Macrophage AMPK, Inflammation, and Atherosclerosis

巨噬细胞 AMPK、炎症和动脉粥样硬化

基本信息

  • 批准号:
    8236575
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 15.77万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2011
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2011-12-01 至 2012-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): AMP-activated protein kinase (AMPK) is an evolutionally conserved cellular energy sensor that regulates metabolic pathways in lipid, cholesterol and glucose metabolism. We have reported that macrophage AMPK protects against lipid-induced inflammation and insulin resistance in vitro. In addition, activating AMPK by 5- aminoimidazole-4-carboxamide-1-2-4-ribofuranoside (AICAR) in ApoE-/- mice alleviates atherosclerosis burden. However, the pleiotropic functions of AMPK make it difficult to determine specifically the role of macrophage AMPK in the pathogenesis of inflammation-associated metabolic disorders, including atherosclerosis and insulin resistance. In this proposal, transgenic mice with macrophage-specific over- expression of dominant negative or constitutively active 11AMPK (DN11 and CA11, respectively), and macrophage-specific 11MAPK knockout (MAKO) mice will be used to study the role of macrophage AMPK in these metabolic disorders. We find that macrophages from CA11 mice have significantly lower lipid- and cholesterol-induced ER stress, inflammation and apoptosis, which is associated with up-regulation of genes involved in fatty acid oxidation and cholesterol efflux. We hypothesize that macrophage AMPK regulates macrophage lipid and cholesterol homeostasis by promoting fatty oxidation and cholesterol efflux, thereby preventing lipid- and cholesterol-induced ER stress, inflammation and apoptosis. This may contribute to macrophage AMPK's protective effects against atherosclerosis and insulin resistance. Specific aim 1 will determine mechanisms by which macrophage AMPK prevents lipid- and cholesterol-induced ER stress, inflammation and apoptosis using macrophages from CA11, DN11 and MAKO mice. We will determine: 1) whether AMPK regulates macrophage lipid and cholesterol homeostasis by promoting cholesterol efflux and fatty acid oxidation, and 2) whether these pathways are necessary in mediating AMPK's suppression of lipid- and cholesterol-induced ER stress, inflammation and apoptosis. Specific aim 2 will determine the protective effects of macrophage AMPK against atherosclerosis using CA11, DN11 and MAKO mice crossed with low density lipoprotein receptor knockout mice. We will determine: 1) plasma lipoprotein phenotype, 2) in vivo reverse cholesterol transport from macrophages, 3) atherosclerosis extent, 4) macrophage number, lipid content, ER stress, inflammation and apoptosis in atherosclerotic lesions, and 5) kinetics of macrophage accumulation, ER stress, inflammation and apoptosis development in early and late atherosclerotic lesions in these mice fed an atherogenic diet. Specific aim 3 will determine the protective effects of macrophage AMPK against insulin resistance using CA11, DN11 and MAKO mice. The insulin sensitivity and adipose tissue macrophage infiltration, ER stress and inflammation will be determined in these mice on a high fat diet. Completing these studies will greatly improve our knowledge on the role of macrophage AMPK in the protection against inflammation-associated metabolic disorders, including atherosclerosis and insulin resistance. PUBLIC HEALTH RELEVANCE: The goal of this project is to understand AMPK as a key signaling molecule linking cellular nutrient metabolism to inflammatory responses and to identify mechanisms mediating the protective effects of macrophage AMPK against both atherosclerosis and insulin resistance through suppression of lipid-mediated macrophage endoplasmic reticulum stress, inflammation and apoptosis.
描述(由申请人提供):AMP 激活蛋白激酶(AMPK)是一种进化保守的细胞能量传感器,调节脂质、胆固醇和葡萄糖代谢的代谢途径。我们已经报道,巨噬细胞 AMPK 在体外可防止脂质诱导的炎症和胰岛素抵抗。此外,在 ApoE-/- 小鼠中,通过 5- 氨基咪唑-4-甲酰胺-1-2-4-呋喃核苷 (AICAR) 激活 AMPK 可减轻动脉粥样硬化负担。然而,AMPK 的多效性功能使得很难具体确定巨噬细胞 AMPK 在炎症相关代谢性疾病(包括动脉粥样硬化和胰岛素抵抗)发病机制中的作用。在本提案中,巨噬细胞特异性过度表达显性失活或组成型活性 11AMPK(分别为 DN11 和 CA11)的转基因小鼠和巨噬细胞特异性 11MAPK 敲除 (MAKO) 小鼠将用于研究巨噬细胞 AMPK 在这些疾病中的作用。代谢紊乱。我们发现 CA11 小鼠的巨噬细胞显着降低脂质和胆固醇诱导的内质网应激、炎症和细胞凋亡,这与脂肪酸氧化和胆固醇流出相关基因的上调有关。我们假设巨噬细胞 AMPK 通过促进脂肪氧化和胆固醇外流来调节巨噬细胞脂质和胆固醇稳态,从而防止脂质和胆固醇诱导的内质网应激、炎症和细胞凋亡。这可能有助于巨噬细胞 AMPK 对动脉粥样硬化和胰岛素抵抗的保护作用。具体目标 1 将确定巨噬细胞 AMPK 使用来自 CA11、DN11 和 MAKO 小鼠的巨噬细胞预防脂质和胆固醇诱导的 ER 应激、炎症和细胞凋亡的机制。我们将确定:1)AMPK是否通过促进胆固醇外流和脂肪酸氧化来调节巨噬细胞脂质和胆固醇稳态,2)这些途径是否是介导AMPK抑制脂质和胆固醇诱导的内质网应激、炎症和细胞凋亡所必需的。具体目标2将使用CA11、DN11和MAKO小鼠与低密度脂蛋白受体敲除小鼠杂交来确定巨噬细胞AMPK对动脉粥样硬化的保护作用。我们将确定:1) 血浆脂蛋白表型,2) 体内逆转巨噬细胞胆固醇转运,3) 动脉粥样硬化程度,4) 动脉粥样硬化病变中的巨噬细胞数量、脂质含量、内质网应激、炎症和细胞凋亡,以及 5) 巨噬细胞积累的动力学在这些喂食致动脉粥样硬化饮食的小鼠中,早期和晚期动脉粥样硬化病变中内质网应激、炎症和细胞凋亡的发展。具体目标 3 将使用 CA11、DN11 和 MAKO 小鼠确定巨噬细胞 AMPK 对胰岛素抵抗的保护作用。将测定这些高脂肪饮食小鼠的胰岛素敏感性、脂肪组织巨噬细胞浸润、内质网应激和炎症。完成这些研究将极大地提高我们对巨噬细胞 AMPK 在预防炎症相关代谢紊乱(包括动脉粥样硬化和胰岛素抵抗)中的作用的认识。 公共健康相关性:该项目的目标是了解 AMPK 作为连接细胞营养代谢与炎症反应的关键信号分子,并确定通过抑制脂质介导的巨噬细胞内质,介导巨噬细胞 AMPK 对动脉粥样硬化和胰岛素抵抗的保护作用的机制。网状应激、炎症和细胞凋亡。

项目成果

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