β2-AR激动剂福莫特罗调控BCKDC改善恶病质骨骼肌萎缩的作用机制研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:81503155
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:17.9万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:H3511.临床药理
- 结题年份:2018
- 批准年份:2015
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2016-01-01 至2018-12-31
- 项目参与者:郭澄; 万丽丽; 李婕; 孙习鹏; 傅瑶; 卢进; 干润;
- 关键词:
项目摘要
Cachexia is a multifactorial metabolic syndrome characterized by ongoing loss of body weight and lean body mass. It is common in chronic wasting disease, such as cancer. However, the mechanism is still controversial. It is known that the preserve of skeletal muscle mass is helpful for the prognosis and outcome of cancer cahceixa. The intervention of skeletal muscle atrophy is the main target for the treatment of cachexia. Our previous study showed that β2-adrenoceptor (β2-AR) agonist fomrmoterol could prevent the wasting of skeletal muscle and alleviate the loss of body weight. Moreover, the preliminary experiments showed formoterol treatment could regulate the metabolism of branched chain amino acid, thus resulting in the accumulation of α-ketoisocaproate, which was the substrate of enzyme BCKDC. It is known that branched chain amino acid are essential for the synthesis of protein and they can promote the synthesis of muscle protein. So we proposed the hypothesis that BCKDC is a potential target for the treatment of muscle waste in cachexia, and β2-AR agonist formoterol can regulate the activity of BCKDC and alleviate the syndrome of cancer cachexia. To state the metabolic mechanism of branched chain amino acid, stable isotope 13C was employed to trace the dynamic changes of leucine metabolism. The activity of BCKDC was measured using enzyme kinetics method. What is more, to evaluate the effect of BCKDC in the muscle wasting of cachexia in vitro and in vivo, the activity of BCKDC was suppressed by the method of gene disruptions or addition of key inhibitors. The present research will not only reveal the novel metabolic mechanism of muscle atrophy in cancer cachexia, but also provide a new approach for the potential drug treatment of muscle wasting.
恶病质是恶性肿瘤等疾病伴发的以进行性体重减轻为特征的多因素综合征,研究表明改善骨骼肌萎缩有利于其预后。β2肾上腺能受体(β2-AR)激动剂能促进骨骼肌蛋白合成,我们研究也证明福莫特罗能改善模型动物骨骼肌萎缩和体重减轻,但机制不明;体外预实验发现其能调控支链氨基酸代谢并导致支链α酮酸脱氢酶复合物(BCKDC)上游代谢产物α-酮异己酸的积累。BCKDC是亮氨酸代谢的限速酶,能调控骨骼肌蛋白质代谢。因此我们提出假说:BCKDC是干预骨骼肌萎缩的潜在靶点,福莫特罗可能通过调控BCKDC改善骨骼肌萎缩和恶病质预后。本课题拟采用稳定同位素示踪技术动态分析亮氨酸代谢改变,以酶动力学方法测定BCKDC活性,结合分子抑制剂和基因转染等手段研究BCKDC对骨骼肌萎缩的意义,通过体内外实验探索福莫特罗的作用机制和代谢靶点。本研究一方面可揭示骨骼肌萎缩的关键限制性因素;另一方面有助于为恶病质的防治研究提供新思路。
