TLR4调控TMEM24介导代谢炎症性β细胞功能静默的机制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81870572
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    57.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0708.糖尿病
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Nutrient-energy stress induced metainflammation was the important mechanism of diabetes, and was lack of specific targets for intervention. Our previous studies have demonstrated that glucolipotoxicity induced dysfunction in β cell through metainflammation by activating TLR4 signal way directly, but the underlying mechanismthe remained unresolved. New studies have shown that TMEM24 was a key lipid transport protein and it could regulate the impulsive secretion of insulin, and our preliminary experiments showed that induction of TMEM24 overexpression could attenuate TLR4 induced β cell dysfunction.Therefore, we presumed that the activating TLR4 induced by glucolipotoxicity may obstruct the secretion of insulin vesicles and lead β cell dysfunction by regulating TMEM24. To confirm our hypothesis, we will conduct the research from molecular, cell, tissue and animal holistic levels. We will establish the models of obese mice induced by high-fat diet, diabetic mice and glucolipotoxicity β-cell; induce TMEM24/TLR4 over-expression or conditional knockout TMEM24 /TLR4 gene; filter mice with different gene phenotypes by hybridization; and regulate the activity of proteins using agonists or inhibitors to investigated whether TLR4 can induce β cell dysfunction by regulating TMEM24 protein. This study will show the mechanism of sustained damage in β cell induced by metainflammation from the new viewpoint of TMEM24, and provide the intervention target for metainflammation and a novel therapeutic way for type 2 diabetes.
营养过剩压力诱导的代谢性炎症是糖尿病的重要致病机制,目前尚无靶向干预措施。我们前期发现糖脂毒性可直接激活β细胞TLR4信号通路从而诱导代谢性炎症反应,导致β细胞功能静默,但机制有待进一步明确。研究显示TMEM24是调节胰岛素脉冲性分泌的关键脂质转运蛋白,我们预实验发现诱导TMEM24过表达可削弱TLR4导致的β细胞功能障碍。为此,我们提出假说:糖脂毒性激活的TLR4可能通过调控TMEM24功能影响胰岛素囊泡分泌,导致β细胞功能静默的发生。为了验证这一假说,我们将通过构建饮食诱导的肥胖小鼠,糖尿病小鼠及糖脂毒性β细胞模型,采用过表达或组织特异性敲除TMEM24或TLR4基因,杂交获得不同基因型小鼠,并运用激动剂或抑制剂调控蛋白活性等手段,从分子、细胞、组织以及动物整体水平等多层面探讨TLR4是否通过调控TMEM24蛋白导致β细胞功能静默及机制,为靶向干预代谢性炎症相关药物的研发提供潜在靶点。

结项摘要

营养过剩压力诱导的代谢性炎症是糖尿病的重要致病机制,目前尚无靶向干预措施。本项以脂毒性或炎症性β细胞模型以及肥胖SD大鼠、TLR4KO大鼠模型作为研究对象,研究糖脂毒性通过TLR4调控TMEM24诱导β细胞功能损伤的机制,并探索GPR40激动剂/ Exendin-4 /二甲双胍对β细胞糖脂毒性的保护作用。结果显示,炎症因子IL6和IL11参与了糖毒性诱导的胰岛纤维化及胰岛功能障碍;生信分析提示 NOD 样受体 (NLR) 信号通路与糖尿病发病的密切相关。进一步证实TLR4KO可改善肥胖大鼠胰岛β细胞功能;体外沉默TLR4可以抑制棕榈酸(PA)诱导的 β 细胞凋亡、胰岛素分泌障碍;PA对胰岛β细胞TMEM24表达的抑制作用具有浓度和时间依赖性;调控TMEM24表达水平可影响PA对β细胞的损害作用;TLR4介导的β细胞脂毒性损害与抑制MEM24-pPKC-PIP2-IP3通路有关;过表达TMEM24可拮抗TLR4介导的β细胞脂毒性损害;TLR4和TMEM24共定位于细胞质,两者存在相互作用。GPR40激动剂(TAK875)可通过拮抗TLR4-NF-κB活化减缓脂毒性β细胞凋亡,改善胰岛素分泌功能;同样,我们也发现 Exendin-4 /二甲双胍与GPR40激动剂具有类似的作用。总之,TLR4是介导β细胞糖脂毒性损害的枢纽信号,其作用与抑制TMEM24-pPKC-PIP2-IP3通路有关。GPR40激动剂/Exendin-4/二甲双胍可通过抑制TLR4-NF-κB通路拮抗代谢性炎症诱导的β细胞损伤。我们的研究揭示了代谢性炎症在胰岛功能障碍中的关键作用,TMEM24是改善胰岛功能的潜在药物靶点。我们的研究揭示了GPR40激动剂TAK875,GLP-1,二甲双胍拮抗糖脂毒性β细胞损伤的新机制,也为TLR4作为减重以及干预β细胞代谢性损伤的治疗靶点提供了实验证据。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
TLR4 knockout can improve dysfunction of beta-cell by rebalancing proteomics disorders in pancreas of obese rats
TLR4敲除可通过重新平衡肥胖大鼠胰腺蛋白质组学紊乱来改善β细胞功能障碍
  • DOI:
    10.1007/s12020-019-02106-5
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Endocrine
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Yan Sunjie;Jiang Zhen;Cheng Ling;Lin Youfen;Fan Beibei;Luo Liufen;Yan Yuanli;Yang Liyong;Shen Ximei
  • 通讯作者:
    Shen Ximei
Glucagon-like peptide-1 receptor pathway inhibits extracellular matrix production by mesangial cells through store-operated Ca2+ channel
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  • DOI:
    10.1177/1535370219876531
  • 发表时间:
    2019-09
  • 期刊:
    Experimental Biology and Medicine
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Huang Linjing;Ma Rong;Lin Tingting;Chaudhari Sarika;Shotorbani Parisa Y.;Yang Liyong;Wu Peiwen
  • 通讯作者:
    Wu Peiwen
Metformin Reduces Lipotoxicity-Induced Meta-Inflammation in beta-Cells through the Activation of GPR40-PLC-IP3 Pathway
二甲双胍通过激活 GPR40-PLC-IP3 途径减少 β 细胞中脂毒性诱导的元炎症
  • DOI:
    10.1155/2019/7602427
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Diabetes Research
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    Shen Ximei;Fan Beibei;Hu Xin;Luo Liufen;Yan Yuanli;Yang Liyong
  • 通讯作者:
    Yang Liyong
Identification of key genes involved in type 2 diabetic islet dysfunction: a bioinformatics study
2 型糖尿病胰岛功能障碍关键基因的鉴定:生物信息学研究
  • DOI:
    10.1042/bsr20182172
  • 发表时间:
    2019-05-31
  • 期刊:
    BIOSCIENCE REPORTS
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Zhong, Ming;Wu, Yilong;Yang, Liyong
  • 通讯作者:
    Yang, Liyong
TAK-875 Mitigates β-Cell Lipotoxicity-Induced Metaflammation Damage through Inhibiting the TLR4-NF-κB Pathway
TAK-875 通过抑制 TLR4-NF-kappa B 途径减轻 β 细胞脂毒性诱导的炎症损伤
  • DOI:
    10.1155/2019/5487962
  • 发表时间:
    2019-12-19
  • 期刊:
    JOURNAL OF DIABETES RESEARCH
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    Chen, Xide;Yan, Yuanli;Yang, Liyong
  • 通讯作者:
    Yang, Liyong

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  • 通讯作者:
    沈喜妹

其他文献

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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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