content in the lysates by enzyme-linked immunoassay. Results from Western blots demonstrate enhanced acetylation of histones H3 and H4, which marks in the most cases active chromatin, indicating that the action of VPA on pancreatic differentiation occurred through the prevention of deacetylation of histones H3 and H4. The results collectively show that VPA induces the differentiation of Panc-1 cells into glucagon producing endocrine-like cells by induction of pancreatic genes through histone acetylation. Further understanding of the underlying mechanisms will highlight the current findings in the field of diabetes, and thus these cells can serve as tools for identifying compounds that convert alpha to beta cells as novel strategy for treatment of diabetes. VPA can also be interesting in diabetes studies that are focused on glucagon regulation or studies looking for mechanisms underlying glucagon dysregulation. Die Verwendung von niedermolekularen Histon-Deacetylase Inhibitoren ist ein vielversprechender Ansatz, um die Differenzierungseffizienz verschiedener Zelltypen zu erhöhen. In der vorliegenden Arbeit wurde die Wirksamkeit des Histon-Deacetylase Inhibitors Valproinsäure (VPA) auf die endokrine pankreatische Differenzierung untersucht. Hierzu wurde die humane, exokrine, aus einem duktalen Adenokarzinom stammende Zelllinie Panc-1 verwendet. PANC-1 Zellen wurden mit ansteigenden VPA Konzentrationen kultiviert, und die für die Regulation der Entwicklung des Pankreas wichtigen Gene mittels Real-Time Polymerase Kettenrektion (qRT-PCR) gemessen. Die Real-Time PCR Ergebnisse zeigten eine erhöhte Expression der pankreatischen Entwicklungsgene Pdx1, SOX17, Ngn3, Pax6 und Isl1, während nur eine sehr geringe oder keine Regulation der Foxa2 Expression beobachtet wurde. Die Regulation von Ngn3 und Pdx1 wurde im Folgenden mittels Western blot auf Proteinebene überprüft. Bei den mit VPA behandelten Zellen wurde zusätzlich die Expression von Glukagon gefunden, welche auf Proteinebene immunozytochemisch und über die Messung des Glukagongehalts in den Zelllysaten mittels Enzym-linked Immunoassay bestätigt wurde. Die Western blot Ergebnisse zeigten eine Erhöhung der Acetylierung der Histone H3 und H4. Dieser Vorgang führt in den meisten Fällen dazu, dass Chromatin aktiviert wird indem es für Transkriptionsfaktoren zugänglich wird. Das ist ein Hinweis, dass die Wirkung von VPA auf die pankreatische Differenzierung über die Acetylierung der Histone H3 und H4 erfolgt. Zusammengefasst zeigten die Ergebnisse, dass VPA, über die Aktivierung von pankreatischen Genen durch Inhibition der Histondeacetylierung, die Differenzierung von Panc-1 Zellen in Glukagon- produzierende Zellen induziert. Die vorliegenden Erkenntnisse führen zu einem besseren Verständnis der zugrunde liegenden Mechanismen auf dem Gebiet der Entwicklung von insulinproduzierenden Zellen. Die Ergebnisse können zur Identifizierung von Substanzen dienen, die Alpha- in Beta Zellen konvertieren und damit neue Strategien in der Diabetesbehandlung eröffnen. VPA könnte auch für Diabetesstudien interessant sein, die sich mit den Mechanismen der Regulation und Dysregulation des Glukagons beschäftigen. |
