TMAO对机体葡萄糖和脂肪代谢的调控及分子机制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81900757
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0708.糖尿病
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Type 2 diabetes has been reached as epidemics in modern society, while associated cardiovascular diseases cause death frequently, yet few drugs available for clinical treatment and prevention. Previous study revealed that knockdown of FMO3 improves hyperglycemia and atherosclerosis, associating with reduced hepatic FoxO1, one of the key transcriptional regulators involved in energy homeostasis. Our preliminary data show knockdown of FMO3 in vitro causes reduced FoxO1 protein, whereas TMAO (enzymatic product of FMO3) treatment increases FoxO1; in vivo, TMAO intervention worsens glucose intolerance, increases FoxO1 protein and its target gene levels of G6pc and Pck1. These data suggest that TMAO may regulate glucose metabolism via FoxO1. Meanwhile, we found that protein levels of SIRT1, p-AMPK, p-AKT, and p-FoxO1 are decreased after TMAO treatment. Taken together, we hypothesize that TMAO may regulate energy homeostasis via SIRT1 or AMPK mediated AKT-FoxO1 pathway. This project is designed to investigate the role of FoxO1 in mediating TMAO effects on glucose and lipid metabolism via using FoxO1 live-specific gene knockout mice; to specify the role of SIRT1 and AMPK in mediating TMAO effects on FoxO1 via using specific activators or siRNAs; finally, to detect TMAO effects on glucose and lipid metabolism via treating obese mice with FMO3 enzymatic inhibitor in vivo. Overall, we aim to clarify the effects and underlying mechanisms of FMO3/TMAO pathway in regulation of glucose and lipid metabolism, applying it as the novel molecular target for treatment of type 2 diabetes and its complications.
2型糖尿病呈广泛流行性趋势,并发的心血管疾病有高致死率,而防治药物相对缺乏。既往发现胰岛素抵抗小鼠FMO3蛋白降低后可显著改善高血糖和动脉粥样硬化,且下调糖脂代谢关键调控因子FoxO1蛋白。我们发现肝细胞FMO3沉默可降低FoxO1蛋白,而其酶活性产物TMAO则升高之;TMAO干预后小鼠糖耐量降低,肝脏FoxO1蛋白升高;我们同时发现TMAO可下调SIRT1蛋白,AMPK,AKT和FoxO1磷酸化水平。因此我们推测TMAO可能通过作用SIRT1或AMPK而影响AKT-FoxO1通路,进而调控肝脏糖脂代谢。本项目拟验证FoxO1在介导TMAO调控代谢的作用;明确SIRT1和AMPK在介导TMAO调控FoxO1方面作用;探讨FMO3酶活性抑制剂的干预对肥胖小鼠糖脂代谢影响。我们旨在研究FMO3/TMAO调控肝脏糖脂代谢的影响及其分子机制,为防治2型糖尿病及其并发症提供新的干预靶点。

