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以半乳凝素-3为靶点的螺旋藻多糖改善肥胖的作用及机制研究

批准号:
32060217
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
38.0 万元
负责人:
薛慧婷
依托单位:
学科分类:
糖、脂生物化学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
薛慧婷

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
肥胖是一种慢性代谢性疾病,已经成为国际公共卫生问题。半乳凝素-3(Gal-3)与脂肪组织免疫稳态、巨噬细胞引起的炎症反应、脂肪代谢失衡以及胰岛素抵抗密切相关。实验室前期研究证实螺旋藻总糖(SPP)抑制前体脂肪细胞的增殖和分化,进一步研究发现SPP与Gal-3的糖识别结构域具有较强相互作用,推测SPP通过靶向Gal-3发挥改善肥胖的作用。但SPP的活性功能多糖的结构,其靶向Gal-3及下游分子的作用机制仍不明确。本项目拟分级SPP获得活性功能多糖、解析结构,在细胞和动物水平研究活性功能多糖改善肥胖的作用;利用Gal-3过表达和基因沉默技术证明多糖的作用靶点;从脂肪生成、胰岛素抵抗以及巨噬细胞引起的炎症反应解析多糖改善肥胖的作用机制。项目以鄂尔多斯钝顶螺旋藻为研究材料,首次以Gal-3作为靶点,从三个方面出发,系统研究螺旋藻多糖改善肥胖的作用机制。项目的实施将为肥胖的治疗提供新思路。
英文摘要
Obesity is a chronic disease with metabolic disorder, which has become a worldwide public health problem. Galectin-3 (Gal-3) is associated with immune homeostasis, macrophage-induced inflammation, imbalance of lipid metabolism and insulin resistance. In our previous work, total polysaccharides of Spirulina platensis (SPP)was isolated, which interacted strongly with the carbohydrate recognition domain of Gal-3. Moreover, SPP inhibited the proliferation and differentiation of 3T3L1 preadipocytes. Thus, Gal-3 is speculated as the target for Spirulina polysaccharide to ameliorate obesity. However, the functional components and the mechanisms are still unknown. In this project, SPP will be further fractionated and purified, and the structure of each fraction will be analyzed in detail. The fractions that strongly bind to Gal-3 will be selected, and their effects on ameliorating obesity will be discussed at cellular and animal levels, respectively. The role of Gal-3 will be revealed by over-expression and knockdown of Gal-3. Furthermore, the mechanism of ameliorating obesity by polysaccharide will be analyzed from the perspective of adipogenesis, insulin resistance and macrophage-induced inflammation. Spirulina platensis in Ordos is used as material, and for the first time, Gal-3 is considered as the target of Spirulina. The mechanism on amelioration of obesity will be systemically studied in this project. The results will provide new insights for the treatment of obesity.
肥胖是一种慢性代谢性疾病,已经成为国际公共卫生问题。目前临床药物对肥胖治疗并不理想。因此,开发多途径、高效低毒的天然抗肥胖替代药物具有重要意义。螺旋藻多糖是螺旋藻主要成分之一,课题组前期研究表明螺旋藻总糖SPP能够抑制前体脂肪细胞的增殖和分化,同时与脂代谢相关因子半乳凝素-3(Gal-3)具有较强相互作用,但SPP的活性功能多糖结构,其靶向Gal-3及下游分子的作用机制仍不明确。本项目以鄂尔多斯巴彦淖尔碱湖钝顶螺旋藻藻株sp.DD为研究对象,对其进行分类鉴定和系统发育分析,并通过PacBio三代测序预测基因组信息;利用水提醇沉法得到SPP,通过DEAE-纤维素系统分级得到一种中性糖级分SPPN和四种酸性糖级分(SPPA-1、SPPA-2、SPPA-3和SPPA-4);通过红细胞凝集阻抑实验明确SPPN与Gal-3的相互作用最强,SPPN平均分子量为1.2KDa,主要包含淀粉样葡聚糖结构;利用高脂饮食构建肥胖小鼠模型,发现SPPN显著降低小鼠体重、体脂、血脂,减轻肝脏脂肪变性,证实SPPN具有改善肥胖作用。采用宏基因组学和代谢组学测定粪便中肠道微生物及短链脂肪酸含量,发现SPPN改变肠道菌群组成和结构,主要通过糖酵解/糖异生、丁酸代谢和C5支链二元酸代谢通路,增加丁酸生成。利用粪菌移植实验明确SPPN可通过调节肠道菌群发挥抗肥胖作用;此外,SPPN有效抑制前脂肪细胞增殖,主要通过诱导细胞周期阻滞在G2/M期,以及通过降低GPX4和NRF2表达、提高ACSL4表达,促进TNF-α释放,进一步调节下游靶基因JNK、Fas和COX-2的表达,诱导ROS产生,最终诱导铁死亡。同时,SPPN抑制3T3L1细胞分化,通过提高adiponectin、ATGL、HSL活性促进脂肪水解,而对脂肪生成过程没有显著影响。利用Gal-3 knockdown细胞系证实SPPN可通过靶向Gal-3进而诱导细胞发生铁死亡和脂肪水解。最后,在抗肿瘤和冷冻精子保藏领域挖掘了螺旋藻多糖的潜在功能,发现它能够诱导T淋巴细胞白血病细胞系Jurkat细胞凋亡,以及通过增强抗氧化酶SOD、CAT、GSH-PX等活性,有效维持冷冻精子活力。本项目为深入螺旋藻的药理作用提供支持,为肥胖的治疗提供新思路。
基于“肠—肝轴”探讨galectin-3新型抑制剂甜菜渣果胶改善NAFLD的作用及机制
  • 批准号:
    32460231
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    32.00万元
  • 批准年份:
    2024
  • 负责人:
    薛慧婷
  • 依托单位:
国内基金
海外基金