oldható

  • absztrakt
  • Háttér:
  • az eredmények:
  • következtetés:
  • bevezetés
  • Anyagok és metódusok
  • Állatok és kezelés
  • Futópályák és izomvizsgálatok
  • Hiperinzulinémiás - euglikémiás bilincs
  • kémia
  • Statisztikai analízis
  • az eredmény
  • A RAP-031 rövid távú kezelése növeli az izomtömeget, az erőt és az összehúzódásokat
  • A RAP-031 hosszú távú kezelése növeli az izomtömeget, csökkenti a zsírt és növeli az inzulinérzékenységet
  • vita
  • Összeférhetetlenség

absztrakt

Háttér:

A miosztatin, más néven növekedési és differenciálódási faktor 8, egy szekretált fehérje, amely gátolja az izomnövekedést. A miosztatin-jelzés megszakadása növeli az izomtömeget és csökkenti a glükózszintet, de nem világos, hogy ezek a változások összefüggenek-e. Az egereket magas zsírtartalmú étrendben IIB típusú oldható aktivinreceptorral (ActRIIB, RAP-031) kezeltük, amely feltételezett endogén jelátviteli receptor a miosztatinra és a TGF-β szupercsalád egyéb ligandumaira.

az eredmények:

4 hét elteltével az RAP-031 növelte az izomtömeget és az izomtömeget, a tapadási és a kontrakciós erőt. A RAP-031 javította az inzulin képességét a magas zsírtartalmú egerekben, hogy szorító körülmények között elnyomja a glükóztermelést, de az inzulin által közvetített glükóz clearance-et nem változtatta meg jelentősen. Az RAP-031 kezelés máj inzulin-szenzibilizáló hatását az adiponectin szintjének emelkedésével társították. A RAP-031 10 hétig tartó kezelése tovább növelte az izomtömeget és drasztikusan csökkentette az egerek zsírtartalmát alacsony zsírtartalmú vagy magas zsírtartalmú étrenden. A RAP-031 elnyomta a máj glükóztermelését és fokozta a perifériás glükózfelvételt etetett egerekben. Ezzel szemben az RAP-031 elnyomta a glükóztermelést, anélkül, hogy a magas zsírtartalmú egerekben a glükóz raktározása nyilvánvalóan megváltozott.

következtetés:

Eredményeink azt mutatják, hogy az ActRIIB szignalizáció megzavarása életképes farmakológiai megközelítést jelent az elhízás és a cukorbetegség kezelésében.

A miosztatin a TGF-β szupercsalád tagja, amelyet túlnyomórészt a vázizomzat expresszál és szekretál. 1 A myostatin gén funkcióvesztésében bekövetkező mutációk az izomtömeg hatalmas növekedéséhez vezetnek egerekben, szarvasmarhákban, kutyákban és emberekben. 1., 2., 3., 4. A miosztatin biológiáját farmakológiai szempontból semlegesítő antitestek vagy myostatin propeptid injekciójával vizsgálták, amelyek növelik az egerek izomtömegét. 5., 6., 7. A miosztatinhoz kötődő fehérjék, mint például a fololitatin, a folisztatinhoz kapcsolódó gén és a növekedési és differenciálódási faktorokkal társult szérum protein-1, gátolják a miosztatin aktivitást és fokozott izomnövekedést. Az izmokra gyakorolt ​​hatása mellett a myostatinról beszámoltak arról, hogy elősegíti vagy gátolja az adipogenezist. 9, 10, 11

Az oldható ActRIIB/Fc fúziós fehérje (RAP-031) kimutatták, hogy növeli az izomtömeget és az erőt az amiotróf laterális szklerózis egérmodelljében. 19 Ebben a tanulmányban magas vagy magas zsírtartalmú étrendben kezeltük az egereket ezzel a vegyülettel, és tanulmányoztuk a testösszetétel és az inzulinérzékenység időbeli összefüggéseit.