结项摘要

氧化三甲胺(Trimetlylamine oxide,TMAO) 在调控代谢性疾病方面的作用引起广泛关注,但其在调控糖脂代谢紊乱的具体机制尚不清楚。本项目旨在探究TMAO调控糖脂代谢紊乱的具体分子机制:(1)首先利用白藜芦醇(Resveratrol,Res)抑制TMA生成菌以降低TMAO含量,发现Res可促进脂肪棕色化而改善肥胖小鼠糖脂代谢紊乱。此外,可以增加HUVEC细胞常氧和缺氧条件下FoxO1 (Forkhead box transcription factor O1)蛋白磷酸化及血管形成。在肢体缺血模型中,Res增加缺血骨骼肌中FoxO1磷酸化水平。另一方面,我们利用肠道菌的代谢产物GUDCA (Glycoursodeoxycholic acid) 降低Turicibacter丰度减少TMAO生成,发现GUDCA可改善ApoE-/-小鼠糖脂代谢紊乱,减少动脉粥样硬化斑块面积。通过上述实验证实TMAO对调控FoxO1蛋白改善代谢方面具有重要作用。(2)利用血管新生模型探究FoxO1介导FMO3/TMAO通路对代谢的调控作用,敲降FoxO1后HUVEC成管能力增加,但Res不再发挥作用。过表达FoxO1后,HUVEC成管能力降低,与Re共处理后可使成管能力增加。表明Res可通过调控FoxO1改善细胞代谢,提高细胞血管新生能力。(3)为探究TMAO调控 FoxO1的具体分子机制,我们在HUVEC细胞中发现AKT抑制剂干预可降低Res诱导的FoxO1磷酸化。此外,Res激活内脏脂肪中Sirt1表达,结合既往发现Res可以激活缺血骨骼肌Sirt1表达并降低FoxO1表达。据此推测TMAO 可通过AKT通路或Sirt1发挥调控 FoxO1蛋白的功能作用,进一步在肥胖小鼠中发现敲降Sirt1也可削弱Res改善代谢、促进脂肪棕色化的能力。这些研究结果为FMO3/TMAO通路调控糖脂代谢紊乱的分子机制提供了理论依据,为2型糖尿病及并发症的防治提供新的干预靶点。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
High glucose activates ERK1/2 to stabilize AP1 and increase MMP9 expression in diabetic foot ulcers
高糖激活 ERK1/2 稳定 AP1 并增加糖尿病足溃疡中 MMP9 的表达
  • DOI:
    10.1016/j.yexcr.2021.112550
  • 发表时间:
    2021-04-20
  • 期刊:
    EXPERIMENTAL CELL RESEARCH
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Lang, Jiangli;Yang, Chen;Yang, Chuan
  • 通讯作者:
    Yang, Chuan
Glycoursodeoxycholic Acid Ameliorates Atherosclerosis and Alters Gut Microbiota in Apolipoprotein E-Deficient Mice.
甘糖去氧胆酸可改善载脂蛋白 E 缺陷小鼠的动脉粥样硬化并改变肠道微生物群
  • DOI:
    10.1161/jaha.120.019820
  • 发表时间:
    2021-04-06
  • 期刊:
    Journal of the American Heart Association
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Huang K;Liu C;Peng M;Su Q;Liu R;Guo Z;Chen S;Li Z;Chang G
  • 通讯作者:
    Chang G
Resveratrol promotes white adipocytes browning and improves metabolic disorders in Sirt1-dependent manner in mice
白藜芦醇以Sirt1依赖性方式促进小鼠白色脂肪细胞褐变并改善代谢紊乱
  • DOI:
    10.1096/fj.201902222r
  • 发表时间:
    2020-03-01
  • 期刊:
    FASEB JOURNAL
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Li, Zilun;Zhang, Zili;Chen, Sifan
  • 通讯作者:
    Chen, Sifan
Resveratrol Promotes Angiogenesis in a FoxO1-Dependent Manner in Hind Limb Ischemia in Mice.
白藜芦醇以 FoxO1 依赖性方式促进小鼠后肢缺血的血管生成
  • DOI:
    10.3390/molecules26247528
  • 发表时间:
    2021-12-12
  • 期刊:
    Molecules (Basel, Switzerland)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Fan D;Liu C;Guo Z;Huang K;Peng M;Li N;Luo H;Wang T;Cen Z;Cai W;Gu L;Chen S;Li Z
  • 通讯作者:
    Li Z

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其他文献

白藜芦醇对KKAy小鼠体质量和脂肪分布的影响及机制
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    冯翔
白藜芦醇对KKAy小鼠的胰岛素敏感性影响及机制
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  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    食品科学
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  • 作者:
    孙延双;陈思凡;朱伟;郑琳;张子丽;凌文华;冯翔
  • 通讯作者:
    冯翔
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  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
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  • 作者:
    陈思凡;李江道;申运伟;刘东立;甘智华;赵志萍;耑锐;张亮
  • 通讯作者:
    张亮

其他文献

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TMAO通过CMRP-PERK通路调控肝脏糖异生的机制及转化研究
  • 批准号:
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  • 项目类别:
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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