文摘

过氧物酶体扩散者激活受体(PPAR) -δ受体激动剂可以治疗代谢疾病。然而,PPAR -的影响δ骨骼肌内的激动,在全身葡萄糖代谢中发挥着关键作用,尚不清楚。本研究旨在探讨信号通路激活的腓肠肌肌肉慢性政府选择性PPAR -δ受体激动剂,GW0742 16周(1毫克/公斤/天),男性C57Bl6 / J小鼠治疗30周和高果糖玉米糖浆(HFCS),主要甜味剂在食品和软饮料(15%饮用水中wt /卷)。高果糖玉米糖浆的饮食的老鼠表现出高脂血症,高胰岛素血症,hyperleptinemia, hypoadiponectinemia。腓肠肌肌肉,高果糖玉米糖浆受损的胰岛素和活化蛋白激酶信号通路和减少GLUT-4 GLUT-5表达和膜易位。GW0742政府诱导PPAR -δupregulation和葡萄糖和脂类代谢的改善。食源性活化的核因子- B和表达式inducible-nitric-oxide-synthase和intercellular-adhesion-molecule-1减毒的药物治疗。这些影响是伴随着减少血清白细胞介素- 6的浓度和增加肌肉纤维母细胞生长factor-21的表情。总的来说,在这里,我们表明,PPAR -δ激活保护骨骼肌对代谢异常引起的慢性高果糖玉米糖浆暴露影响多个水平的胰岛素和炎症级联。

1。介绍

在健康人类,骨骼肌占~ 70 - 80%的刺激葡萄糖吸收,葡萄糖的主要站点处理,因此,发挥了关键作用在调节全身葡萄糖体内平衡。因此,了解这个组织在肥胖和糖尿病发生的变化发展是至关重要的阐明胰岛素抵抗的根本原因,揭示新目标的治疗。在骨骼肌胰岛素抵抗长期以来被认为是2型糖尿病的特征,在疾病的发病机理中起着重要作用[1]。尽管多项流行病学数据表明,添加糖的消耗原料在加工或准备食物和热量饮料大大增加在过去的几十年里,大部分的实验研究调查在骨骼肌胰岛素抵抗的发展都是基于基因操作或使用高脂肪饮食2- - - - - -4]。相比之下,不利影响的分子机制糖,主要在骨骼肌,不是完全理解。在目前的研究中,我们使用之前开发的小鼠模型的长期暴露在高果糖玉米糖浆(HFCS) [5]调查高糖摄入的有害影响骨骼肌。高果糖玉米糖浆糖浆,用作一种成分在加工或准备食物和热量的饮料,由精制玉米淀粉合成,含有55%的葡萄糖和果糖和42%占超过40%的加热量的甜味剂(6]。

过氧物酶体扩散国激活受体(PPAR)转录因子超家族,包括亚型PPAR - PPAR - 和PPAR - ,已被广泛证明施加能量体内平衡调节和葡萄糖代谢的关键角色。PPAR亚型显示组织表达和基因调控配置文件。PPAR - ,其中一个最有前途的药理目标与肥胖相关胰岛素抵抗[7),是骨骼肌中高度表达,在10 - 50倍水平较高而PPAR - 和PPAR - 分别为(8]。然而,其潜在影响骨骼肌摄取葡萄糖和胰岛素敏感性的影响现在才被阐明。舒勒et al。9PPAR -]表明,老鼠 在骨骼细胞表现出选择性地去除光纤类切换、肥胖和2型糖尿病。此外,最近的一篇论文表明,葡萄糖体内平衡的改善高血压患者的血管紧张素受体阻滞剂包括选择性PPAR - 激活的骨骼肌(10]。迄今为止,观察到的确切分子机制PPAR - 全身的变化尚未确定。因此,本研究旨在确定慢性选择性PPAR -管理 受体激动剂GW0742 HFCS-fed老鼠可能改善信号通路引起的损伤骨骼肌慢性高糖的摄入量。几项研究显示,大量的肌源性分泌细胞因子(集体称为myokines)可以在一个自分泌/旁分泌方式,骨骼肌与监管其他组织的生理过程。我们有,也因此,调查是否PPAR - 激动的血清水平可能影响知名myokine白细胞介素- 6 (il - 6)和肌肉的纤维母细胞生长因子(FGF)成员总科,FGF-21,最近发现myokine参与interorgan沟通(11]。进一步扩展我们的调查PPAR -的能力 激动,调节炎症通路参与当地的胰岛素抵抗发病机理,PPAR -的影响 核易位激活转录核factor-kappaB (NF - B)和目标基因的表达也被研究。

