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.2020年4月7日;12(4):e09271。
doi:10.15252/emmm.201809271。 Epub 2020年3月18日。

内皮Notch信号控制肌肉中的胰岛素转运

附属公司

内皮Notch信号控制肌肉中的胰岛素转运

萨纳·哈桑等。 EMBO分子医学. .

摘要

内皮的作用不仅限于作为促进血液运输的惰性屏障。内皮细胞(EC)通过表达一系列血管分泌分子,以特定于器官的方式调节代谢需求。胰岛素通过内皮细胞流向肌肉细胞的流量是一个影响胰岛素介导的血糖降低的速率控制过程。这里,我们证明内皮细胞中的Notch信号调节胰岛素向肌肉的转运。与非肥胖小鼠相比,肥胖小鼠的内皮细胞中Notch信号活性更高。内皮细胞中持续的Notch信号降低胰岛素敏感性并增加血糖水平。相反,在高脂饮食诱导的胰岛素抵抗模型中,EC-特异性抑制Notch信号可增加胰岛素敏感性,改善肌肉的葡萄糖耐受性和葡萄糖摄取。这与Cav1、Cav2和Cav1的转录增加、内皮细胞小泡数量增加、胰岛素摄取率以及微血管密度增加有关。这些数据表明,内皮中的Notch信号积极控制胰岛素敏感性和葡萄糖稳态,因此可能代表糖尿病的治疗靶点。

关键词:陷波信号;caveolae;内皮细胞;胰岛素转运;肌肉。

PubMed免责声明

利益冲突声明

提交人声明他们没有利益冲突。

数字

图1
图1。内皮Notch信号调节系统葡萄糖代谢
  1. A类

    从对照饮食(CD,10%脂肪,70%碳水化合物)或高脂肪饮食(HFD,60%脂肪,20%碳水化合物)或高脂肪高糖饮食(HFS,60%脂肪,20%碳水化合物和饮用水中的42克/升蔗糖)的小鼠骨骼肌中分离的微血管内皮细胞中内皮Notch靶基因的表达。n个=4,数据表示平均值±SEM,未配对t吨‐测试。

  2. B

    从小鼠骨骼肌分离的微血管内皮细胞中内皮Notch靶基因的表达禁食24小时(fasted组),然后参考4小时(Fased+refed组),将其标准化为喂食24小时的小鼠(fed组)。n个=5,数据表示平均值±SEM,未配对t吨‐测试。

  3. C类

    血糖控制水平(n个=5)和NICDiOE‐欧共体(n个=5)重组5周后的小鼠。数据表示平均值±SEM,未配对t吨‐测试。

  4. D类

    血浆胰岛素水平对照(n个=5)和NICDiOE‐欧共体(n个=5)重组5周后的小鼠。数据表示平均值±SEM,Welch’st吨‐测试。

  5. E类

    对照组胰岛素耐受性试验的血糖水平(n个=7)和NICDiOE‐欧共体控制(n个=7)小鼠。数据表示平均值±SEM,未配对t吨‐测试。

  6. F类

    (E)中胰岛素耐受性试验曲线下面积的量化。数据表示平均值±SEM,Welch’st吨‐测试。

  7. G公司

    对照组糖耐量试验的血糖水平(n个=6)或NICDiOE‐欧共体(n个=7)小鼠。数据表示平均值±SEM,未配对t吨测试。

  8. H(H)

    葡萄糖耐量试验曲线下面积的量化(G)。数据代表平均值±SEM,未配对t吨测试。

图EV1
图EV1。高脂饮食喂养小鼠的Notch靶点及其特性新生儿重症监护室 运行经验 欧盟委员会老鼠
  1. A、 B类

    内皮Notch靶基因在从小鼠骨骼肌分离的微血管内皮细胞中的表达,这些细胞是在连续3周(A)和8周(B)的控制饮食(CD,10%脂肪,70%碳水化合物)或高脂肪饮食(HFD,60%脂肪,20%碳水化合物)中分离出来的。n个=5,数据表示平均值±SEM,未配对t吨‐测试。

  2. C类

    控制体质量(n个=5)或NICDiOE‐欧共体(n个=5)小鼠注射三苯氧胺7周后。数据表示平均值±SEM,未配对t吨‐测试。

  3. D类

    Notch靶基因在新分离自新生儿重症监护室骨骼肌的原发性微血管内皮细胞中的表达iOE‐欧共体小鼠与对照小鼠进行比较。n个=4,数据表示平均值±SEM,未配对t吨‐测试。

  4. E类

    NICD骨骼肌中isolectin B4染色血管(红色)的典型共焦图像iOE‐欧共体注射三苯氧胺5周后,小鼠和其配偶进行对照。比例尺50μm。

  5. F类

    NICD心肌中isolectin B4染色血管(红色)的典型共焦图像iOE‐欧共体注射三苯氧胺5周后,小鼠和其配偶进行对照。比例尺30μm。

图EV2
图EV2。胰腺和肝血管新生儿重症监护室 运行经验 欧盟委员会老鼠
  1. A类

    显示CD31的典型共焦图像+NICD胰腺切片中的血管(红色)和胰岛素阳性(绿色)胰岛iOE‐欧共体注射三苯氧胺5周后,小鼠和其配偶进行对照。比例尺50μm。

  2. B

    对照组血管和胰岛面积的定量(n个=5)和NICD国际奥委会(n个=7)小鼠。数据表示平均值±SEM,未配对t吨测试。

  3. C类

    NICD肝脏切片中显示IV型胶原+血管(红色)的典型共焦图像iOE‐欧共体注射三苯氧胺5周后,小鼠和同窝对照组。比例尺50μm。

  4. D类

    对照组微血管密度和平均血管尺寸的量化(n个=3)和NICDiOE‐欧共体(n个=3)小鼠。数据表示平均值±SEM、Mann–Whitney和Welch’st吨‐测试。

