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线粒体丙酮酸载体抑制启动代谢串扰以刺激支链氨基酸分解代谢

Molecular Metabolism ( IF 7.0 ) Pub Date : 2023-02-18 , DOI: 10.1016/j.molmet.2023.101694
Daniel Ferguson 1 , Sophie J Eichler 1 , Nicole K H Yiew 1 , Jerry R Colca 2 , Kevin Cho 3 , Gary J Patti 4 , Trevor M Shew 1 , Andrew J Lutkewitte 1 , Sandip Mukherjee 1 , Kyle S McCommis 5 , Natalie M Niemi 6 , Brian N Finck 1
Affiliation  

 客观的


线粒体丙酮酸载体 (MPC) 已成为治疗胰岛素抵抗、2 型糖尿病和非酒精性脂肪性肝炎 (NASH) 的治疗靶点。我们评估了 MPC 抑制剂 (MPCi) 是否可以纠正支链氨基酸 (BCAA) 分解代谢的损伤,这种损伤可预测糖尿病和 NASH 的发生。

 方法


对 NASH 和 2 型糖尿病患者的循环 BCAA 浓度进行了测量,这些患者参加了最近一项随机、安慰剂对照的 IIB 期临床试验,以测试 MPCi MSDC-0602K (EMMINENCE;NCT02784444) 的有效性和安全性。在这项为期 52 周的试验中,患者被随机分配接受安慰剂 (n = 94) 或 250 mg MSDC-0602K (n = 101)。使用人肝癌细胞系和小鼠原代肝细胞在体外测试各种MPCi对BCAA分解代谢的直接影响。最后,我们研究了肝细胞特异性删除 MPC2 如何影响肥胖小鼠肝脏中的 BCAA 代谢以及 MSDC-0602K 对 Zucker 糖尿病脂肪 (ZDF) 大鼠的治疗。

 结果


在 NASH 患者中,MSDC-0602K 治疗可显着改善胰岛素敏感性和糖尿病,与基线相比,血浆支链氨基酸浓度降低,而安慰剂则没有效果。 BCAA 分解代谢的限速酶是线粒体支链酮酸脱氢酶 (BCKDH),它会因磷酸化而失活。在多种人肝癌细胞系中,MPCi 显着降低 BCKDH 磷酸化并刺激支链酮酸分解代谢;需要 BCKDH 磷酸酶 PPM1K 的作用。从机制上讲,MPCi 的作用与能量感应 AMP 依赖性蛋白激酶 (AMPK) 的激活和体外雷帕霉素 (mTOR) 激酶信号级联的机制靶标有关。与野生型对照相比,肥胖、肝细胞特异性 MPC2 敲除 (LS- Mpc2 −/−) 小鼠的肝脏中 BCKDH 磷酸化降低,同时体内 mTOR 信号激活。最后,虽然 MSDC-0602K 治疗改善了 ZDF 大鼠的葡萄糖稳态并增加了一些 BCAA 代谢物的浓度,但它并没有降低血浆 BCAA 浓度。

 结论


这些数据证明了线粒体丙酮酸和 BCAA 代谢之间的新交互作用,并表明 MPC 抑制通过激活 mTOR 轴导致血浆 BCAA 浓度降低和 BCKDH 磷酸化。然而,MPCi 对葡萄糖稳态的影响可能与其对 BCAA 浓度的影响是分开的。





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更新日期:2023-02-18
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