RORα在维持胰岛β细胞功能稳态中的作用机制及对2型糖尿病的治疗研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81770814
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    56.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0708.糖尿病
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Recent epidemiological evidence points to an increase in the incidence of diabetes worldwide. Type 2 diabetes mellitus (T2DM) representing ∼85-95% of diabetes cases. T2DM pathogenesis is complex, characterized by genetic predisposition together with metabolic abnormalities, defective insulin secretion and action, and elevated endogenous glucose production.. Evidence from both human and animal studies suggests that T2DM is characterized by decreased functional β-cell mass that cannot adapt insulin secretion to compensate for increasing insulin resistance driving the development of overt T2DM. Significant β-cell failure is now believed to take place at an early stage in disease progression; that is, β-cell function declines sharply before and after the diagnosis of T2DM. β-cell function continues declining progressively despite treatment with antidiabetic medications. Therefore, new therapeutic classes of diabetes medications act to preserve functional β-cells or improve β-cell function, thus potentially altering the course of the disease.. Oxidative stress, an imbalance between oxidative and antioxidative systems of cells and tissues, is a result of over production of oxidative-free radicals and associated reactive oxygen species (ROS). One outcome of excessive levels of ROS is the modification of the structure and function of cellular proteins and lipids, leading to cellular dysfunction including impaired energy metabolism, altered cell signalling and cell cycle control, and overall dysfunctional biological activity, immune activation and inflammation. The main outcomes of dysfunctional redox balance in T2DM are increased insulin resistance and impaired β-cell insulin secretion. Glucose catabolism in β-cell results in ATP generation, which is a primary driver of glucose-stimulated insulin secretion (GSIS). Glucose metabolism also stimulates mitochondrial generation of ROS. The subsequent formation of hydrogen peroxide (H2O2), unless rapidly removed, can suppress β-cell metabolic activity resulting in inhibition of insulin secretion. Rodent pancreatic β-cells have low levels of H2O2-detoxifying and redox-regulating enzymes, e.g. CAT, GPx, and glutathione reductase. . Retinoic acid-related orphan receptor a (RORα) belongs to the nuclear hormone receptor superfamily that regulates diverse target genes associated with metabolic homeostasis. RORa binds to ROR response elements in the promoter of target genes. RORa has been implicated in the regulation of diverse lipid and glucose metabolic pathways in both experimental animals and human patients. Staggerer mice (RORα sg/sg), displaying C-terminal deletions and dysfunction of RORα, show changed metabolic homeostasis through alterations in the expression of a number of genes, such as those encoding FGF21,SRC2, and PPARc. Earlier studies suggested that RORα has a protective function against oxidative stress. The treatment of melatonin, a putative ligand of RORα, reduced the level of oxidative damage mediated by β-amyloid, ceramide, or H2O2.. Our preliminary study showed that the genetic variants in RORα is associated with the risk of T2DM in Chinese, and the level in pancreatic islets is decreased significantly in patients with T2DM and in db/db mice, an animal model of T2DM. Moreover, the treatment of SR1078, an agonist of RORα, attenuated the level of oxidative damage induced by H2O2 in MIN6 cell line. The specific aims of the current project are (1) To investigate the effect of RORα on the β-cell function; (2) To clarify the underlying mechanisms on the regulation of ROS in pancreatic β-cell regulating; (3) To test whether or expression of RORα protects β-cell function and attenuates the development of diabetes in db/db mice.
胰岛β细胞功能障碍是T2DM胰岛素抵抗和疾病发展的核心因素,β细胞的氧化应激是导致其功能降低的重要原因。我们前期发现RORα影响T2DM发生,其表达在T2DM胰岛β细胞中降低,其激动剂可显著减弱H2O2对MIN6胰岛细胞的损伤。据此假设:RORα通过调控氧化应激影响β细胞功能,在β细胞中高表达RORα可改善氧化应激引起的损伤,减轻T2DM。本项目将(1)应用腺相关病毒rAAV8-Cas9特异敲除C57小鼠β细胞RORα基因,阐明RORα对β细胞功能的影响;(2)通过转基因rAAV8-RORα增加db/db T2DM小鼠β细胞RORα水平,探究RORα对β细胞功能改善及T2DM治疗效果;(3)在原代胰岛细胞及MIN6细胞中,高表达或敲除RORα基因,研究RORα对氧化应激的调控。该项目将阐明RORα对胰岛β细胞的影响及作用机制,认识其在T2DM发生中的新功能,为T2DM预防和治疗提供新靶点。

