Loading...
Publication
Transcriptional control of energy metabolism: studies on FXR and PGC-1á
| Name: | Description: | Size: | Format: | |
|---|---|---|---|---|
| 5.58 MB | Adobe PDF |
Advisor(s)
Abstract(s)
Sedentary lifestyles, combined with an environment of caloric abundance, have led to a
remarkable increase in the incidence of obesity and diabetes. The resistance to insulin action
observed in type 2 diabetes is a complex and multifactorial metabolic disorder. Several
factors have been implicated in the development of insulin resistance, including systemic
low-grade inflammation and ectopic lipid accumulation. The transcriptional regulators FXR
and PGC-1α have been shown to promote beneficial effects on energy metabolism, which can
be explored to improve metabolic status in settings of insulin resistance. Here, we show that
FXR regulates hepatic metabolism in an isoform-dependent manner. Expression of each
human FXR variant in primary hepatocytes promoted robust and discrete changes in target
gene expression. Importantly, expression of FXRα2 and FXRα4 decreased hepatocyte lipid
accumulation and improved insulin sensitivity. Furthermore, FXRα2 expression increased
fatty acid oxidation and β-hydroxybutyrate production. In line with these observations, we
observed that FXR splicing was dynamically regulated in mouse liver in response to fasting
and physical exercise, with an increase in the relative expression of FXRα2. In addition, FXR
expression is elevated in white adipose tissue of skeletal muscle-specific PGC-1α1 transgenic
mice (MCK-PGC-1α1) and regulates adipocyte expression of major lipolytic mediators.
Finally, we show that PGC-1α1 promotes an anti-inflammatory biological response in
skeletal muscle, repressing the classical NFκB pathway. MCK-PGC-1α1 mice have
decreased IKKβ, p50 and p65 expression, which is accompanied by a strong increase in IκBα
protein levels. Importantly, PGC-1α1 enhances insulin-stimulated glycogen synthesis in
cultured myotubes upon pro-inflammatory stimulation. Taken together, our results suggest
that FXRα2 and PGC-1α1 improve metabolic conditions implicated in the development of
insulin resistance and therefore are attractive therapeutic targets for the treatment of obesityassociated
metabolic disorders.
O sedentarismo e o elevado consumo calórico têm conduzido a um aumento alarmante na incidência de obesidade e diabetes. A resistência à acção da insulina, que ocorre em diabetes tipo 2, é uma anomalia metabólica complexa e multifactorial. Vários factores estão associados ao desenvolvimento de resitência à insulina, incluindo inflamação sistémica e acumulação ectópica de lípidos. Os reguladores transcricionais FXR e PGC-1α promovem efeitos benéficos ao nível do metabolismo energético, que podem ser explorados para melhorar a condição metabólica em estados de resitência à insulina. Nestes estudos, demonstramos que a regulação exercida pelo FXR ao nível do metabolismo lipídico em hepatócitos depende da isoforma expressa. A expressão de cada isoforma do FXR em hepatócitos primários promove alterações distintas na expressão de genes alvo. A expressão de FXRα2 ou FXRα4 diminui a acumulação lipídica em hepatócitos, o que resulta num aumento da sensibilidade à insulina. Ademais, a expressão de FXRα2 promove a oxidação de ácidos gordos e produção de β-hidroxibutirato. Em linha com estas observações, o splicing do FXR é alterado em situações de jejum e exercício físico, com um aumento da expressão relativa de FXRα2. Também observámos que a expressão do FXR se encontra elevada no tecido adiposo de ratinhos com expressão transgénica de PGC-1α1 especificamente no músculo esquelético (MCK-PGC-1α1), participando na regulação de importantes fatores lipolíticos. Finalmente, PGC-1α1 promove uma resposta anti-inflamatória em músculo esquelético, caracterizada por um decréscimo na expressão de IKKβ, p50 e p65 e por um aumento dos níveis proteicos de IκBα, o que sugere um decréscimo significativo na atividade do sistema NFκB. Estas alterações resultam num aumento de sensibilidade à insulina em miotubos submetidos a estímulos pro-inflamatórios. Estes resultados sugerem que FXRα2 e PGC-1α1 promovem melhorias em condições metabólicas associadas com o desenvolvimento de resistência à insulina, sendo portanto alvos terapêuticos interessantes para o tratamento de doenças metabólicas associadas à obesidade.
O sedentarismo e o elevado consumo calórico têm conduzido a um aumento alarmante na incidência de obesidade e diabetes. A resistência à acção da insulina, que ocorre em diabetes tipo 2, é uma anomalia metabólica complexa e multifactorial. Vários factores estão associados ao desenvolvimento de resitência à insulina, incluindo inflamação sistémica e acumulação ectópica de lípidos. Os reguladores transcricionais FXR e PGC-1α promovem efeitos benéficos ao nível do metabolismo energético, que podem ser explorados para melhorar a condição metabólica em estados de resitência à insulina. Nestes estudos, demonstramos que a regulação exercida pelo FXR ao nível do metabolismo lipídico em hepatócitos depende da isoforma expressa. A expressão de cada isoforma do FXR em hepatócitos primários promove alterações distintas na expressão de genes alvo. A expressão de FXRα2 ou FXRα4 diminui a acumulação lipídica em hepatócitos, o que resulta num aumento da sensibilidade à insulina. Ademais, a expressão de FXRα2 promove a oxidação de ácidos gordos e produção de β-hidroxibutirato. Em linha com estas observações, o splicing do FXR é alterado em situações de jejum e exercício físico, com um aumento da expressão relativa de FXRα2. Também observámos que a expressão do FXR se encontra elevada no tecido adiposo de ratinhos com expressão transgénica de PGC-1α1 especificamente no músculo esquelético (MCK-PGC-1α1), participando na regulação de importantes fatores lipolíticos. Finalmente, PGC-1α1 promove uma resposta anti-inflamatória em músculo esquelético, caracterizada por um decréscimo na expressão de IKKβ, p50 e p65 e por um aumento dos níveis proteicos de IκBα, o que sugere um decréscimo significativo na atividade do sistema NFκB. Estas alterações resultam num aumento de sensibilidade à insulina em miotubos submetidos a estímulos pro-inflamatórios. Estes resultados sugerem que FXRα2 e PGC-1α1 promovem melhorias em condições metabólicas associadas com o desenvolvimento de resistência à insulina, sendo portanto alvos terapêuticos interessantes para o tratamento de doenças metabólicas associadas à obesidade.
Description
Tese de doutoramento, Ciências Biológicas, Faculdade de Ciências e Tenologia, Universidade do Algarve, 2014
Keywords
Ciências biológicas Diabetes Insulina Resistência Energia Metabolismo Exercícios