Systems-based approaches for investigating tissue communication during exercise
用于研究运动期间组织通讯的基于系统的方法
基本信息
- 批准号:10264084
- 负责人:
- 金额:$ 35.45万
- 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:2020-09-30 至 2023-05-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AcuteAdipose tissueAnimalsAreaBayesian AnalysisBioinformaticsCardiacChronicChronic DiseaseCollaborationsCommunicationCommunitiesComplexDataData SetDevelopmentDiseaseEndocrineExerciseExercise PhysiologyFatty acid glycerol estersFemaleGenerationsGeneticHealthHomeostasisHumanHybridsIn VitroInbred MouseInbred Strains MiceInbreedingIndividualInformaticsInsulin ResistanceInterventionLiverMetabolicMetabolic dysfunctionMetabolismMolecularMolecular BiologyMouse StrainsMusMyocardiumNon-Insulin-Dependent Diabetes MellitusPathway interactionsPhysical activityPhysiologicalPlasmaProductivityProteomeProteomicsPublicationsPublishingRattusRecombinantsRefractoryResearchResearch PersonnelResourcesRodentSamplingScientistSkeletal MuscleSystemTissue BanksTissuesTrainingTransducersUniversitiesValidationVariantWorkadvanced systembasebiobankdata hubdata repositorydata resourceendurance exerciseexercise trainingexperiencehuman datahuman subjectin vivomalemetabolomicsmultiple omicsnew therapeutic targetnext generationnovelpreventresponsesexskeletaltissue resourcetooltraittranscriptomicsvalidation studies
项目摘要
ABSTRACT
Daily physical activity is a known intervention to prevent or ameliorate complications associated with
metabolic-related diseases. However, the mechanisms underlying metabolic adaptations to chronic exercise
training remain inadequately understood. Moreover, human studies show a broad range of exercise
adaptation with some individuals refractory to specific metabolic improvements associated with training.
Since conventional animal studies have focused primarily on few rodent strains, in the current application
we will interrogate exercise training adaptations in ~100 diverse male and female strains of inbred mice
known as the UCLA Hybrid Mouse Diversity Panel (HMDP), and integrate these data with existing MoTrPAC
data repositories at the Bioinformatics Center (BIC), Stanford University. In Aim 1 we will determine the
regulatory loci controlling exercise metabolism and integrate several “omics” platforms (transcriptomics,
proteomics, metabolomics) using Bayesian analyses and Mergeomics to identify regulatory networks and
key driver nodes underlying exercise training in mice and validate these findings with publicly available data
from the MoTrPAC consortium studies of exercise training in rats and humans. In Aim 2 we will use
Quantitative Endocrine Network Interaction Estimation (QENIE) to functionally annotate novel inter-tissue
communication circuits (between cardiac and skeletal muscle, and liver, and fat) that are critical for
endurance exercise adaptation. Our findings provided herein show remarkable, sex-specific tissue crosstalk
that occurs to maintain metabolic homeostasis and in response to exercise. We will construct
communication networks between the four tissues in mouse and validate these against the plasma
proteome of human and rat (provided by the MoTrPAC consortium BIC) similar to multi-species validation
studies published previously by our group (PMCID6399495, 5935137). Moreover, we will also perform
molecular validation studies confirming exercise-stimulated changes in novel circulating factors, and
determine functionality of these communication networks using conventional loss and gain of expression
approaches. Our findings will be of strong scientific impact as we will identify novel exercise-induced
regulatory nodes and key driver pathways underlying improvements in metabolism, determine novel
exercise driven endocrine interactions, and generate a mouse sample biobank and data repository that will
be integrated into the MoTrPAC data hub for novel hypothesis generation by the entire research community.
抽象的
日常身体活动是预防或改善与以下疾病相关的并发症的已知干预措施
然而,慢性运动的代谢适应机制。
此外,人类研究表明锻炼的范围很广。
适应一些难以适应与训练相关的特定代谢改善的个体。
由于传统的动物研究主要集中在少数啮齿动物品系上,因此在当前的应用中
我们将研究约 100 种不同的雄性和雌性近交系小鼠的运动训练适应性
称为 UCLA 混合小鼠多样性面板 (HMDP),并将这些数据与现有的 MoTrPAC 集成
斯坦福大学生物信息学中心 (BIC) 的数据存储库 在目标 1 中,我们将确定
控制运动代谢和整合多个“组学”平台(转录组学、
蛋白质组学、代谢组学)使用贝叶斯分析和合并组学来识别调控网络和
小鼠运动训练的关键驱动节点,并用公开数据验证这些发现
来自 MoTrPAC 联盟对大鼠和人类运动训练的研究,我们将在目标 2 中使用。
定量内分泌网络相互作用估计(QENIE)对新组织间的功能进行注释
通讯回路(心脏和骨骼肌之间、肝脏和脂肪之间)对于维持生命至关重要
我们在此提供的研究结果显示了耐力、性别特异性组织串扰。
我们将构建维持代谢稳态和对运动的反应。
小鼠四个组织之间的通信网络,并针对血浆验证这些网络
人类和大鼠的蛋白质组(由 MoTrPAC 联盟 BIC 提供)类似于多物种验证
我们小组之前发表的研究(PMCID6399495,5935137)此外,我们还将进行。
分子验证研究证实了运动刺激的新型循环因子的变化,以及
使用传统的表达损失和增益来确定这些通信网络的功能
我们的研究结果将具有强大的科学影响,因为我们将确定新的运动诱发方法。
调节节点和关键途径驱动新陈代谢的根本改善,确定新的
运动驱动的内分泌相互作用,并生成小鼠样本生物库和数据存储库,
集成到 MoTrPAC 数据中心,以便整个研究界生成新的假设。
项目成果
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