Anyagok és metódusok

Állatok és kezelés

Futópályák és izomvizsgálatok

Az RAP-031-gyel vagy hordozóval kezelt egereket egy indirekt nyílt áramkörű kaloriméterhez (CLAMS, Columbus Instruments, Columbus, OH, USA) csatlakoztatott moduláris futópadhoz igazítottuk. Négy hetes kezelés után az egereket 5 órán át elfogyasztották táplálékuktól, és 1 órán át pihentetés közben indirekt kalorimetriát hajtottak végre, majd kényszerített futópad gyakorlással (10 ° 15 perc 10 m min-1, majd 2 óra 15 m min. 1).

Az elülső végtagok izomerőjét tapadásmérővel (TSE; Bad, Hamburg, Németország) mértük. Az egereket megtanították megfogni egy vízszintes fémrudat, miközben a farkuknál fogva meghúzták őket. Tíz mérést határoztak meg egérenként, és átlagolták őket. Az egereket szén-dioxiddal leöltük, az izmokat kivágtuk és lemértük, és ex vivo elemeztük az extensor digitorum longus (EDL) izomösszehúzódását. A Twitchre és a tetanusra adott válaszokat a korábban leírtak szerint értékeltük. 5, 23, 24 A fiziológiai vizsgálatok végén az izmokat villanófagyasztva, folyékony nitrogénben lehűtött izopentánban fagyasztva, vágás előtt -80 ° C-ra vágtuk. Soros fagyasztott szakaszokat (10 μm) vágtunk az EDL izom közepére 100% jéghideg metanollal (5 perc) rögzítve és légmentesen lezárt edényekben -80 ° C-on tárolva. A metszeteket hematoxilinnel és eozinnal vagy ATPázzal festettük. A fényképeket egy Olympus BX51 mikroszkóppal készítettük, amely Magnafire kamerával volt felszerelve. A morfometrikus méréseket digitalizált képeken hajtottuk végre a Scion Image 4.02 szoftver (Frederick, MD, USA) segítségével, az előzőekben leírtak szerint. 5.

Hiperinzulinémiás - euglikémiás bilincs

kémia

RAP-031 vagy hordozóval kezelt egerek normál vagy magas zsírtartalmú étrenden 4 vagy 10 hétig, az ételt 0800 és 1300 óra között gyűjtötték be, majd szén-dioxiddal felölték. A szívvért összegyűjtöttük, és a szérumot -20 ° C-on tároltuk. A szérum glükóz- és lipidszinteket kolorimetriás enzimvizsgálatokkal mértük (Stanbio, Boerne, TX, USA). Az inzulint, a leptint és az adiponektint enzim immunvizsgálatokkal mértük (Crystal Chem, Evanston, IL, USA; Linco, St Charles, MO, USA).

Statisztikai analízis

A RAP-031 kezelés hatását az egyes diétacsoportok különböző paramétereire párosítatlan t-teszt alkalmazásával értékeltük. P 1 ip hetente kétszer) szignifikánsan megnövekedett testtömeg normál étrendben (31 ± 0,8 vs. 27,1 ± 1,25 g) vagy magas zsírtartalmú (35,5 ± 1,3, 34 vs. 29,8 ± 1,42 g) egerekben 4 hét után (1a. Ábra) ). Az RAP-031-gyel kezelt egereknél jelentősen megnőtt az étrendi táplálékbevitel (12, 8 ± 0,46, szemben az egér/nap 11,7 ± 0,39 kcal/nap, P = 0,036) és a magas zsírtartalmú étrend enyhe növekedésével (14, 6 ±) 0,69 vs 13 ± 0,57 kcal/egér/nap; P = 0,11). A sovány tömeget RAP-031 növelte, de a zsírtartalom nem különbözött szignifikánsan (1b, c ábra). A RAP-031 kezelés megnövelte a gastrocnemius, a quadriceps és az EDL izomtömegét (1d-f. Ábra). A morfometrikus elemzés azt mutatta, hogy az RAP-031 nem növelte szignifikánsan az EDL izomrostok számát a vivőanyag-kezeléshez képest (diéta diéta: 807, 5 ± 76, 1 vs. 848, 6 ± 99, 7, P = 0,75; magas zsírtartalmú étrend: 1044 ± 60, 2 vs. 982, 7 ± 27, 4)., P = 0,38). Korábban az EDL rostok keresztmetszeti területe jobbra tolódott, és az átlagos rostterület megnőtt az RAP-031 kezelés hatására, összhangban az izom hipertrófiájával (2a-d. Ábra).