2。材料和方法

2.1。动物和饮食

前不久男性C57Bl6 / J小鼠(Harlan-Italy;意大利乌迪内)被安置在一个受控的环境中 °C和12 h光明与黑暗交替周期。他们提供的饮食中颗粒(n。48, Gessate米兰,意大利)和水随意。所有的动物与正常颗粒饮食喂养实验前1周。动物被分配到两种饮食方案,chow饮食和正常饮用水(控制)或食物的饮食和15% (wt /卷)饮用水中的高果糖玉米糖浆的解决方案(HFCS) 30周。所有的饮食包含一个标准的矿物质和维生素的混合物。高果糖玉米糖浆溶液的浓度以及饮食操纵的时期选择根据以前的动物研究调查长期(6个月)的代谢影响访问高果糖玉米糖浆。体重,每周摄入的水,和食物都被记录下来。动物保健是符合意大利法规保护动物用于实验和其他科学(DM 116/92),和实验是都灵大学伦理委员会批准。

2.2。药品监督管理局

后14周的饮食操纵的最初阶段,每个两个饮食组(饮食控制和高果糖玉米糖浆)进一步细分获得四个不同的治疗组:食物饮食和正常的饮用水(控制, ),食物饮食补充GW0742(1毫克/公斤/天)和正常饮用水( , ),食物的饮食和15% (wt /卷)饮用水中的高果糖玉米糖浆的解决方案(高果糖玉米糖浆, ),和食物的饮食补充GW0742(1毫克/公斤/天)和15% (wt /卷)饮用水中的高果糖玉米糖浆的解决方案( , )。毒品是日常管理与食品在过去的16周,和老鼠被允许继续以各自的饮食,直到研究结束。GW0742是高度有效的和选择性PPAR - 受体激动剂(鼠EC50:28 nM PPAR - ;PPAR - 8900海里 ;PPAR - > 10000海里 ),一个可接受的药动学特征和活动在活的有机体内(12]。动力学的剂量和管理是基于那些我们以前改善葡萄糖耐量和胰岛素敏感性在活的有机体内(5]。

2.3。口服葡萄糖耐量试验(OGTT)

之前有一天老鼠被杀死,之后进行OGTT禁食6 h通过注射葡萄糖(2 g / kg)口服填喂法。一旦政府和15日之前,30岁,60岁,90年,120年,和150分钟之后,血从隐静脉,获得和葡萄糖浓度测量与传统Glucometer (Accu-Check紧凑的工具包,罗氏诊断Gmbh,曼海姆,德国)。

2.4。血液生化分析

从开始的药物治疗16周后(即,after 30 weeks of dietary manipulation), the mice were anaesthetised with i.p. injection (30 mg/kg) of Zoletil 100 (Laboratories Virbac, France) and killed by aortic exsanguination. Blood samples were collected, and plasma was isolated. Glycemia was measured using the Accu-Check Compact kit. The serum lipid profile was determined by measuring the content of triglycerides, total cholesterol, high-density lipoprotein (HDL), and low density lipoprotein (LDL) by standard enzymatic procedures using reagent kits (Hospitex Diagnostics, Florence, Italy). Plasma leptin and adiponectin levels were measured using enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) kits (Leptin and Adiponectin Mouse ELISA Kits, Abcam, Cambridge UK). The gastrocnemius muscle and epididymal fat were isolated, weighed, rapidly freeze-clamped with liquid nitrogen, and stored at −80°C.

