Diabetes:營養所研究人員發現餐後血糖調控的新機制

2021-01-11 生物谷

大多數動物,包括人類,在其一生中都不斷經歷進食和飢餓的周期循環。進食後以葡萄糖為主的血糖急速上升,而血糖得不到及時的控制則是糖尿病最主要的特徵,同時餐後的高血糖也是糖尿病病人罹患心血管併發症的主要原因。機體有多種機制參與了餐後血糖的調控,其中最主要的途徑是通過胰島細胞分泌胰島素,增加機體外周組織對血糖的吸收,從而降低血糖。

肝臟是機體最重要的代謝器官,同時也是一個血糖的感受器官。多年前的動物實驗表明,進食後約三分之一的血糖能夠轉化為肝糖原,從而儲備過多的葡萄糖。但目前尚不清楚肝臟的糖原合成如何與進食和飢餓的循環周期相協調,以維持餐後血糖的穩定。

中科院上海生命科學院營養科學研究所陳雁課題組的博士生羅小琳等人發現,飢餓能在小鼠肝臟中誘導一個基因的表達,名為PPP1R3G,而進食後該基因表達則下降。進一步的研究表明PPP1R3G是一個蛋白磷酸酶的調節亞基,PPP1R3G的功能是把該蛋白磷酸酶錨定在糖原上,增加糖原合成酶的活性,進而增加糖原合成。在小鼠實驗中,羅小琳等人發現過度表達PPP1R3G後,進食後血糖清除率明顯提高。若在小鼠中降低PPP1R3G的表達,進食後的血糖清除速度則顯著延遲。因此,這一研究發現了肝臟PPP1R3G在餐後血糖的調控中發揮了至關重要的功能,而尤其有意義的是,這一功能與機體的進食和飢餓周期緊密相扣。機體在飢餓時PPP1R3G增加,進食後的短時間內,PPP1R3G可以介導肝糖原的快速合成,從而快速降低血糖。

該工作近日在國際糖尿病研究領域權威雜誌Diabetes在線發表。血糖調控異常是糖尿病的一個最根本因素,而糖尿病的發病率在我國以及世界範圍內呈現急劇上升的趨勢。該研究揭示了一個全新的調控餐後血糖的新機制,對於糖尿病血糖失衡的理解和未來控制血糖的策略提供了一個全新的思路。

該工作得到了中科院、國家基金委和科技部的資助。(生物谷Bioon.com)

生物谷推薦原文出處:

Diabetes  doi: 10.2337/db10-1663

Fasting-Induced Protein Phosphatase 1 Regulatory Subunit Contributes to Postprandial Blood Glucose Homeostasis via Regulation on Hepatic Glycogenesis

Xiaolin Luo, Yongxian Zhang, Xiangbo Ruan, Xiaomeng Jiang, Lu Zhu, Xiao Wang, Qiurong Ding, Weizhong Liu, Yi Pan, Zhenzhen Wang and Yan Chen

Abstract

OBJECTIVE Most animals experience fasting–feeding cycles throughout their lives. It is well known that the liver plays a central role in regulating glycogen metabolism. However, how hepatic glycogenesis is coordinated with the fasting–feeding cycle to control postprandial glucose homeostasis remains largely unknown. This study determines the molecular mechanism underlying the coupling of hepatic glycogenesis with the fasting–feeding cycle.

RESEARCH DESIGN AND METHODS Through a series of molecular, cellular, and animal studies, we investigated how PPP1R3G, a glycogen-targeting regulatory subunit of protein phosphatase 1 (PP1), is implicated in regulating hepatic glycogenesis and glucose homeostasis in a manner tightly orchestrated with the fasting–feeding cycle.

RESULTS PPP1R3G in the liver is upregulated during fasting and downregulated after feeding. PPP1R3G associates with glycogen pellet, interacts with the catalytic subunit of PP1, and regulates glycogen synthase (GS) activity. Fasting glucose level is reduced when PPP1R3G is overexpressed in the liver. Hepatic knockdown of PPP1R3G reduces postprandial elevation of GS activity, decreases postprandial accumulation of liver glycogen, and decelerates postprandial clearance of blood glucose. Other glycogen-targeting regulatory subunits of PP1, such as PPP1R3B, PPP1R3C, and PPP1R3D, are downregulated by fasting and increased by feeding in the liver.

CONCLUSIONS We propose that the opposite expression pattern of PPP1R3G versus other PP1 regulatory subunits comprise an intricate regulatory machinery to control hepatic glycogenesis during the fasting–feeding cycle. Because of its unique expression pattern, PPP1R3G plays a major role to control postprandial glucose homeostasis during the fasting–feeding transition via its regulation on liver glycogenesis.

會議推薦:

會議時間:2011年6月3日~6月5日
會議地點:同濟大學逸夫樓
主辦單位:華東幹細胞庫 中國細胞生物學學會幹細胞生物學分會 中科院幹細胞庫 北方幹細胞庫 南方幹細胞庫
承辦單位: 生物谷 再生泉

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