A 4 hetes RAP-031 (fehér pálca) vagy hordozó (fekete pálca) kezelés hatása a ) testsúly, b ) szegény és c ) zsírtömeg. ( d - f ) vázizomtömeg. Az adatok átlag ± sem, N = 10; * P ** P *** P

A RAP-031 (fehér sáv) vagy a hordozó (fekete sáv) négy hetes kezelésének hatása az EDL izomrost keresztmetszeteire egerekben normál táplálkozási étrend mellett ( a, b ) vagy magas zsírtartalmú étrend ( c, d ). Az adatok átlag ± sem N = 5; * P

A RAP-031 (fehér sáv) vagy a hordozó (fekete sáv) négy hetes kezelésének hatása az oxigénfogyasztásra (VO 2) a ) az alapvető feltételekről és b ) a futópad edzésének legjobb feltételeiről, c ) tapadási szilárdság és d, e ) ex vivo EDL-kontrakció. Az adatok átlag ± sem N = 5; * P ** P 1 perc-1, P = 0,03) magas zsírtartalmú étrendben lévő egerekben, összhangban az inzulinérzékenység javulásával (4c. Ábra). Az inzulin HGP-elnyomóképességét (25, 3 ± 2, 9 vs. 33, 7 ± 2, 1 ml kg -1 -1 perc-1, P = 0,047) növelte az RAP-031, de nem találtunk az RAP-031 statisztikailag szignifikáns hatása Rd-re (69, 2 ± 2, 35 vs 60, 7 ± 4, 48 ml kg-1 perc-1, P = 0, 12) (4c. ábra) vagy a WAT ​​vagy az izom glükózfelvételére (4d. Ábra).

Asztal teljes méretben

Alapszintű glükóztermelés és hiperinzulinémiás-euglikémiás szorítóbetét táplált (NC) vagy magas zsírtartalmú (HF) egerekben, amelyeket RAP031 (fehér sáv) vagy vivőanyag (fekete sáv) kezeléssel kezeltek 4 héten keresztül. a ) glükóz kinetika bazális és állati körülmények között az NC étrendben; b ) WAT és izom glükóz bevitel az NC étrendben; c ) glükóz kinetika bazális és állati körülmények között, magas frekvenciájú étrenden; d ) WAT- és izomcukor-bevitel magas frekvenciájú étrendben. Az adatok átlag: ± sem N = 5. * P -1 -1 min -1, P = 0.03) és Rd (118 ± 15.3 versus 62.6 ± 5.5 ml kg -1-1-1, P = 0.009), míg a HGP elnyomva (5,67 ± 0,63 vs 16,9 ± 3,17 ml kg-1 perc-1, P = 0,008) (6a. ábra). Az inzulin által stimulált glükózfelvételt a WAT-ban és az izmokban az RAP-031 növelte (6b. Ábra). Magas zsírtartalmú étrenden az RAP-031 növelte a GIR-t (43,3 ± 3,9 vs 27,8 ± 2,7 ml kg -1 perc -1, 5 vs. 22, 3 ± 4,8 ml kg -1 perc-1, P = 0,008) (6c. Ábra), de nem változtatta meg az Rd (50, 2 ± 3, 5 vs 51, 1 ± 3, 3 ml - 1 perc-1, P = 0, 12) vagy a glükóz felszívódását WAT vagy izom által (6d. Ábra).