2.5。组织中提取

腓肠肌提取准备使用Meldrum方法(13与修改)。短暂,腓肠肌单一化10% (w / v) Potter-Elvehjem均质器(美国新泽西州惠顿)使用含有20毫米的均化缓冲消息灵通的,pH值7.9,1毫米MgCl2EGTA 0.5毫米EDTA 1毫米,1毫米二硫苏糖醇(德勤),0.5毫米phenylmethylsulfonyl氟化物(PMSF) 5 和2.5 g / mL抑肽酶 克/毫升亮抑酶肽。匀浆在4°C在4000转离心5分钟。上层清液被移除和离心机在14000转4˚C 40分钟获得胞质分数。颗粒状核是resuspended提取缓冲和离心机在14000 RPM 20分钟在4°C。上层清液从而获得含有核蛋白质,小心地删除。胞质中包含蛋白质的数量和核分数决定用BCA蛋白质化验后,制造商的指示。样本储存在−80°C到使用。

2.6。骨骼肌甘油三酸酯水平

骨骼肌甘油三酯是提取腓肠肌匀浆和化验使用试剂盒根据制造商的指示(甘油三酯量化工具,Abnova公司,亚琛,德国)。

2.7。免疫印迹分析

约60 克总蛋白质免疫印迹实验加载。蛋白质分离8%钠十二烷基sulphate-polyacrylamide凝胶电泳(sds - page)和转移到polyvinyldene二氟化物薄膜(PVDF),当时主要抗体(兔子anti-PPAR -孵化 ,稀释1:500;兔子antitotal GSK-3 ,稀释1:200;山羊anti-pGSK-3 爵士9,稀释1:200;兔子antitotal Akt,稀释1:1000;鼠标anti-pAkt Ser473年,稀释1:1000;山羊anti-ICAM-1,稀释1:500;兔子antitotal IRS-1,稀释1:200;山羊anti-pIRS-1 Ser307年,稀释1:200;兔子anti-GLUT-4,稀释1:2000;兔子anti-GLUT-5,稀释1:100;兔子anti-iNOS,稀释1:200;兔子anti-NF - B稀释1:1000;兔子antitotal AMPK,稀释1:1000;兔子anti-pAMPK刺172年,稀释1:1000;兔子antitotal ACC,稀释1:500;兔子anti-pACC Ser79年,稀释1:1000;兔子anti-CPT-1,稀释1:200)。屁股被孵化与二次抗体结合辣根过氧化物酶(稀释1:10000)和使用ECL开发的检测系统。免疫反应性的乐队得到了放射自显影法和乐队的密度是评价densitometrically使用Gel-Pro Analyzer 4.5, 2000软件(美国马里兰州银泉的媒体控制论)。细胞膜被孵化与微管蛋白单克隆抗体(稀释1:5000)和随后的anti-mouse抗体(稀释1:10000)评估gel-loading同质性。

2.8。免疫组织化学

免疫组织化学染色进行10 - m丙酮固定cryostatic腓肠肌的部分。非特异性结合位点被封锁1 h和3% BSA在PBS。immunodetection的葡萄糖转运体类型4 (GLUT-4),一夜之间,部分被孵化与兔子anti-GLUT-4抗体(Abcam),稀释1:200年,1小时与山羊anti-rabbit IgG-HRP共轭二次抗体(Bio-Rad实验室、大力神、钙、美国)。检测葡萄糖转运体类型5 (GLUT-5),一夜之间,部分被孵化与兔子anti-GLUT-5抗体(Abcam),稀释1:50岁,1小时与猪anti-rabbit IgG-biotinylated二级抗体(Dako、斯特鲁普、丹麦),并与链霉亲和素1小时合共轭(美国南部生物技术、伯明翰、AL)。具体染色检测与diaminobenzidine(民建联Sigma-Aldrich)和部分可视化与Olympus-Bx4I显微镜由摄影连接附件(卡尔蔡司、从德国)。对于每个抗体,消极的控制是包括在主要的抗体取代多发地同型的控制抗体。

2.9。测定il - 6和FGF-21

血清il - 6水平和FGF-21水平腓肠肌匀浆测定由ELISA根据制造商的指示(鼠标FGF-21和il - 6 ELISA包、研发系统,阿宾顿,英国)。

2.10。材料

除非另有说明,所有化合物都购自Sigma-Aldrich有限公司(圣路易斯,密苏里州,美国)。BCA蛋白试验装备和超块阻止缓冲区被皮尔斯生物技术有限公司(美国罗克福德,IL)和PVDF微孔的公司(贝德福德,马萨诸塞州,美国)。抗体的细胞信号传导技术来自(美国贝弗利,MA),圣克鲁斯生物技术(圣克鲁斯、钙、美国),和Abcam(英国剑桥,CB)。anti-mouse anti-rabbit,抗体和辣根peroxidase-linked抗体来自圣克鲁斯生物技术(圣克鲁斯、钙、美国),和鲁米诺ECL是PerkinElmer(美国马萨诸塞州沃尔瑟姆)。

