Origins of Skeletal Fragility in Type 1 Diabetes
1 型糖尿病骨骼脆弱的起源
基本信息
- 批准号:10733855
- 负责人:
- 金额:$ 52.35万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2023
- 资助国家:美国
- 起止时间:2023-07-25 至 2027-04-30
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:AblationAffectArchitectureBone DensityBone MatrixCharacteristicsClinicalCritical PathwaysDevelopmentDiabetes MellitusEffectivenessEventEvolutionExposure toFOXO1A geneFractureGlucoseHealthHomologous GeneHormonesHumanHyperglycemiaImpairmentInsulinInsulin Signaling PathwayInsulin deficiencyInsulin-Dependent Diabetes MellitusInsulin-Like Growth Factor IInsulin-Like-Growth Factor I ReceptorInterventionKnockout MiceLaboratoriesLigandsMapsMolecularMusObservational StudyOsteoblastsOsteogenesisOsteoporosisPI3 genePathway interactionsPersonal SatisfactionPersonsPredispositionPreventionProductionProto-Oncogene Proteins c-aktResistanceRiskRodent ModelSerumSignal PathwaySignal TransductionTherapeuticTissuesbonebone healthbone strengthdiabeticdiabetic bone diseaseexperiencefragility fractureimprovedinhibitormechanical propertiesmouse modelosteoprogenitor cellpharmacologicpreclinical studypreventreceptorresponseskeletalskeletal disordertherapeutic targettranscriptomics
项目摘要
Humans with type 1 diabetes mellitus (T1D) experience several disorders of skeletal health, including
decreased bone mineral density (BMD) and increased risk for fragility fractures (i.e., osteoporosis). These
features are the primary clinical characteristics of diabetic bone disease (DBD). Evidence suggests that DBD
occurs early in the progression of T1D; involves impaired bone formation; results in micro-architectural
abnormalities and poor bone matrix quality; and coincides with hyperglycemia and a decline in endogenous
insulin and insulin-like growth factor-1 production. While many have postulated that skeletal deficits in diabetes
occur as a direct result of glucose dysregulation, our pre-clinical studies in mouse models, supported by
observational studies in humans, show that impairment in the production and action of insulin and insulin-like
growth factor-1 (IGF-1) may be root causes of DBD. Specifically, our laboratory and others have demonstrated
that in rodent models of T1D: 1) deficits in bone formation occur in the context of insulin-deficiency; 2) near-
normalization of serum glucose alone is not sufficient to prevent DBD; 3) insulin and IGF-1 therapy improve
fracture resistance and new bone formation; and 4) both insulin and IGF-1 utilize similar down-stream
pathways to promote osteoblastogenesis and bone formation. To clarify the mechanisms and signaling
pathways by which insulin and/or IGF-1 modulate osteogenesis; to understand how deficiencies or impaired
signaling of each may contribute to DBD; and to delineate how each may contribute to therapeutic approaches
to prevent or treat DBD, we propose to 1) determine how insulin and IGF-1 deficiencies contribute to DBD at
the tissue, cellular, and molecular level, and 2) how each hormone may perform overlapping and independent
effects through specific downstream signaling pathways that may ultimately become therapeutic targets for
preventing and/or reversing DBD.
患有 1 型糖尿病 (T1D) 的人会出现多种骨骼健康疾病,包括
骨矿物质密度(BMD)降低,脆性骨折(即骨质疏松症)的风险增加。这些
特征是糖尿病骨病(DBD)的主要临床特征。有证据表明 DBD
发生在 T1D 进展早期;涉及骨形成受损;微架构的结果
异常和骨基质质量差;并且与高血糖和内源性下降同时发生
胰岛素和胰岛素样生长因子-1 的产生。尽管许多人认为糖尿病患者的骨骼缺陷
作为葡萄糖失调的直接结果而发生,我们在小鼠模型中进行的临床前研究得到了支持
对人类的观察性研究表明,胰岛素和胰岛素样物质的产生和作用受损
生长因子-1 (IGF-1) 可能是 DBD 的根本原因。具体来说,我们的实验室和其他实验室已经证明
在 T1D 啮齿动物模型中:1) 骨形成缺陷发生在胰岛素缺乏的情况下; 2) 近-
仅使血糖正常化不足以预防 DBD; 3) 胰岛素和IGF-1治疗改善
抗骨折能力和新骨形成; 4) 胰岛素和 IGF-1 都利用相似的下游
促进成骨细胞生成和骨形成的途径。阐明机制和信号
胰岛素和/或 IGF-1 调节成骨的途径;了解缺陷或受损的情况
每个信号都可能有助于 DBD;并描述每种方法如何对治疗方法做出贡献
为了预防或治疗 DBD,我们建议 1) 确定胰岛素和 IGF-1 缺乏如何导致 DBD
组织、细胞和分子水平,以及 2) 每种激素如何重叠和独立发挥作用
通过特定下游信号通路产生的影响最终可能成为治疗靶点
预防和/或逆转 DBD。
项目成果
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