NOS1AP及其信号通路对胰岛β细胞功能和容量的调控作用及机制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81670707
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0706.胰岛生理调控与功能异常
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Type 2 diabetes (T2D) is caused by relative insulin deficiency due to the reduction of pancreatic beta-cell mass and function. The exact mechanisms underlying the loss of functional beta-cell mass are not fully understood. Identification of key signal molecules involved in regulating functional beta-cell mass is, thus, essential to reveal potential therapeutic targets in diabetes. We reported previously that rsl2742393 of NOS1AP was associated with the pathogenesis of T2D, and C allele carriers have higher risk for T2D in Chinese. NOS1AP, encoding the nitric oxide synthase (nNOS)1 adaptor protein. As an adaptor, it interacts with nNOS via the PDZ domain helping regulate nNOS activity. It also interacts with Dexras1 via the PTB domain, which in turn to form a complex with NOS1AP and nNOS. We found previously that NOS1AP was highly expressed in both human and mouse liver and islets. Liver specific overexpression of NOS1AP in high fat diet-induced obese and ob/ob mice improved glucose tolerance and reduced triglyceride accumulation in the liver. However, the involvement of NOS1AP in the regulation of beta-cells is poorly understood. We showed in our pilot study that overexpression of NOS1AP in beta-cells potentiated glucose stimulated insulin secretion and protected the cells from FFA-induced ER stress and apoptosis. These findings, together with our previous reports, led to the hypothesis that NOS1AP may regulate beta-cell function and mass, thereby contributing to the development of T2D. Thus, we propose here to elucidate the role of the NOS1AP in the functional beta-cell mass failure under condition of nutrient overload and characterize the underlying molecular mechanisms. The dependency of NOS1AP effect on nNOS-NO and /or Dexras1 will also be explored. Completion of the project will shed light on our understanding the mechanisms involving in the regulation of functional beta-cell mass failure induced by nutrition overload in the development of T2D, and provide a novel link between NOS1AP, pancreatic beta-cells and diabetes, which could provide opportunities for treating the disease.
胰岛β细胞功能障碍和容量减低是2型糖尿病(T2D)发病核心,调控机制目前不明。我们前期研究显示NOS1AP的SNP位点是T2D发病易感基因。其蛋白在人、小鼠肝脏和胰岛中高度表达,并参与调节肝脂代谢。然而,胰岛β细胞内NOS1AP功能作用还不清楚。申请人预实验结果显示,INS-1细胞过表达NOS1AP可增加葡萄糖刺激胰岛素分泌,并降低糖、脂毒性导致的细胞内质网应激和凋亡。提示NOS1AP可能调控β细胞命运,参与T2D发病。为此,本申请拟利用NOS1AP胰岛β细胞特异性敲除小鼠和NOS1AP过表达β细胞从分子、细胞、组织和整体水平,明确NOS1AP对β细胞分泌功能和容量调控作用及分子机制。并探讨NOS1AP作用对nNOS-NO和/或Dexras1等通路的依赖性。研究结果对于深入探讨T2D 发病中β细胞功能障碍和容量降低的分子机制、开发潜在T2D 防治干预靶点,有着重要的理论意义和临床转化前景。

结项摘要

NOS1AP是一种转接器蛋白,在细胞信号传递中起重要作用。我们以往曾报道NOS1AP是中国人2型糖尿病(T2D)发病密切关联的易感基因。通过组织表达谱检测发现,NOS1AP在胰岛细胞和肝脏中高度表达。为此本研究对其是否对胰岛细胞功能有影响作用以及作用机制;是否对肝脏胰岛素抵抗有调控作用及其机制进行了深入探讨。研究首先发现,在小鼠整体水平上,胰腺内NOS1AP的特异敲除导致小鼠葡萄糖耐量减退、葡萄糖刺激的胰岛素分泌(GSIS)降低。在细胞水平上,过表达NOS1AP则增加GSIS,该作用与葡萄糖有氧氧化有关。胰岛细胞特异性敲除NOS1AP可导致小鼠胰岛细胞增殖率降低。过表达NOS1AP的胰岛β细胞对游离脂肪酸诱导的细胞凋亡有保护作用,该作用与调控β细胞内质网应激有关。在胰岛细胞中,NOS1AP依赖其全长发挥相应作用,单独N-端和C-端片段都不能模拟NOS1AP作用。其次,NOS1AP单核苷酸多态与人脂肪肝关联,AC+CC携带者人脂肪肝发生率显著高于AA携带者。特异敲除小鼠肝脏NOS1AP,导致葡萄糖耐量减退、胰岛素敏感性下降;肝脏脂滴沉积增加,胰岛素信号通路受损。相反,ob/ob小鼠肝脏特异性过表达NOS1AP,其葡萄糖耐量、肝脏丙酮酸耐量明显改善,肝脏脂质沉积减少,胰岛素刺激的IR/Akt 信号通路活性提高。在肝脏NOS1AP活性作用主要与其C端的 PDZ 结合区有关,NOS1AP与nNOS在肝脏共表达,小鼠肝脏过表达nNOS后加重肥胖小鼠胰岛素抵抗,增加p38 MAPK活性。相反增加NOS1AP可降低p38 MAPK活性,改善肝脏胰岛素敏感性。总之,NOS1AP无论在胰岛细胞还是在肝脏中,均参与调控细胞功能。在胰岛细胞中参与胰岛β细胞的抗游离脂肪酸毒性作用,促进葡萄糖刺激的胰岛素分泌;在肝脏通过降低肝细胞葡萄糖异生,参与调控肝脏胰岛素敏感性。我们结果提示NOS1AP可作为预防T2D潜在治疗靶点。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(4)
专利数量(0)
Exosomes from β-cells alleviated hyperglycemia and enhanced angiogenesis in islets of streptozotocin-induced diabetic mice
来自β细胞的外泌体减轻了链脲佐菌素诱导的糖尿病小鼠胰岛的高血糖并增强了血管生成
  • DOI:
    10.2147/dmso.s213400
  • 发表时间:
    2019-01-01
  • 期刊:
    DIABETES METABOLIC SYNDROME AND OBESITY-TARGETS AND THERAPY
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Sun, Yun;Mao, Qianyun;Jia, Weiping
  • 通讯作者:
    Jia, Weiping
Hepatic Neuronal Nitric Oxide Synthase Impaired Hepatic Insulin Sensitivity Through Activation of p38 MAPK
肝神经元一氧化氮合酶通过激活 p38 MAPK 损害肝胰岛素敏感性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Journal of Endocrinology
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Zhao T;Li Q;Mao Q;Mu K;Wang C
  • 通讯作者:
    Wang C

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其他文献

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  • 发表时间:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王琛;李天太
  • 通讯作者:
    李天太

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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