2.11。统计分析

所有值的文本和数据表示为 为n观察。单向方差分析与Dunnett事后测试都使用了GraphPad Prism 4.02版本Windows (GraphPad软件,圣地亚哥,加利福尼亚,美国),和 值低于0.05被认为是重要的。

3所示。结果

3.1。高果糖玉米糖浆的饮食和GW0742政府对体重的影响变化,食物摄入量和血液参数

30周的饮食操纵后,小鼠体重高果糖玉米糖浆组明显高于对照组,与体重增加超过30% ( 克和 g; ),而GW0742政府诱导轻微但不显著减少体重( g)。附睾的脂肪量增加了高果糖玉米糖浆操纵控制饮食(相比 %的体重和 %的体重; ),和值控制水平减少了药品管理局( %的体重)。相比之下,无论是饮食操纵还是药物治疗影响腓肠肌质量(%体重: 控制, 高果糖玉米糖浆, )。正如我们此前报道(5),高果糖玉米糖浆的饮食导致显著增加血清甘油三酯,总胆固醇,低密度脂蛋白浓度和显著降低高密度脂蛋白水平。GW0742政府恢复的有害影响血清血脂高果糖玉米糖浆的饮食。有趣的是,高果糖玉米糖浆的饮食影响胰岛素敏感性。显著增加小鼠血清胰岛素水平观察高果糖玉米糖浆的集团控制老鼠相比 g / L和 g / L),这几乎完全废除增加GW0742 ( g / L)。空腹血糖浓度升高血清高果糖玉米糖浆的动物相比,控制动物( mg / dL和 mg / dL)和控制水平减少了GW0742 ( mg / dL)。此外,高果糖玉米糖浆小鼠显示,葡萄糖耐量显著损伤体内注射葡萄糖。尽管所有的组织达到血糖峰值在15分钟postglucose挑战(控制: 毫克/分升;高果糖玉米糖浆: 毫克/分升; : mg / dL),血糖水平30 - 60分钟后葡萄糖挑战HFCS-fed老鼠高于对照组(30分钟: mg / dL和 mg / dL, ;60分钟: mg / dL和 mg / dL, )。GW0742显著( )改善葡萄糖耐量HFCS-fed老鼠,显示显著降低葡萄糖浓度在30和60分钟postglucose挑战( mg / dL和 mg / dL,职责)。

操纵数据的影响饮食和慢性GW0742治疗血清il - 6的水平,脂联素和瘦素报道在表1。实验饮食引起的血清il - 6浓度超过4倍增加,而GW0742管理显著降低il - 6水平。脂联素和瘦素显示不同的模式:事实上,高果糖玉米糖浆小鼠的脂联素水平低于控制老鼠,而瘦素的增加和控制。当GW0742管理高果糖玉米糖浆小鼠有显著增加( 在相关的脂联素水平明显降低( 在瘦素血清浓度。

表1
长期的影响在活的有机体内GW0742治疗对小鼠血液参数后30周的饮食操纵。

必须指出控制老鼠GW0742没有显著影响的任何先前描述代谢参数。

3.2。GW0742对骨骼肌的影响PPAR - 表达式

如图1,高果糖玉米糖浆的饮食并不影响PPAR - 蛋白质水平表达鼠标腓肠肌。相比之下,GW0742的日常管理带来了双重的增加表达的药理的目标,以最大效应的存在饮食操纵。


图1
饮食的影响操作和GW0742治疗PPAR - 表达在鼠标腓肠肌。蛋白表达是由免疫印迹分析测量腓肠肌匀浆的老鼠与一个标准的饮食(控制)或高果糖玉米糖浆(HFCS)没有或存在GW0742治疗(1毫克/公斤/天)( ; )。光密度分析乐队表示为相对光密度介绍过o。d。邓肯(),为相应的微管蛋白修正,规范化使用的相关控制乐队。数据是 三个独立的实验。* 和高果糖玉米糖浆。
3.3。高果糖玉米糖浆饮食对胰岛素信号转导的影响被GW0742恢复管理

