Role of the hepatic GABA shunt in insulin resistance and hyperinsulinemia
肝 GABA 分流在胰岛素抵抗和高胰岛素血症中的作用
基本信息
- 批准号:10597227
- 负责人:
- 金额:$ 38.38万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2022
- 资助国家:美国
- 起止时间:2022-04-01 至 2027-03-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:4-Aminobutyrate aminotransferaseAcuteAffectBeta CellCell membraneCentral Nervous SystemCeramidesChronicClinicalClinical DataClinical TrialsCommunicationDataData SetDiglyceridesDiseaseDoseEnzymesEquilibriumFailureGABA transporterGlucoseGlucose ClampGlutamate DecarboxylaseHepaticHepatocyteHumanHyperinsulinismIn VitroIncidenceInsulinInsulin ResistanceKnock-outLinkLipidsLiverMediatingModelingMusNADHNerveNeurotransmittersNon-Insulin-Dependent Diabetes MellitusObese MiceObesityOxidoreductasePancreasPlayPreparationProductionReactionResearchResearch PersonnelRoleSamplingSerumSeveritiesShunt DeviceSignal TransductionSignaling MoleculeSkeletal MuscleSliceSuccinatesTherapeuticThinnessValidationafferent nerveblood glucose regulationdiet-induced obesitygain of functiongamma-Aminobutyric Acidglucose disposalglycemic controlimprovedin vivoinsulin sensitivityknock-downloss of functionmRNA Expressionnew therapeutic targetnon-alcoholic fatty liver diseasenoveloverexpressionresponsereuptaketranslational impacttranslational potential
项目摘要
Abstract: The severity and incidence of T2DM is directly related to hepatic lipid concentration. Even before β-
cell failure ensues, the severity of non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) is positively associated with
hyperinsulinemia and insulin resistance. The hepatic vagal nerve plays a key role in glucose homeostasis
affecting both pancreatic insulin release and insulin sensitivity. Acutely eliminating hepatic afferent signaling
stimulates insulin release and decreases skeletal muscle glucose clearance, simultaneously resulting in
hyperinsulinemia and insulin resistance. Conversely, acutely stimulating the hepatic afferent nerve inhibits insulin
release and improves glucose clearance. Until recently there was no evidence for a hepatokine that signaled to
the vagal nerve to alter glucose homeostasis. We have established that hepatic lipid accumulation dose-
dependently increases hepatic production and release of γ-aminobutyric acid (GABA), an inhibitory
neurotransmitter. Our data proposes that hepatocyte produced GABA stimulates insulin release and decrease
skeletal muscle glucose clearance by altering activity of the hepatic vagal nerve. To establish therapeutic
potential, we have shown that liver GABA transaminase knockdown decreases liver GABA release, restoring
insulin sensitivity and normo-insulinemia in diet-induced obese mice. Through clinical trials, we have highlighted
the translational impact of potentially targeting hepatic GABA signaling. In clinical samples, we have shown that
hepatic GABA-transaminase mRNA expression is positively correlated with serum insulin and HOMA-IR. In
these same clinical samples, we have shown that glucose disposal during a hyperinsulinemic euglycemic clamp
is positively associated with mRNA expression of GABA re-uptake transporters and negatively associated with
mRNA expression of GABA exporters. We propose 3 Aims focused on our central hypothesis that GABA is a
hepatokine that can help explain the link between hepatic lipid accumulation and hyperinsulinemia and insulin
resistance in obesity.
Aim 1: Assess how obesity, lipids, diacylglycerol, ceramides, and downstream signaling affect direction
of flux through the GABA shunt and transport of GABA across the plasma membrane.
Aim 2: Assess the glucoregulatory response to exacerbating hepatic GABA production in lean mice or
limiting hepatic GABA production in obese mice.
Aim 3: Assess the glucoregulatory response to knockout (loss) and adenoviral induced overexpression
(gain) of hepatic GABA transporters in lean and diet-induced obese mice.
Impact: Validation of GABA as a novel hepatokine that affects serum insulin and insulin sensitivity in obesity
will provide new therapeutic targets to treat this disease.
摘要:T2DM 的严重程度和发病率与肝脂质浓度直接相关,甚至在 β- 之前也是如此。
随着细胞衰竭的发生,非酒精性脂肪肝病 (NAFLD) 的严重程度与
高胰岛素血症和胰岛素抵抗肝迷走神经在葡萄糖稳态中起着关键作用。
影响胰腺胰岛素释放和胰岛素敏感性。
刺激胰岛素释放并降低骨骼肌葡萄糖清除率,同时导致
高胰岛素血症和胰岛素抵抗在线,急性刺激肝传入神经抑制胰岛素。
释放并改善葡萄糖清除率,直到最近还没有证据表明肝因子可以发出信号。
我们已经确定肝脏脂质积累剂量-迷走神经改变葡萄糖稳态。
依赖性地增加肝脏产生和释放γ-氨基丁酸(GABA),γ-氨基丁酸是一种抑制性物质
我们的数据表明,肝细胞产生的 GABA 会刺激胰岛素释放并减少胰岛素分泌。
通过改变肝迷走神经的活动来降低骨骼肌葡萄糖清除率以建立治疗方法。
潜力,我们已经证明肝脏 GABA 转氨酶敲低会减少肝脏 GABA 的释放,恢复
通过临床试验,我们强调了饮食诱导的肥胖小鼠的胰岛素敏感性和正常胰岛素血症。
在临床样本中,我们已经证明了潜在靶向肝脏 GABA 信号传导的翻译影响。
肝脏GABA转氨酶mRNA表达与血清胰岛素和HOMA-IR呈正相关。
这些相同的临床样本,我们已经表明,高胰岛素正常血糖钳夹期间的葡萄糖处理
与 GABA 再摄取转运蛋白的 mRNA 表达呈正相关,与
GABA 输出蛋白的 mRNA 表达我们提出了 3 个目标,重点关注我们的中心假设,即 GABA 是一种
肝因子有助于解释肝脏脂质积累与高胰岛素血症和胰岛素之间的联系
肥胖的抵抗力。
目标 1:评估肥胖、脂质、二酰甘油、神经酰胺和下游信号如何影响方向
通过 GABA 分流的通量和 GABA 跨质膜的运输。
目标 2:评估瘦小鼠或小鼠中肝脏 GABA 生成加剧的葡萄糖调节反应。
限制肥胖小鼠肝脏 GABA 的产生。
目标 3:评估对基因敲除(丢失)和腺病毒诱导的过度表达的葡萄糖调节反应
瘦小鼠和饮食诱导的肥胖小鼠中肝脏 GABA 转运蛋白的(增益)。
影响:验证 GABA 作为一种影响肥胖患者血清胰岛素和胰岛素敏感性的新型肝因子
将为治疗该疾病提供新的治疗靶点。
项目成果
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