10 hét RAP-031 (fehér bot) vagy hordozó (fekete bot) kezelés hatása a ) testsúly, b ) sovány anyag, c ) zsírtömeg. Az adatok átlag ± sem N = 5; * P ** P

Számos bizonyíték arra késztette bennünket, hogy az ActRIIB jelátvitel utáni gátlása növelje az izomtömeget, csökkentse a zsírt és javuljon a glükóz homeosztázis. A myostatin és az ActRIIB expressziója elhízott egerekben megváltozik a zsírszövetben és a vázizmokban. 13 Mstn -/- egérnek megnőtt az izomtömege, csökkent a zsírtartalma és javult az inzulinérzékenysége. 16, 17 Hasonlóképpen, a miosztatin-propeptidet túlzott mértékben expresszáló transzgénikus egerek, amelyek blokkolják a miosztatin-jelátvitelt, fokozott glükóz-toleranciát és inzulinérzékenységet fejlesztenek magas zsírtartalmú étrenden. A miosztatinnal végzett in vivo kezelés azonban következetlen hatással volt az izomtömegre és a zsírra. Zimmers és mtsai. 32 szerint 2 μg myostatin szubkután injekciója 7 napig csökkentette a testzsírt a nőstény egerekben. Ezeket az eredményeket nem sikerült reprodukálni egy másik tanulmányban. 33 Ehelyett 21 napig adott 120 μg myostatin csökkentette az izomtömeget zsírváltozás nélkül a vad típusú vagy genetikailag elhízott egerekben. 33

Vizsgálatunk érdekes dinamikát tárt fel a testösszetétel és a glükóz homeosztázis között az RAP-031 kezelés után. A várakozásoknak megfelelően az RAP-031 gyorsan növelte a sovány és az izomtömeget. Ez azonban nem vezetett az inzulin által közvetített glükóz-clearance jelentős növekedéséhez a diétás vagy magas zsírtartalmú egerek izomjában vagy zsírjában. Ehelyett a magas zsírtartalmú diétás egerek 4 hetes RAP-031 kezelése az inzulin glükóz-elnyomó hatásának jelentős növekedését eredményezte. Érdekes módon az RAP-031 hatása az inzulin májszenzibilizálására az adiponectin szintjének emelkedésével járt. Az adiponektin a zsírszövetben expresszálódik, alacsony és nagy molekulatömegű komplexként kering, és bebizonyosodott, hogy növeli az inzulinérzékenységet. Eredményeinkhez hasonlóan a miosztatin-propeptid transzgenikus overexpressziója magas zsírtartalmú étrenddel etetett egerekben megnövekedett adiponectin-szintet eredményezett. Az adiponektin mRNS expressziója a transzgénikus miosztatin propeptid egerek epididimális zsírjában 12-szer magasabb volt, mint a vad típusú alomokban, ami arra utal, hogy a fokozott izomnövekedés valamilyen módon stimulálja az adiponektin expresszióját. 7

Úgy véljük, hogy első tanulmányunk kimutatta, hogy az ActRIIB jelátvitel farmakológiai károsodása csökkent zsírtartalomhoz, megnövekedett inzulinérzékenységhez és megnövekedett vázizomtömeghez vezet. Ezek az eredmények azt jelzik, hogy az ActRIIB jelátvitel gátlása életképes stratégia az elhízás, az inzulinrezisztencia és a cukorbetegség megelőzésére vagy kezelésére. A jelátviteli mechanizmusokat, amelyek segítségével az RAP-031 szabályozza az izomtömeget és az inzulinérzékenységet, még meg kell határozni. Egy nemrégiben készült tanulmány kimutatta, hogy a myostatin által kiváltott izom atrófia a Smad 2 és Smad3 transzkripciós faktorok révén. Ezzel szemben a Smad2/3 gátlása részben az mTOR és az Akt szignalizációval elősegítette az izom hipertrófiáját. Ezeket az eredményeket megerősítette egy másik tanulmány, amely kimutatta, hogy a miosztatin az Akt/TORC1/p70S6 kináz aktivitás elnyomásával gátolta a myoblast differenciálódást. További munkára van szükség annak megállapításához, hogy ezek az utak közvetítik-e az ActRIIB hatásait az inzulinérzékenységre, az adipozitásra és más anyagcsere folyamatokra.

Összeférhetetlenség

Jeffrey Ucran és Jennifer Lachey az Acceleron Pharma alkalmazottai, amely az RAP-031 tanulmányt nyújtotta.