高果糖玉米糖浆的饮食没有改变IRS-1的蛋白表达,一种蛋白激酶,或者GSK-3 与对照组相比。然而,高果糖玉米糖浆在Ser引起显著增加307年Ser的磷酸化IRS-1与减少473年一种蛋白激酶的磷酸化(数字2(一个)和2 (b))。爵士9的磷酸化GSK-3 下游Akt的目标,也减少了高果糖玉米糖浆(图的存在2 (c)),暗示IRS-1受损的胰岛素信号下游。最值得注意的是,GW0742明显减毒IRS-1上所有高果糖玉米糖浆的影响,一种蛋白激酶,GSK-3 磷酸化,测量稳定状态。

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图2
GW0742治疗对胰岛素信号转导的影响与高果糖玉米糖浆饮食的老鼠的腓肠肌。总IRS-1蛋白质表达和爵士307年磷酸化(a)、总Akt蛋白表达和爵士473年磷酸化(b)和总GSK-3 蛋白表达和爵士9磷酸化(c)通过免疫印迹分析腓肠肌匀浆从老鼠与一个标准的饮食(控制)或高果糖玉米糖浆(HFCS) 30周和治疗GW0742(1毫克/公斤/天)增加了在过去的16周( ; )。光密度分析乐队表示为相对光密度介绍过o。d。邓肯(),纠正内容相应的微管蛋白,规范化使用的相关控制乐队。这些数据是 三个独立的实验。* 和高果糖玉米糖浆。
3.4。高果糖玉米糖浆的影响饮食和GW0742治疗GLUT-4 GLUT-5表达式和易位

控制动物相比,GLUT-4表达减少高果糖玉米糖浆的腓肠肌老鼠,没有达到统计学意义,增加药物治疗后(图3(一个))。同样,高果糖玉米糖浆饮食明显减少GLUT-5表达式,而GW0742管理导致显著增加(图GLUT-5表达式3 (c))。值得注意的是,GW0742治疗不仅增加了运营商表达水平也诱导膜易位,从而增加肌肉葡萄糖吸收(数字3 (b)和3 (d))。

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图3
影响两种饮食方案正常(控制)或饮食富含高果糖玉米糖浆15%解决方案(HFCS) GLUT-4 GLUT-5表达式(分别地。(一)和(c))和膜易位(分别地。,(b)和(d),original magnification: 400x) in the gastrocnemius of mice treated with GW0742 (1 mg/kg/day, ; )。光密度分析乐队表示为相对光密度介绍过o。d。邓肯(),为相应的微管蛋白修正,规范化使用的相关控制乐队。数据是 三个独立的实验。* 和高果糖玉米糖浆。
3.5。高果糖玉米糖浆的饮食和GW0742治疗对骨骼肌的影响甘油三酸酯含量和AMPK / ACC和CPT-1信号通路

甘油三酸酯含量是翻了一倍高果糖玉米糖浆的腓肠肌老鼠与对照组相比,而骨骼肌甘油三酯积累显著减少GW0742管理局(图4)。


图4
腓肠肌中甘油三酯含量的标准饮食的老鼠(控制)或饮食高果糖玉米糖浆(HFCS) 30周和治疗与GW0742(1毫克/公斤/天)增加了在过去的16周( ; )。数据是 八个动物/组。* 和高果糖玉米糖浆。

磷酸化的变化/激活活化蛋白激酶(AMPK) /乙酰辅酶a羧化酶(ACC)系统,其核心作用的细胞脂质稳态是众所周知的,被免疫印迹实验评估腓肠肌匀浆。报道在图5高果糖玉米糖浆的喂养,没有显著的影响或药物治疗总AMPK和ACC蛋白质含量。相比之下,长期接触高果糖玉米糖浆刺明显减少172年磷酸化的AMPK和衬底爵士79年ACC。有趣的是,GW0742治疗导致了强劲增长的磷酸化AMPK和ACC HFCS-fed老鼠(数字5(一个)和5 (b))。PPAR -的影响 激动在骨骼肌细胞脂肪酸氧化进一步表示的蛋白表达显著增加肉碱棕榈酰transferase-1 (CPT-1)引起GW0742 HFCS-fed老鼠(图5 (c))。

