Alpha7 Nicotinic Acetylcholine Receptor Regulation of Glucagon-Like Peptide-1 Incretin Hormone Action.

Alpha7 烟碱乙酰胆碱受体对胰高血糖素样肽-1 肠促胰岛素激素作用的调节。

基本信息

  • 批准号:
    10570210
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 40.55万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-04-14 至 2025-01-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

The overall goal of this project is to establish the systems physiology of glucoregulation in which alpha 7 nicotinic acetylcholine receptors (α7nAChR) regulate the incretin hormone action of Glucagon-Like Peptide-1 (GLP-1). This project may reveal novel features of glucoregulation that are of relevance to our understanding of type 2 diabetes mellitus (T2DM) since we find that the α7nAChR agonist GTS-21 stimulates intestinal GLP-1 secretion, raises circulating levels of GLP-1, and improves glucose tolerance in mice. Thus, we propose a novel and important role for the α7nAChR in the control of glucose homeostasis by virtue of its ability to exert inter-organ control over GLP-1 secretion and GLP-1 action. To test this Hypothesis, our aims are as follows: Aim 1: We will use Cre/lox technology in combination with gene knockout or knock-in technology to determine how α7nAChR agonists lower levels of blood glucose in healthy mice or db/db and ob/ob mouse models of diabetes. A first goal is to evaluate baseline alterations of glucoregulation in tissue-specific α7nAChR knockout mice, while also assessing how α7nAChR agonist action is modified. A second goal is to identify which cell types express the GLP-1 receptor (GLP-1R) that mediates glucoregulatory actions of α7nAChR agonists. Four possibilities exist: 1) when mice are administered GTS-21 in combination with a DPP-4 inhibitor, the concentration of GLP-1 in the blood will reach high levels so that GLP-1 will act at the pancreatic β-cell GLP-1R to enhance insulin secretion, or 2) GLP-1 released from L-cells in response to GTS-21 might exert a local effect in the intestinal wall to initiate neural reflexes that stimulate insulin secretion, or 3) GTS-21 might act in the hindbrain nucleus tractus solitarius to stimulate GLP-1 release so that glucose homeostasis is improved, or 4) GTS-21 might stimulate GLP-1 release from pancreatic α-cells so that intra-islet GLP-1 will exert a paracrine hormone action at the β-cell GLP-1R. Aim 2: We will perform in vitro studies to test if GTS-21 acts exclusively at L-cells, or if it also acts at other types of enteroendocrine cells that may express the α7nAChR. For example, GTS-21 might lower levels of blood glucose by stimulating the release of GIP from K-cells so that GIP will then act at the β-cell GIP receptor to stimulate insulin secretion. Potentially, this action of GIP will be enhanced by a DPP-4 inhibitor. Since Peptide YY (PYY) is co-secreted with GLP-1 from L-cells, we may find that its release is also stimulated by GTS-21. This would be significant because PYY is important to the suppression of food intake in obesity-related T2DM. Finally, we will test for actions of GTS-21 to stimulate GLP-1 biosynthesis in L-cells and pancreatic α-cells. This possibility exists because we find that GTS-21 upregulates expression of a prohormone convertase (PC1/3) that liberates GLP-1 from proglucagon, while also upregulating expression of GPR119, a GPCR that stimulates glucagon gene transcription. It will be especially interesting to determine if the α7nAChR in pancreatic islets regulates coordinate expression of PC1/3 and GPR119 so that α-cells acquire the ability to secret GLP-1 under conditions of T2DM. Summary: Our long-term goal is to establish the systems physiology of glucoregulation under α7nAChR control.
该项目的总体目标是建立葡萄糖调节的系统生理学,其中α7烟碱乙酰胆碱受体(α7nAChR)调节胰高血糖素样肽-1(GLP-1)的肠促胰岛素激素作用该项目可能揭示葡萄糖调节的新特征。这与我们对 2 型糖尿病 (T2DM) 的理解相关,因为我们发现 α7nAChR 激动剂GTS-21 刺激肠道 GLP-1 分泌,提高 GLP-1 的循环水平,并改善小鼠的葡萄糖耐量。因此,我们提出 α7nAChR 凭借其发挥作用的能力在控制葡萄糖稳态中发挥新的重要作用。器官间对 GLP-1 分泌和 GLP-1 作用的控制 为了检验这个假设,我们的目标如下: 目标 1:我们将使用 Cre/lox 技术与基因敲除或基因敲除相结合。第一个目标是评估组织特异性 α7nAChR 敲除小鼠中葡萄糖调节的基线变化,同时评估 α7nAChR 激动剂作用如何改变。第二个目标是确定哪些细胞类型表达介导的 GLP-1 受体 (GLP-1R)。葡萄糖调节作用α7nAChR 激动剂存在四种可能性:1) 当小鼠给予 GTS-21 与 DPP-4 抑制剂组合时,血液中 GLP-1 的浓度将达到高水平,从而使 GLP-1 作用于胰腺 β-。细胞 GLP-1R 来增强胰岛素分泌,或 2) L 细胞响应 GTS-21 释放的 GLP-1 可能在肠壁中发挥局部作用,启动刺激胰岛素的神经反射分泌,或 3) GTS-21 可能在后脑孤束核中作用,刺激 GLP-1 释放,从而改善葡萄糖稳态,或 4) GTS-21 可能刺激胰腺 α 细胞释放 GLP-1,从而胰岛 GLP-1 将在 β 细胞 GLP-1R 上发挥旁分泌激素作用 目标 2:我们将进行体外研究以测试 GTS-21 是否专门起作用。例如,GTS-21 可能通过刺激 K 细胞释放 GIP 来降低血糖水平,从而使 GIP 发挥作用。由于肽 YY (PYY) 与 β 细胞 GIP 受体共同分泌,因此 GIP 的这种作用可能会被 DPP-4 抑制剂增强。 L 细胞中的 GLP-1,我们可能会发现 GTS-21 也会刺激其释放,这很重要,因为 PYY 对于抑制肥胖相关的 T2DM 的食物摄入很重要。 GTS-21 刺激 L 细胞和胰腺 α 细胞中的 GLP-1 生物合成,因为我们发现 GTS-21 上调激素原转化酶的表达。 (PC1/3) 从胰高血糖素原中释放 GLP-1,同时上调 GPR119(一种刺激胰高血糖素基因转录的 GPCR)的表达。确定胰岛中的 α7nAChR 是否调节 PC1/3 和 GPR119 的协调表达将特别有趣。使α细胞获得在T2DM条件下分泌GLP-1的能力 摘要:我们的长期目标是建立T2DM的系统生理学。 α7nAChR 控制下的葡萄糖调节。

项目成果

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Roux-en-Y gastric bypass alters intestinal glucose transport in the obese Zucker rat.
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