高压氧通过Nesfatin-1促进“中枢-脂肪”对话改善胰岛素抵抗的机制研究
批准号:
82100854
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
袁骏华
依托单位:
学科分类:
糖稳态失衡与靶器官胰岛素抵抗糖尿病
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
袁骏华
中文摘要
肥胖相关胰岛素抵抗为糖尿病等代谢性疾病提供了重要的发病基础。新发现高压氧(HBO)干预可改善肥胖及糖尿病患者胰岛素抵抗,但机制尚不明确。既往机制研究侧重于HBO对骨骼肌氧化能力的调节,本项目前期研究发现HBO增加肥胖小鼠循环中脂肪因子Nesfatin-1的水平,促进棕色脂肪(BAT)脂代谢。因此推测:Nesfatin-1通过调节“中枢-BAT”对话,促进脂代谢并降低炎症状态,从而介导HBO改善肥胖小鼠胰岛素抵抗的作用。本项目拟应用高脂饮食诱导肥胖小鼠和基因敲除小鼠模型,采用在体电生理、中枢核团置管及微量注射等技术,探究HBO是否通过Nesfatin-1调节BAT脂代谢和炎症状态;探讨HBO是否通过Nesfatin-1信号增加支配BAT的交感神经活性;揭示HBO通过Nesfatin-1信号激活“交感神经-BAT”的中枢靶核团和作用机制。将为HBO治疗胰岛素抵抗的合理化临床应用提供理论基础。
英文摘要
Obesity-associated insulin resistance is an important etiological factor for metabolic diseases such as diabetes. It has been discovered that hyperbaric oxygen (HBO) intervention could improve insulin sensitivity in obese and diabetic patients, but the mechanism is yet to be elucidated. Previous mechanistic investigations on HBO intervention focused on its regulatory effects on skeletal muscle’s oxidative capacity. In contrast, our preliminary work revealed that HBO intervention increased circulatory Nesfatin-1 levels and enhanced brown adipose tissue (BAT) lipolysis. Based on this fact, we propose a hypothesis that Nesfatin-1 could improve fatty acid metabolism and decrease inflammation via regulation of “Central-BAT” crosstalking, thus mediate the improvement of insulin sensitivity in obese mice following HBO intervention. In the current project, high fat diet (HFD) induced obese mouse and gene knock out mouse models will be established, in which the roles of Nesfatin-1 in HBO treatment-induced BAT metabolism/inflammation improvement will be investigated with in vivo electrophysiological techniques, central nucleus catherization and microinjection. Furthermore, the roles of Nesfatin-1 in HBO treatment-induced sympathetic activation as well as the central target nucleus of HBO treatment will also be elucidated. This project will provide theoretical basis and evidence for the clinical application of HBO in obesity-related metabolic diseases.
高压氧作为一种非侵入性物理疗法,展现出安全且有效控制肥胖及代谢综合征的潜力,尤其适用于对药物或手术不耐受的患者。本项目从“中枢-脂肪”对话的角度,系统性地探索了高压氧对脂质代谢和胰岛素抵抗改善的机制,深化了本课题组对“器官对话”和神经调控的理解。我们利用饮食诱导的胰岛素抵抗模型观察到高压氧在代谢性疾病防治方面的巨大潜力。 本项目揭示了高压氧通过增强中枢及外周Nesfatin-1信号、调控下丘脑及后脑核团神经元活性,从而改善肥胖相关代谢紊乱的机制,为肥胖治疗提供了新的神经内分泌调控靶点。在具体实施过程中,通过对新实验数据的扩展研究,本课题组发现L-carnitine在糖代谢中发挥重要调控作用(论文已发表),并探讨了胚胎早期不同成分气体暴露对心肺等重要脏器的影响,研究气体环境成分变化对脂代谢产生的扰动,发现其机制与过氧化物酶体增殖物激活受体α(PPARα)和铁死亡相关(论文已发表)。结合“高压氧干预激活心血管调控相关脑区”的意外发现,本课题组进一步构建了糖尿病心肌损伤模型和糖尿病足模型,通过预实验发现Nesfatin-1参与了高压氧对糖尿病心肌和皮肤损伤的改善作用。同时,通过文献综述发现水凝胶在糖尿病皮肤并发症治疗中的应用前景(论文已发表),为水凝胶搭载Nesfatin-1联合高压氧治疗的下一步研究奠定了基础。此外,黑皮质素系统、线粒体脂代谢路径(如PPARα、L-carnitine及铁死亡相关机制)在高压氧改善肥胖中的关键地位为联合靶向治疗(如高压氧与黑皮质素激动剂联用)提供了实验依据。研究结果为高压氧在代谢性疾病中的临床应用和转化奠定了基础。
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