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图5
GW0742治疗AMPK / ACC磷酸化的影响和CPT-1表达的腓肠肌和高果糖玉米糖浆饮食的老鼠。总AMPK蛋白质表达和刺172年磷酸化(a)、总ACC蛋白表达和爵士79年磷酸化(b), CPT-1表达式(c)通过免疫印迹分析腓肠肌匀浆从老鼠与一个标准的饮食(控制)或高果糖玉米糖浆(HFCS) 30周和治疗GW0742(1毫克/公斤/天)增加了在过去的16周( ; )。光密度分析乐队表示为相对光密度介绍过o。d。邓肯(),纠正内容相应的微管蛋白,规范化使用的相关控制乐队。这些数据是 三个独立的实验。* 和高果糖玉米糖浆。
3.6。高果糖玉米糖浆的影响饮食和NF - GW0742治疗 B激活、ICAM-1和伊诺表达式

探讨肌肉HFCS-diet引起的炎症反应和细胞内信号通路可能参与(s) GW0742诱发保护性机制,我们首先对NF -的影响评估 B激活。控制老鼠相比,高果糖玉米糖浆发达显著增加小鼠的核易位p65 NF - B亚基在鼠标腓肠肌,指示激活的转录因子(图6(一))。治疗GW0742导致显著减少核易位p65,因此,在NF -的激活 b细胞间粘附molecule-1 (ICAM-1),在招募中性粒细胞的作用被广泛接受,略腓肠肌的检测控制动物,而其表达显著增加了高果糖玉米糖浆的饮食(图6 (b))。如图6 (c),也诱导一氧化氮合酶的表达(间接宾语)增加饮食操纵的存在。有趣的是,这些改变被GW0742政府镇压,光密度分析相关的放射自显影图就证明了这一点。

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图6
饮食的影响操作和NF - GW0742治疗 ICAM-1 B p65易位(a) (B)和间接宾语(c)蛋白表达在鼠标腓肠肌。蛋白表达是由免疫印迹分析测量腓肠肌匀浆的老鼠与一个标准的饮食(控制)或高果糖玉米糖浆(HFCS)没有或存在GW0742治疗(1毫克/公斤/天)( ; )。光密度分析乐队表示为相对光密度介绍过o。d。邓肯(),纠正内容相应的微管蛋白,规范化使用的相关控制乐队。NF - B p65亚基含量胞质及核分数表示为核/胞质比规范化使用的相关控制乐队。数据是 三个独立的实验。* 和高果糖玉米糖浆。
3.7。高果糖玉米糖浆的饮食和GW0742治疗对骨骼肌的影响FGF-21生产

PPAR -的有利影响 激活有关的大幅增加FGF-21生产鼠标腓肠肌。如图7相比,控制老鼠( pg /毫克蛋白),高果糖玉米糖浆的饮食并不影响生产这个myokine ( pg /毫克蛋白),而GW0742治疗诱导增加(二 pg /毫克蛋白)。


图7
纤维母细胞生长factor-21 (FGF-21)水平进行了分析通过ELISA腓肠肌匀浆的老鼠与一个标准(控制)或高果糖玉米糖浆的饮食没有或存在GW0742(1毫克/公斤/天)。数据是 五个动物/组。* 和高果糖玉米糖浆。