结项摘要
恶病质是恶性肿瘤等疾病伴发的蛋白质分解代谢增加,合成代谢不足,导致严重体重下降和肌肉丢失为特征的多因素综合征。但传统促进骨骼肌蛋白合成的药物由于广泛的药理活性和容易产生心肌肥大副作用而不能用于临床。支链氨基酸不仅是肌蛋白的重要构成成分,而且对蛋白质合成具有重要意义。我们分析肌组织中支链氨基酸浓度变化:难治性恶病质阶段支链氨基酸浓度下降,而恶病质早期和典型恶病质期,支链氨基酸浓度升高。稳定同位素示踪发现肌萎缩伴随特异性的α-酮异己酸信号峰强度减弱。α-酮异己酸是BCKDC的上游代谢物,提示肌萎缩表现为BCKDC功能增强。进一步实验发现:①BCKDE1A的干扰会抑制C2C12成肌细胞分化为多核肌小管;②以腺病毒干扰BCKDK表达时,多核肌小管MyHC、MyoD和Myogeinin的表达明显减少;③在CT26模型小鼠的腓肠肌组织局部注射干扰BCKDK表达的腺病毒14天后,腓肠肌质量减轻,腓肠肌局部肌纤维萎缩。这些研究结果提示BCKDK可通过调控BCKDC活性而负向影响骨骼肌纤维蛋白合成。BCKDK是丝氨酸激酶,我们研究BCKDK对恶病质骨骼肌萎缩的影响发现:采用BT2抑制BCKDK时,BCKDE1A磷酸化程度升高,肌蛋白构成性成分Myogeinin 和MyHC表达下降。福莫特罗改善恶病质骨骼肌萎缩是因为增强BCKDK而抑制BCKDE1A表达,促进骨骼肌蛋白合成,抑制蛋白降解。这些研究提示福莫特罗通过BCKDK/BCKDC抑制支链氨基酸分解代谢促进骨骼肌蛋白合成。
项目成果
期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(3)
专利数量(1)
Selumetinib Attenuates Skeletal Muscle Wasting in Murine Cachexia Model through ERK Inhibition and AKT Activation
Selumetinib 通过 ERK 抑制和 AKT 激活减轻小鼠恶病质模型中的骨骼肌消耗
- DOI:10.1158/1535-7163.mct-16-0324
- 发表时间:2017
- 期刊:MOLECULAR CANCER THERAPEUTICS
- 影响因子:5.7
- 作者:Quan-Jun Yang;Yan Huo;Yong-Long Han;Li-Li Wan;Jie Li;Jin-Lu Huang;Jin Lu;Peng-Guo Chen;Run Gan;Cheng Guo
- 通讯作者:Cheng Guo
Distinct Metabolic Profile of Inhaled Budesonide and Salbutamol in Asthmatic Children during Acute Exacerbation
哮喘儿童急性加重期间吸入布地奈德和沙丁胺醇的独特代谢特征
- DOI:10.1111/bcpt.12686
- 发表时间:2017
- 期刊:BASIC & CLINICAL PHARMACOLOGY & TOXICOLOGY
- 影响因子:3.1
- 作者:Yang Quan-Jun;Zhang Jian-Ping;Zhang Jian-Hua;Han Yong-Long;Xin Bo;Zhang Jing-Xian;Dai Bona;Zhang Yuan;Guo Cheng
- 通讯作者:Guo Cheng
Integrated analysis of serum and intact muscle metabonomics identify metabolic profiles of cancer cachexia in a dynamic mouse model
血清和完整肌肉代谢组学的综合分析确定动态小鼠模型中癌症恶病质的代谢特征
- DOI:10.1039/c5ra19004e
- 发表时间:2015
- 期刊:RSC Advances
- 影响因子:3.9
- 作者:Yang QuanJun;Yang GenJin;Wan LiLi;Huo Yan;Han YongLong;Lu Jin;Li Jie;Huang JinLu;Guo Cheng
- 通讯作者:Guo Cheng
Nilotinib reverses ABCB1/P-glycoprotein-mediated multidrug resistance but increases cardiotoxicity of doxorubicin in a MDR xenograft model
尼罗替尼可逆转 ABCB1/P-糖蛋白介导的多药耐药性,但会增加多柔比星在 MDR 异种移植模型中的心脏毒性
- DOI:10.1016/j.toxlet.2016.07.710
- 发表时间:2016
- 期刊:Toxicology Letters
- 影响因子:3.5
- 作者:Zhou Zhi-yong;Wan Li-li;Yang Quan-jun;Han Yong-long;Li Dan;Lu Jin;Guo Cheng
- 通讯作者:Guo Cheng
Protective Effects of Dexrazoxane against Doxorubicin-Induced Cardiotoxicity: A Metabolomic Study.
右雷佐生对阿霉素引起的心脏毒性的保护作用:代谢组学研究。
- DOI:10.1371/journal.pone.0169567
- 发表时间:2017
- 期刊:PLoS One
- 影响因子:3.7
- 作者:QuanJun Y;GenJin Y;LiLi W;YongLong H;Yan H;Jie L;JinLu H;Jin L;Run G;Cheng G
- 通讯作者:Cheng G
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