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CREG在肥胖导致的骨骼肌再生障碍中的作用及机制研究

批准号:
82070875
项目类别:
面上项目
资助金额:
57.0 万元
负责人:
田孝祥
学科分类:
能量代谢调节异常与肥胖
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
田孝祥

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
肥胖患者骨骼肌再生障碍导致骨骼肌大量流失。骨骼肌再生依赖肌卫星细胞(Satellite cell,SC)的分化,但肥胖时SC分化的关键调控因子尚未阐明。CREG基因具有促进多种细胞分化的作用。我们近期研究发现,CREG与肥胖小鼠骨骼肌再生能力降低相关;在细胞模型中,过表达CREG可挽救棕榈酸对成肌细胞分化的抑制,提示CREG可能参与SC分化的调控。因此,本研究拟利用SC特异性CREG转基因及基因敲除小鼠,建立肥胖诱导的骨骼肌再生障碍模型,明确CREG是否通过调控SC分化参与肥胖时骨骼肌再生障碍的发生;并在体外建立棕榈酸诱导的SC分化抑制模型,探讨CREG是否通过与转录因子YY1结合发挥作用;最后利用自主制备的CREG-Fc融合蛋白,探讨其作为肥胖患者骨骼肌再生障碍治疗靶点的可能性。本研究将有望阐明调控肥胖所致骨骼肌再生障碍的关键因子。
英文摘要
Impaired skeletal muscle regeneration frequently occurs in obesity patients, which leads to a large loss of skeletal muscle. Skeletal muscle regeneration is based on the differentiation of satellite cells (SC), but the key regulators of SC differentiation during obesity have not been fully elucidated. CREG gene is found to promote differentiation of several cell types. Our recent studies show that decreased CREG is associated with reduced skeletal muscle regeneration in obese mice; moreover, overexpression of CREG can rescue the decreased differentiation of myoblast induced by palmitic acid in vitro, suggesting that CREG may be involved in the regulation of SC differentiation. Therefore, this study will employ SC-specific CREG transgene and knockout mice to establish a model of obesity-induced dysfunctional skeletal muscle regeneration, and determine whether CREG participates in the occurrence of impaired skeletal muscle regeneration during obesity by regulating SC differentiation. By establishing an in vitro model of palmitic acid-induced SC differentiation, we aim to explore whether CREG exerts its role through binding with the transcription factor YY1. Finally, the self-prepared CREG-Fc fusion protein is used to explore its potential as a therapeutic target for impaired skeletal muscle regeneration in obese mice. This study will hopefully find new key regulatory factors for impaired skeletal muscle regeneration during obesity.
肥胖常引起骨骼肌卫星细胞增殖和分化能力降低,骨骼肌再生功能障碍,最终导致骨骼肌数质量下降,运动功能受损。明确肥胖时调控肌卫星细胞增殖与分化的关键因子,深入挖掘具体分子机制,并探讨其作为药物靶点的潜在可能性,具有重要的临床转化价值。 E1A激活基因阻遏子(Cellular repressor of E1A-stimulated genes, CREG1)不仅是调控细胞分化的一个重要基因,在糖脂代谢中同样发挥重要作用。本课题前期研究发现,通过生物信息学分析GEO数据库中肥胖人群、2型糖尿病患者与对照健康人群骨骼肌中CREG1的mRNA水平并没有明显的变化,然而高脂喂养的肥胖小鼠骨骼肌中CREG1蛋白表达量显著降低,mRNA水平同样没有明显变化。为阐明CREG1是否参与肥胖时骨骼肌卫星细胞的增殖和分化,本研究完成以下3方面工作:(1)阐明了CREG1在肥胖导致的骨骼肌再生障碍中的生物学作用。本研究通过AAV构建了CREG1敲除(AAV-shCreg1)和骨骼肌干细胞过表达(AAV-Creg1)小鼠,应用Crispr-cas9系统构建骨骼肌纤维特异性Creg1敲除(Creg1-ckmm-cre)和Creg1转基因过表达小鼠(tg-Creg1),通过高脂喂养和注射心脏毒素方法建立了肥胖和骨骼肌急性损伤模型。从在体水平阐明了CREG1表达缺失显著加重肥胖诱导的骨骼肌再生;而过表达CREG1对肥胖诱导的骨骼肌再生具有显著地促进作用;进一步构建CREG1敲除或过表达的肌卫星细胞系C2C12细胞模型,在体外检测CREG1的变化对棕榈酸诱导C2C12细胞增殖和分化的调控作用。(2)阐明了CREG1蛋白在骨骼肌损伤再生中的具体分子调控机制。通过蛋白质谱和RNA-seq分析发现CREG1对骨骼肌分化的调控作用:一是肌卫星细胞中CREG1通过介导AMPKa1信号通路直接促进卫星细胞的分化;二是在成熟肌纤维中CREG1通过促进肌保护因子旁分泌的方式改善卫星细胞微环境,从而促进卫星细胞分化。(3)研究发现养心氏片具有显著促进骨骼肌卫星细胞分化的作用,改善小鼠的运动能力,并且调控了CREG1 mRNA和蛋白水平的表达。.综上,本项目阐明了CREG1改善肥胖诱导的骨骼肌再生功能障碍的作用及分子机制,研究结果提示CREG1 可能作为肥胖时骨骼肌再生障碍的治疗靶点。
CREG在肥胖中的作用及机制研究
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