4所示。讨论

在协议与以前的观测14,15),目前的研究表明,长期暴露在使用最广泛的添加糖高果糖玉米糖浆导致体重显著增加与增加血清甘油三酸酯水平相关,低密度脂蛋白胆固醇,血糖,胰岛素,il - 6,瘦素,hypoadiponectinemia。使用相同的实验协议在这里报道,我们最近表明,高果糖玉米糖浆的毒害效应背后的分子机制包括肝upregulation果糖激酶,可能占的主要fructose-metabolizing酶,血清游离脂肪酸水平的增加和高尿酸血5]。我们还报道,记录增加血清尿酸水平的发展大大促进了慢性肾损伤。有趣的是,我们表明,慢性PPAR -管理 配体GW0742施加有益的影响通过防止果糖激酶的upregulation肝脏和激活的炎症信号复杂NLRP3 inflammasome肾脏。尽管有这些初步数据,到目前为止,还没有研究长期接触高果糖玉米糖浆的影响,主要甜味剂添加到饮料和食物,在骨骼肌,餐后葡萄糖的主要站点处理,因此胰岛素敏感组织最可能出现胰岛素抵抗的早期迹象。在这里,我们调查(i)在小鼠骨骼肌代谢紊乱的机制暴露30周高摄入高果糖玉米糖浆和(2)诱发PPAR -当地的影响 慢性激活。糖在浓度添加到喝水覆盖10%的每日卡路里摄入量,对应的平均能量摄入的形式摄入甜味剂在西方饮食。我们记录了HFCS-induced改变胰岛素信号转导通路,如图所示的受损IRS-1蛋白质的磷酸化以及下游关键胰岛素信号分子,Akt, GSK-3 ,一个Akt衬底(16]。这是符合先前的研究表明IRS-1丝氨酸磷酸化可以干扰后续的一种蛋白激酶和GSK-3 磷酸化,干扰胰岛素信号转导(17]。在我们的实验模型中,口服选择性的PPAR - 受体激动剂GW0742与缺陷的显著改善骨骼肌胰岛素信号,这也许可以解释至少部分的血清血脂和胰岛素敏感性的变化。GSK-3的抑制 唤起增加糖原合成(18,19),我们可以推测,GW0742政府调节肌肉糖原存储通过GSK-3失活 。虽然没有直接证据的药物治疗在葡萄糖存储已报道在我们的研究中,我们记录的影响慢性PPAR - 激活葡萄糖转运蛋白的表达和分布。具体来说,我们发现PPAR - 激活GLUT-4 GW0742诱发表达的增加,最丰富的在骨骼肌葡萄糖转运体对碘氧基苯甲醚20.),其从细胞内的隔间易位到质膜,从而促进葡萄糖运输。同样,GLUT-5,果糖载波传输能力较低葡萄糖(21),几乎可检测的腓肠肌肌肉HFCS-fed老鼠,和它的表达和膜易位被慢性PPAR -增强 激活。因为果糖是高度高果糖玉米糖浆中饮食和导致碳水化合物代谢在肌肉22),增加GLUT-5可能有利于更好利用果糖饮食中提供。在任何情况下,减少GLUT-4 GLUT-5表达式和易位检测高果糖玉米糖浆组可以代表一个适应长期暴露在sugar-enriched饮食,而增加在这些载体亚型选择性PPAR -的存在 受体激动剂GW0742也许可以解释,至少在某种程度上,为改善insulin-induced肌肉葡萄糖吸收。最近的数据表明,Akt抑制剂或显性负Akt构造规范易位,瞄准,GLUT-4-containing囊泡的融合23,24]。同样,IRS-1磷酸化影响GLUT-4易位和后续报道在老鼠骨骼细胞葡萄糖摄取25]。我们可能,因此,推测,PPAR -的有利影响 配体GW0742是次要的激活IRS-1 / Akt / GSK-3 途径。这也是由先前的研究结果显示,慢性管理GW0742在phosphoinositide-dependent激酶磷酸化和老鼠的结果,因此,增加一种蛋白激酶磷酸化(26]。另一个酶复杂可参与PPAR - 在骨骼肌代谢影响AMPK,丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶已成为一个关键球员在骨骼肌脂质和糖代谢27,28]。在鼠标C2C12肌管,AMPK活化会加强胰岛素行动减少IRS-1丝氨酸磷酸化(29日),同时减少肌肉AMPK活性报道加重肌肉胰岛素抵抗高脂肪饮食后在30周(30.]。同意这些观察,我们发现GW0742增加刺的磷酸化172年监管网站AMPK,反过来,导致ACC磷酸化。当ACC不活跃(磷酸化形式),malonyl-coenzyme下降时,方式CPT-1并增加线粒体进口和长链脂肪酸氧化31日]。我们的数据表明,慢性接触GW0742政府增加骨骼肌CPT-1表达式,从而分流对脂肪酸氧化,而且这种影响是降低甘油三酯积累。这些发现表明,PPAR -诱发有益的影响 受体激动剂GW0742至少部分地依赖于AMPK活化。