eEF1A2对胰岛素激活的骨骼肌糖代谢的作用与机制研究
[Abstract]:BACKGROUND AND OBJECTIVE Type 2 diabetes mellitus (T2DM) is characterized by decreased insulin sensitivity in skeletal muscle, fat, liver and other target tissues and organs.Skeletal muscle is the largest insulin-utilizing tissue in the human body and plays an important role in glucose metabolism.Therefore, starting from skeletal muscle tissue, genetic screening is carried out. Abnormal expression genes or mutant genes in skeletal muscle tissue of experimental animals with sexual T2DM and their effects on T2DM are an effective way to explore the pathogenesis and therapeutic targets of T2DM. Inhibitory subtractive hybridization revealed that eukaryotic translation elongation factor 1 alpha 2 (eEF1A2) was significantly reduced in the skeletal muscle of T2DM Mongolian gerbils. In addition, eEF1A2 participates in many cellular events by activating the PI3K/Akt pathway. This suggests that eEF1A2 may regulate glucose uptake and insulin sensitivity through the PI3K/Akt/GLUT4 pathway in skeletal muscle. To verify this hypothesis, we will study the effect and molecular mechanism of eEF1A2 on glucose metabolism in skeletal muscle at animal and cell levels. Methods We first cloned eEF1A2 from Mongolian gerbils by homologous amplification and rapid amplification of cDNA ends (RACE). The expression of eEF1A2 and its methylation in skeletal muscle were analyzed by using three T2DM animal models. The glucose uptake, insulin signal activation and lipid production were studied in normal myotubes and two insulin resistant cell models. Finally, the over-expression of eEF1A2 in skeletal muscle of db/db mice was achieved by injection of adeno-associated virus, and the regulatory effect of eEF1A2 on glucose tolerance and metabolism-related genes was detected at animal level. Experimental results 1. The full-length cDNA of eEF1A2 gene of gerbil was cloned by RACE, and the CDs were 1392 BP long, encoding 463 amino acids. Homology analysis showed that the eEF1A2 nucleotide sequence of Mongolian gerbils was 88.6%, 94.0% and 93.8% homologous to human, and the amino acid sequence of Mongolian gerbils was 100%, 99.9% and 99.9% homologous to human, rat and mouse, respectively. The expression of eEF1A2 in skeletal muscle of male T2DM Mongolian gerbils, db/db mice and high fat diet (HFD) induced T2DM mice was significantly decreased, and this change was not dependent on the change of methylation level of eEF1A2 promoter region. 3. Insulin could significantly up-regulate the expression of eEF1A2 in skeletal muscle of normal diet mice and high fat-induced T2DM mice within 60 minutes. The expression of eEF1A2 in hyperlipidemia mice was lower than that in normal diet mice. This suggests that insulin can up-regulate the expression of eEF1A2 in skeletal muscle, and this effect is weakened under T2DM. 4. Overexpression of eEF1A2 in differentiated C2C12 myotube cells significantly increases insulin-stimulated glucose uptake, GLUT4 membrane translocation, PI3K, Akt, ERK, m TOR, GSK-3 beta insulin signaling. Activation of molecule No. 1, and activation of genes associated with lipid production, Acetyl CoA carboxylase alpha (Acc-1), Fatty acid synthase (Fas), triglyceride hydrolysis genes: Lipoprotein lipase (Lpl), beta-oxidation gene: Carnitine palmitoyl transterase-1 (Cpt-1) These results suggest that eEF1A2 promotes insulin sensitivity in normal skeletal muscle cells. 5. Insulin resistance cell models were constructed by high-concentration insulin and palmitic acid, respectively. PI3K, ERK, and GSK-3beta were activated, and this effect was reversed by Akt inhibitor MK-22062HCl and PI3K inhibitor LY294002. This suggests that eEF1A2 enhances insulin sensitivity by activating the PI3K/Akt pathway in insulin resistance cell model induced by high concentration of insulin. However, in palmitic acid-induced insulin resistance model, eEF1A2 is expressed by activating the PI3K/Akt pathway. This suggests that eEF1A2 exacerbates the insulin resistance in the myotube in a palmitic acid-induced insulin resistance model. 6. The overexpressed adeno-associated virus eEF1A2 was injected into the skeletal muscles of the hind limbs of db/db mice to achieve the overexpression of eEF1A2 in the skeletal muscles. Compared with the control group, the eEF1A2 overexpression mice showed stronger glucose and insulin intolerance, and the expression of CCAAT / enhancer binding protein homologous protein (Chop) and immunoglobulin heavy chain binding protein (Bip) increased significantly. Conclusion: T2DM down-regulates the expression of eEF1A2 in skeletal muscle and does not depend on its promoter methylation level. The expression of eEF1A2 is regulated by insulin and promotes insulin-stimulated glucose uptake and signal activation in normal myotube cells, but in palmitic acid-induced insulin resistance cells and db/d cells. This suggests that eEF1A2 may become a new target for the treatment of T2DM and provide new ideas and theoretical basis for the clinical treatment of T2DM.
【学位授予单位】:首都医科大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:R587.1
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,本文编号:2204116
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