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型糖尿病的人(T1D)经历了几种骨骼健康疾病,包括
骨矿物质密度降低(BMD)和脆弱性骨折的风险增加(即骨质疏松症)。这些
特征是糖尿病骨病(DBD)的主要临床特征。证据表明DBD
发生在T1D的早期;涉及骨形成受损;导致微体系结构
异常和骨基质质量差;并与高血糖和内源性下降相吻合
胰岛素和胰岛素样生长因子1产生。尽管许多人假设糖尿病中的骨骼缺陷
是葡萄糖失调的直接结果,我们在小鼠模型中的临床前研究,由
人类的观察性研究表明,胰岛素和胰岛素样的生产和作用损害
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人证明了
在T1D的啮齿动物模型中:1)骨形成的缺陷发生在胰岛素缺乏症的背景下; 2)接近 -
单独的血清葡萄糖的归一化不足以防止DBD。 3)胰岛素和IGF-1治疗改善
断裂性和新骨形成; 4)胰岛素和IGF-1都使用类似的下游
促进成骨细胞生成和骨形成的途径。澄清机制和信号
胰岛素和/或IGF-1调节成骨的途径;了解缺陷或障碍
每个信号传导可能有助于DBD;并描述每个人如何对治疗方法做出贡献
为了防止或治疗DBD,我们建议1)确定胰岛素和IGF-1缺陷对DBD的贡献
组织,细胞和分子水平,以及2)每种激素如何进行重叠和独立
通过特定的下游信号通路的影响,最终可能成为治疗靶标的
防止和/或反向DBD。
项目成果
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