结项摘要

虽然胰岛素抵抗是2型糖尿病(T2DM)重要的病理生理特征,但胰岛β细胞功能障碍是导致T2DM发展的核心因素。由高血糖引起的氧化应激是导致胰岛β细胞功能缺损的重要原因。因此,如果能减弱或消除β细胞的氧化应激,则可保护胰岛β细胞的正常生理功能,将可能成为治疗T2DM的有效手段。该项目应用C57BL/6小鼠、db/db糖尿病小鼠和MIN6胰岛β细胞系,通过在胰岛β细胞特异性高表达或敲除维甲酸相关孤核受体α(RORα)基因等策略,研究了RORa对胰岛β细胞功能的影响及作用机制。发现Rora基因敲除小鼠血糖水平(包括空腹和自由进食状态)显著升高,β细胞分泌胰岛素的能力降低,但外周胰岛素敏感性不受影响。Rora基因敲除小鼠的胰岛面积和的密度显著降低,胰岛β增殖能力显著减弱,但不影响β细胞的凋亡。此外,RORa缺失导致胰岛β细胞在葡萄糖刺激下胰岛素分泌(GSIS)能力损伤,其可能与线粒体损伤、葡萄糖转运蛋白2(GLUT2)的表达以及β细胞对葡糖糖的吸收降低相关。5-胆甾烯-3β-醇硫酸酯盐(CS)是公认的RORa激动剂。我们发现CS能改善链脲佐菌素(STZ)诱导的糖尿病小鼠的糖尿病表型,即改善糖尿病小鼠多饮、多食、体重减轻以及缓解小鼠高血糖和高血脂表型。在分离的胰岛和β 细胞系中,发现CS可保护糖毒性和/或脂毒性对β细胞的损伤,提高β细胞的存活率、抑制细胞凋亡、并改善胰岛素分泌功能。该项目明确了RORα对胰岛β细胞功能的影响,并解决了其作用的分子机制。在此基础上,发现激动RORa可提高β细胞在应激条件下的存活率,部分恢复β细胞的胰岛素分泌功能,显著缓解糖尿病表型。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Regulation of hepatic gluconeogenesis by nuclear factor Y transcription factor in mice
核因子Y转录因子对小鼠肝脏糖异生的调节
  • DOI:
    10.1074/jbc.ra117.000508
  • 发表时间:
    2018-05-18
  • 期刊:
    JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Zhang, Yanjie;Guan, Qiuyue;Su, Zhiguang
  • 通讯作者:
    Su, Zhiguang
Deficiency in the short-chain acyl-CoA dehydrogenase protects mice against diet-induced obesity and insulin resistance
短链酰基辅酶A脱氢酶缺乏可保护小鼠免受饮食引起的肥胖和胰岛素抵抗
  • DOI:
    10.1096/fj.201901474rr
  • 发表时间:
    2019-12-01
  • 期刊:
    FASEB JOURNAL
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Chen, Yulong;Chen, Jinglu;Su, Zhiguang
  • 通讯作者:
    Su, Zhiguang
Effects of Genetic Variants of Nuclear Receptor Y on the Risk of Type 2 Diabetes Mellitus
核受体 Y 的遗传变异对 2 型糖尿病风险的影响
  • DOI:
    10.1155/2019/4902301
  • 发表时间:
    2019-05
  • 期刊:
    Journal of Diabetes Research
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    Wang Ying;Yang Shanshan;Guan Qiuyue;Chen Jinglu;Zhang Xueping;Zhang Yuwei;Yuan Yiming;Su Zhiguang
  • 通讯作者:
    Su Zhiguang
Unraveling the Regulation of Hepatic Gluconeogenesis
揭示肝脏糖异生的调控
  • DOI:
    10.3389/fendo.2018.00802
  • 发表时间:
    2019-01-24
  • 期刊:
    FRONTIERS IN ENDOCRINOLOGY
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Zhang, Xueping;Yang, Shanshan;Su, Zhiguang
  • 通讯作者:
    Su, Zhiguang
Cholesterol Sulfate Exerts Protective Effect on Pancreatic β-Cells by Regulating β-Cell Mass and Insulin Secretion.
硫酸胆固醇通过调节β细胞质量和胰岛素分泌对胰腺β细胞发挥保护作用
  • DOI:
    10.3389/fphar.2022.840406
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Frontiers in pharmacology
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Zhang X;Deng D;Cui D;Liu Y;He S;Zhang H;Xie Y;Yu X;Yang S;Chen Y;Su Z
  • 通讯作者:
    Su Z

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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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