Deletion of Glut1 in early postnatal cartilage reprograms chondrocytes toward enhanced glutamine oxidation.
Deletion of Glut1 in early postnatal cartilage reprograms chondrocytes toward enhanced glutamine oxidation.
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出生后早期软骨中葡萄糖转运蛋白1（Glut1）的缺失会使软骨细胞重编程，增强其谷氨酰胺氧化能力。
DOI：
10.1038/s41413-021-00153-1
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发表时间：
2021-08-23
期刊：
影响因子：
12.7
通讯作者：
O'Keefe RJ
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Wang C;Ying J;Niu X;Li X;Patti GJ;Shen J;O'Keefe RJ
葡萄糖代谢是所有组织功能的基础，包括软骨。尽管有新的证据表明葡萄糖代谢在调节产前软骨发育中的作用，但人们对葡萄糖代谢及其生化基础在产后软骨生长和体内平衡中的作用知之甚少。我们在这里表明，基因缺失的葡萄糖转运蛋白Glut 1在出生后的软骨损害细胞增殖和生长板（GP）的基质生产，但矛盾的是增加软骨残留在干骺端，导致长骨缩短。另一方面，Glut 1缺乏的关节软骨（AC）表现为细胞结构减少和蛋白多糖丢失，最终进展为软骨纤维化。此外，Glut 1缺乏的易感性会严重加重损伤诱导的骨关节炎。无论在正常条件下GP和AC软骨细胞之间的葡萄糖代谢的差异，这两种类型的软骨细胞表现出代谢可塑性，以提高谷氨酰胺的利用和氧化的情况下，葡萄糖的可用性。然而，不受控制的谷氨酰胺流量导致胶原过度修饰，从而影响两个软骨隔室中的细胞外基质重塑。这些结果揭示了Glut 1介导的葡萄糖代谢在两个出生后软骨隔室中的关键和独特的作用，并将一些软骨异常与葡萄糖/谷氨酰胺代谢的改变联系起来。
Glucose metabolism is fundamental for the functions of all tissues, including cartilage. Despite the emerging evidence related to glucose metabolism in the regulation of prenatal cartilage development, little is known about the role of glucose metabolism and its biochemical basis in postnatal cartilage growth and homeostasis. We show here that genetic deletion of the glucose transporter Glut1 in postnatal cartilage impairs cell proliferation and matrix production in growth plate (GPs) but paradoxically increases cartilage remnants in the metaphysis, resulting in shortening of long bones. On the other hand, articular cartilage (AC) with Glut1 deficiency presents diminished cellularity and loss of proteoglycans, which ultimately progress to cartilage fibrosis. Moreover, predisposition to Glut1 deficiency severely exacerbates injury-induced osteoarthritis. Regardless of the disparities in glucose metabolism between GP and AC chondrocytes under normal conditions, both types of chondrocytes demonstrate metabolic plasticity to enhance glutamine utilization and oxidation in the absence of glucose availability. However, uncontrolled glutamine flux causes collagen overmodification, thus affecting extracellular matrix remodeling in both cartilage compartments. These results uncover the pivotal and distinct roles of Glut1-mediated glucose metabolism in two of the postnatal cartilage compartments and link some cartilage abnormalities to altered glucose/glutamine metabolism.
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影响因子：
56.9
作者：
Jaakkola, P;Mole, DR;Ratcliffe, PJ
通讯作者：
Ratcliffe, PJ
影响因子：
64.8
作者：
通讯作者：
--
影响因子：
28.2
作者：
Cantor JR;Sabatini DM
通讯作者：
Sabatini DM
DOI：
10.1073/pnas.93.18.9493
发表时间：
1996-09-03
影响因子：
11.1
作者：
Hochachka, PW;Buck, LT;Land, SC
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Land, SC
影响因子：
4.3
作者：
Hitchcock, Alicia M.;Yates, Karen E.;Zaia, Joseph
通讯作者：
Zaia, Joseph