GCK突变调控ATGL/CEPT1表达在改善糖尿病肝脏脂质代谢异常中的作用及机制研究
批准号:
82100901
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:
谢婷
依托单位:
学科分类:
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:
谢婷
中文摘要
GCK基因突变导致的青少年发病的成人型糖尿病2型(GCK-MODY)具有在高血糖情况下保持低心脑血管并发症风险的特点。我们前期临床血清脂质组学研究发现GCK-MODY患者的脂解酶ATGL/CEPT1在HDLs上的高表达促进中性脂质分解产生PCps,构成该疾病动脉粥样硬化保护特性的基础。GCK基因主要表达于血脂代谢的关键器官肝脏,但是GCK突变介导的ATGL/CEPT1表达在肝脏脂质代谢中的具体作用机制仍未完全阐明。据报道PPARα的激活与ATGL/CEPT1的表达密切相关,因此我们提出科学假说,肝脏GCK突变可以激活PPARα促进脂解酶的合成,进而改善血脂代谢和减少心血管并发症。本课题拟通过临床样本、GCK突变的肝细胞和小鼠模型,验证GCK突变对肝脏细胞脂代谢的影响,是否通过PPARα通路发挥调控作用,有助于阐明高血糖状态下心血管保护作用的分子机制,对糖尿病并发症的早防早治具有重要意义。
英文摘要
Glucokinase-maturity onset diabetes of the young (GCK-MODY) is a kind of special diabetes characterized with low occurrence (lower than T2DM patients and similar to healthy control subjects) of microvascular and macrovascular complications under prolonged hyperglycemia. In our previous study, we found that enhanced recruitment of ATGL (adipose triglyceride lipase)/CEPT1 (choline/ethanolamine phosphotransferase 1) onto HDLs and resultant increases in the production of HDL-PCps from neutral lipids such as TAGs and DAGs essentially underlie the atheroprotective profiles associated with GCK-MODY due to mutation in the GCK gene. GCK is mainly expressed in the liver closely associated with lipid metabolism, the mechanism of GCK mutation induced enhanced expression of ATGL/CEPT1 in liver lipid metabolism is not clear. It has been reported that activation of PPARα is closely related with the expression of ATGL/CEPT1. Therefore, we propose that GCK mutation in liver enhance the expression of ATGL/CEPT1 to improve the lipid metabolism and reduce vascular complications through stimulation of PPARα signaling pathway. This study is based on clinical samples, human hepatocyte and mouse model to explore whether the beneficial effect of GCK mutation on liver lipid metabolism is through PPARα stimulation. It is expected to illustrate the molecular mechanism underlie the protection of GCK-MODY patients from vascular complications despite chronic exposure to hyperglycemia, and provide new idea and target for prevention and treatment of vascular complications in diabetes.
葡萄糖激酶(GCK)基因突变导致的青少年发病的成人型糖尿病2型(GCK-MODY)具有在高血糖情况下保持低心脑血管并发症风险的特点。前期研究发现GCK-MODY患者的脂解酶ATGL/CEPT1在HDLs上的高表达促进中性脂质分解产生PCps,构成该疾病动脉粥样硬化保护特性的基础。GCK基因主要表达于血脂代谢的关键器官肝脏,但GCK突变在肝脏脂质代谢中的具体作用机制仍未阐明。本研究旨在GCK敲低的肝细胞系和GCK失活突变小鼠模型中揭示GCK失活突变对全身尤其是肝脏脂代谢的影响及分子机制。.慢病毒和siRNA分别对肝细胞系进行基因敲低获得GCK酶活力降低的细胞(GCK-KD)。对该细胞进行高脂干预发现GCK-KD可减少高脂培养基造成的脂质堆积,并降低中性脂质合成的关键酶FASN、ACC的表达,促进脂解关键酶CPT1和ATGL上调。高脂诱发的炎症因子在GCK-KD细胞中也有不同程度的下调。对GCK-KD细胞提取物进行蛋白组和代谢组研究,差异蛋白主要富集在中心碳代谢、TCA 循环, 氨基酸代谢和氧化磷酸化代谢通路中。代谢组学表明TCA循环中间产物在GCK-KD细胞中下调,GCK 部分失活降低肝细胞中的TCA循环代谢流并减少氧化压力。.用CRISPR/Cas9技术构建GCK杂合缺失突变(KO)和点突变(F195S)的小鼠模型。与WT鼠相比,突变鼠自出生起出现空腹血糖和OGTT明显升高,可模拟临床GCK-MODY2患者的轻度高血糖和葡萄糖耐受不良的情况。代谢笼实验发现KO鼠的呼吸交换率值显著低于对照组,表明KO鼠倾向以脂肪而非葡萄糖作为主要能量来源。体成分分析表明KO鼠的体脂含量低于对照组, KO和F195S鼠的iWAT和eWAT含量都显著低于对照组。肝脏组织油红O和F4/80染色表明KO鼠肝脏脂质堆积和炎症水平也显著低于对照组,进一步证明GCK失活突变改善肝脏脂质代谢和炎症水平。同时脂质组学发现KO和F195S鼠肝脏中的TG和DG含量显著低于对照小鼠,蛋白组学结果表明KO小鼠肝脏中脂滴降解相关蛋白表达下调,F195S小鼠肝脏中TCA循环关键蛋白水平下调,与细胞研究的结果一致。.上述研究结果揭示了GCK部分失活对肝脏脂质代谢尤其是减少脂滴降解以及下调TCA循环的作用,同时促进了机体对脂肪组织的动员,从而改善全身脂代谢的机制。.
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