CMHX008,一种PPARγ部分激动剂,增强胰岛素敏感性且对骨丢失影响较小

CMHX008, a PPARγ partial agonist, enhances insulin sensitivity with minor influences on bone loss.

作者信息Yi Hou, Xuemei Cao, Xiangnan Hu, Xinyu Li, Xiaoqin Shi, Hongying Wang, Chuan Peng, Jiayu Li, Jibin Li, Qifu Li, Chaodong Wu, Xiaoqiu Xiao
PMID30320193
期刊Genes Dis
发布时间2018-06-06
DOI10.1016/j.gendis.2018.05.004

实验完整度

包含TR-FRET结合实验、高脂饮食及ob/ob小鼠体内长期给药、micro-CT骨形态学分析、组织形态计量学、成骨细胞分化及分子机制验证等多层级实验。

主要模型

高脂饮食诱导肥胖C57BL/6小鼠 ob/ob小鼠 低脂饮食C57BL/6小鼠 C3H/10T1/2间充质干细胞

重点核对

CMHX008和罗格列酮的剂量(1、3、10 mg/kg/day,口服灌胃) 给药持续时间:16周 高脂饮食(D12492,60%脂肪热量)和低脂饮食(D12450B,10%脂肪热量) GTT检测:禁食12小时,腹腔注射2 g/kg葡萄糖,监测0-120分钟血糖

摘要

传统的噻唑烷二酮类药物(TZDs),如罗格列酮,是过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)的强效激动剂,可用于治疗2型糖尿病,但伴有不良效应,包括骨折风险增加。本研究旨在比较新型TZDs类似物PPARγ部分激动剂CMHX008与罗格列酮的胰岛素增敏功效和骨丢失副作用。采用TR-FRET PPARγ竞争性结合实验比较CMHX008与罗格列酮的结合亲和力。给小鼠施用载体、CMHX008或罗格列酮16周。使用间充质干细胞(MSCs)检测化合物处理后向成骨细胞分化的差异。TR-FRET显示CMHX008与PPARγ的结合亲和力低于罗格列酮。接受CMHX008处理的小鼠表现出与罗格列酮处理小鼠相似的胰岛素增敏作用,这与显著抑制PPARγ Ser273磷酸化以及通过促进脂肪组织中胰岛素受体和Akt的磷酸化来改善胰岛素敏感性有关。Micro-CT和组织形态计量学分析表明,CMHX008治疗后骨小梁丢失程度弱于罗格列酮,这由BV/TV、Tb.N、Tb.Th、Tb.Sp和矿物质沉着率的改变所证实。在成骨细胞分化试验中,CMHX008处理的MSCs显示出比罗格列酮处理的细胞更高的ALP活性和骨形成标志物mRNA水平。因此,CMHX008表现出与罗格列酮相似的胰岛素增敏效果,且骨丢失风险较低,提示保留PPARγ活性可消除TZDs的骨骼副作用,同时维持其胰岛素增敏特性。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
CMHX008作为新型PPARγ部分激动剂,其胰岛素增敏功效和骨丢失副作用与罗格列酮相比如何?
核心机制
CMHX008抑制PPARγ Ser273磷酸化,增强胰岛素受体和Akt磷酸化,从而改善胰岛素敏感性;同时较弱的PPARγ激动活性减少对成骨细胞分化的抑制,降低骨丢失风险。
主要证据
TR-FRET显示CMHX008对PPARγ结合亲和力较低;在HFD和ob/ob小鼠中,CMHX008改善葡萄糖耐量并抑制PPARγ磷酸化;micro-CT和组织形态计量学显示CMHX008导致较轻的骨丢失;MSCs成骨分化实验中CMHX008表现出更高的ALP活性和骨形成标志物。
研究意义
研究表明通过保留PPARγ活性可以消除TZDs的骨骼副作用,同时维持其胰岛素增敏特性,为设计更安全的PPARγ部分激动剂提供策略。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

PPARγ竞争性结合实验

比较CMHX008与罗格列酮对PPARγ的结合亲和力

使用TR-FRET PPARγ竞争性结合实验试剂盒,将不同浓度的化合物与GST融合的人PPARγ-LBD孵育,测量FRET信号。

2

小鼠体内药效和副作用评估

评估CMHX008和罗格列酮在长期给药后对胰岛素敏感性和骨代谢的影响

对HFD、LFD和ob/ob小鼠进行16周灌胃给药,进行葡萄糖耐量测试、间接量热分析、micro-CT和组织形态学分析。

3

成骨细胞分化实验

比较CMHX008和罗格列酮对MSCs向成骨细胞分化的影响

将C3H/10T1/2 MSCs在成骨分化培养基中培养,并给予化合物处理,检测ALP活性、骨形成标志物和矿化结节。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
TR-FRET PPARγ竞争性结合试剂盒InvitrogenA15144
低脂饲料D12450BResearch Diets--
高脂饲料D12492Research Diets--
总RNA提取试剂盒BiotekeRP1202
热循环仪(Veriti)Applied Biosystems--
实时荧光定量PCR检测系统(CFX96)BIO-RAD--
TRIzol试剂Sigma--
抗胰岛素受体β抗体Cell Signaling Technology3025
抗磷酸化胰岛素受体β抗体Cell Signaling Technology3024
磷酸化Akt (Ser473)抗体Cell Signaling Technology4060
抗Akt抗体Cell Signaling Technology4691
抗磷酸化PPARγ (ser273)抗体Bioss Inc.bs-4888R
抗PPARγ抗体Abcamab59256
抗骨钙素抗体Abcamab93876
抗Runx2抗体Abcamab23981
Fusion FX成像系统Vliber Lourmat--
显微CT扫描仪(VivaCT 40)Scanco Medical AG--
钙黄绿素SigmaC0875
茜素红SigmaA5533
polycut-E切片机(LEICA1600)LEICA--
荧光显微镜(FV1000)OLYMPUS--
DMEM/F12培养基HyClone--
胎牛血清PAN--
β-甘油磷酸----
抗坏血酸----
地塞米松----
BCIP/NBT碱性磷酸酶染色液BeyotimeC3206
碱性磷酸酶检测试剂盒BeyotimeP0321
茜素红SolarbioG8550

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
PPARγ结合实验
TR-FRET竞争性结合实验试剂盒(Invitrogen,A15144)、人PPARγ-LBD、浓度范围0.3-1000 nM、n=3。
阅读提示:见Materials and methods中"PPARγ competitive ligand binding analysis"部分
动物实验
小鼠品系(C57BL/6和ob/ob)、性别(雄性)、起始周龄(6周)、饮食(HFD D12492、LFD D12450B)、给药剂量(1、3、10 mg/kg/day)、给药方式(灌胃)、给药周期(16周)、随机分组及样本量。
阅读提示:见Materials and methods中"Animals and diets"部分
葡萄糖耐量试验
给药后10周进行、禁食12小时、2 g/kg葡萄糖腹腔注射、血糖测量时间点(0、15、30、60、120分钟)。
阅读提示:见Materials and methods中"Intraperitoneal glucose tolerance test (iGTT)"部分
成骨分化实验
MSCs细胞系(C3H/10T1/2)、培养条件、分化培养基成分(10 mM β-甘油磷酸、50 μg/ml抗坏血酸、0.1 μM地塞米松)、化合物浓度(3 μM)、检测时间点(7、14、21天)。
阅读提示:见Materials and methods中"Induction of osteoblastic differentiation"和"Staining and quantification for alkaline phosphatase and Alizarin red"部分