的直接参与PPAR - 激动的调节改善肌肉的胰岛素敏感性和脂质代谢也证实了结果表明PPAR - 表达的腓肠肌HFCS-fed老鼠和控制,更重要的是,它的表达式是大大增加了慢性GW0742管理,从而表明观察药物效应是由于ligand-dependent PPAR - 激活。这是与先前的工作相符PPAR - 激活参与调节肌细胞生成(32- - - - - -35]。在搜索机制(s)的底层GW0742的保护行动,我们调查是否PPAR - 激活可能会影响当地的炎症反应与肌肉代谢损伤有关。尽管PPAR - 已经与系统性炎症反应的调节与代谢失调(7),到目前为止,报告抗炎作用的PPAR激活骨骼肌相当稀缺。这里,我们首次展示,在骨骼肌GW0742恢复食源性增加核易位的NF - B p65转录因子,起着重要的作用在调节许多基因的转录,特别是参与生产介质的局部和全身炎症(如细胞因子、趋化因子和细胞粘附分子)。这一观测结果与之前的研究结果相一致报道,PPAR - 活化诱导PPAR -之间的物理相互作用 和NF - p65亚基 B和减少了LPS-induced抑制蛋白质退化”κB抑制剂”,从而防止NF - B激活(36,37]。减少NF - B激活GW0742治疗也许可以解释观察到的降低血清il - 6的水平,这是大多从骨骼肌,NF -和在当地的表达 B-dependent蛋白质伊诺和ICAM-1的角色在胰岛素抵抗的发展最近记录(38,39]。几项研究已经报道GSK-3之间的关联 和NF - B活动(40),我们可以推测,PPAR - 磷酸化激活,因此,激活Akt通路,进而磷酸化,因此,抑制GSK-3 ,可能导致的抑制NF - 反过来,B和NF - B-dependent炎性基因转录。虽然这个相声不同信号通路间的药理PPAR - 调制是有趣的,它必须强调,然而,缺乏直接的实验证据之间的因果关系改进的地方和系统性胰岛素敏感性和NF - treatment-induced减少 B激活我们的实验模型限制(s)潜在的分子机制的解释我们的发现。最近确定了介质之一,促进了机关相声和相关控制的葡萄糖稳态代谢疾病是FGF家族的一员,FGF-21。FGF-21之前已经证明降低血糖水平在几个糖尿病啮齿动物和猴子模型(41,42),调节lypolisis在白色脂肪组织43,44)在肝脏和底物利用率(45]。FGF-21也直接增强骨骼肌葡萄糖吸收(46]。代谢FGF-21对葡萄糖代谢的影响涉及选择性调节不同的PPAR亚型。Liver-derived FGF-21被PPAR -刺激 配体(47]。相反,PPAR - 在脂肪细胞活化与喂养促进FGF-21生产但不是在肝脏48,49]。据我们所知,这是第一篇论文展示了PPAR -之间的相关性 激活和骨骼肌FGF-21水平增加,因此添加一个原始证据的复杂机制PPAR - 可以调节几个生物功能。我们的观察也符合先前的研究表明,循环FGF-21水平持续增加的药理反应激活人体PPAR - (50]。虽然之前的调查揭示,PPAR - 直接调节FGF-21基因的表达通过元素位于500 -英国石油公司上游地区的基因(49),到目前为止,一共有序列PPAR - 结合位点FGF-21基因的启动子区域尚未确定。除了在体外实验FGF-21、小干扰RNA的澄清是否GW0742有利影响相关的直接调制FGF-21生物功能。最近发现FGF-21防止胰岛素抵抗能力在人类肌母细胞通过抑制NF - B激活(51)也可能表明肌源性FGF-21徒自分泌的方式放大PPAR - 抑制对NF -的表达的影响 B-dependent炎性基因。这进一步支持多个抗炎通路的存在诱发PPAR -参与有益的影响 激活。

总之,我们已经表明,与高果糖玉米糖浆的饮食喂养老鼠30周诱发骨骼肌胰岛素抵抗和脂质积累与激活的炎症通路有关。所有这些影响被选择性PPAR -衰减 激活。此外,这项研究中,表现出强烈的感应FGF-21后骨骼肌慢性PPAR -管理 配体GW0742,提高我们的知识的PPAR -行动的机制 激动,并提供进一步洞察的作用FGF-21相声的中介组织,突显了代谢的综合控制炎症。

作者的贡献

Elisa他和Raffaella Mastrocola贡献同样这项工作。马西莫Collino和马可·a·Minetto共享也是这项研究的高级作者。

确认

本研究支持的银行基金会”di圣保罗银行的“都灵,意大利(项目“神经肌肉和调节内分泌肌肉疾病调查”)和“基金会CARIPLO”米兰,意大利(项目“类固醇肌病:分子、组织病理学和电生理特征”)。