图EV3
图EV3。血管系统和胰腺功能的特征卢比 欧盟委员会老鼠
  1. A类

    控制体质量(n个=8)或卢比 iΔEC(n个=6)小鼠注射三苯氧胺7周后。数据表示平均值±SEM,未配对t吨‐测试。

  2. B

    显示CD31的典型共焦图像+胰腺切片中的血管(红色)和胰岛素阳性(绿色)胰岛卢比 iΔEC注射三苯氧胺6周后,小鼠和室友进行对照。比例尺50μm。

  3. C、 D类

    对照组胰岛面积(C)和血管面积(D)的定量(n个=4)和卢比 iΔEC(n个=3)小鼠。数据表示平均值±SEM,Welch’st吨‐测试。

  4. E、 F类

    总胰岛素含量(E)和体外从对照组分离的胰岛中葡萄糖刺激的胰岛素分泌(F)(n个=5)和卢比 iΔEC(n个=4)小鼠。数据表示平均值±SEM,未配对t吨‐测试。

  5. G、 小时

    对照组和对照组的血浆C肽水平(G)和血糖水平(H)卢比 iΔEC葡萄糖刺激后的小鼠。n个=4,数据表示平均值±SEM,未配对t吨‐测试。

图2
图2。内皮特异性Notch缺失提高胰岛素敏感性
  1. A类

    血糖控制水平(n个=8)和卢比 i∆EC(n个=8)重组5周后的小鼠。数据表示平均值±SEM,未配对t吨‐测试。

  2. B

    血浆胰岛素水平对照(n个=8)和卢比 i∆EC(n个=8)重组5周后的小鼠。数据表示平均值±SEM,未配对t吨‐测试。

  3. C类

    对照组胰岛素耐受性试验的血糖水平(n个=10)和卢比 i∆EC(n个=7)小鼠。数据表示平均值±SEM,未配对t吨‐测试。

  4. D类

    (C)中胰岛素耐受性试验曲线下面积的量化。数据表示平均值±SEM,Welch’st吨‐测试。

  5. E类

    对照组糖耐量试验的血糖水平(n个=6)或卢比 iΔEC(n个=5)小鼠。数据代表平均值±SEM,未配对t吨‐测试。

  6. F类

    (E)中葡萄糖耐量试验曲线下面积的量化。数据代表平均值±SEM,Welch’st吨‐测试。

图EV4
图EV4。肝血管结构与功能分析卢比 欧盟委员会老鼠
  1. A类

    典型共焦图像显示肝脏切片中的IV型胶原+血管(红色)卢比 iΔEC注射三苯氧胺6周后,小鼠和室友进行对照。比例尺50μm。

  2. B

    对照组微血管密度和平均血管尺寸的量化(n个=3)和卢比 iΔEC(n个=3)小鼠。数据表示平均值±SEM,Welch’st吨‐测试。

  3. C–E类

    对照组和NICD肝脏切片的苏木精和伊红(H&E)(C)、天狼星红(D)和普鲁士蓝(E)染色的代表性图像iOE‐欧共体老鼠。n个=4,比例尺100μm。

  4. F、 G公司

    对照组和对照组的血浆白蛋白(F)和尿素(G)水平卢比 iΔEC老鼠。n个=4,数据表示平均值±SEM,未配对t吨‐测试。

  5. H–J型

    对照组和对照组的丙氨酸氨基转移酶(ALAT)(H)、天冬氨酸氨基转移酶和碱性磷酸酶(ALP)(J)的血浆水平卢比 iΔEC老鼠。n个=4,数据表示平均值±SEM,未配对t吨‐测试。

图3
图3。Notch信号缺失改善内皮胰岛素转运
  1. A类

    Notch诱导后原代人脐静脉内皮细胞(HUVECs)中FITC胰岛素和CAV1表达的摄取。比例尺20μm。

  2. B

    Notch阻断后(HUVECs)FITC胰岛素摄取和CAV1表达。比例尺20μm。

  3. C类

    对照组静脉注射PBS或1.5U/kg胰岛素后7分钟腓肠肌AKT磷酸化的代表性蛋白质印迹(n个=3)和卢比 i∆EC(n个=3)重组5周后的小鼠。

  4. D类

    蛋白质印迹密度分析(C)。n个=3,数据代表平均值±SEM,未配对t吨‐测试。

  5. E类

    对照组静脉注射PBS或1.5 U/kg胰岛素7 min后肝脏AKT磷酸化的代表性Western blot(n个=3)和卢比 i∆EC(n个=3)重组5周后的小鼠。

  6. F类

    Western blot(E)的密度分析。n个=3,数据代表平均值±SEM,未配对t吨‐测试。

可在线获取此图的源数据。
图4
图4。第1节‐胰岛素依赖性跨内皮细胞转运
  1. A类

    跨内皮胰岛素转运分析的实验装置示意图。

  2. B

    不同剂量胰岛素处理的肌源性C2C12细胞中AKT磷酸化。n个=3,数据代表平均值±SEM,未配对t吨‐测试。

  3. C类

    C2C12细胞AKT磷酸化的代表性Western blot洞穴1小鼠心脏内皮细胞(MCEC)的敲除。

  4. D类

    蛋白质印迹密度分析(C)。数据表示为折叠转换控制。n个=3,数据代表平均值±SEM,未配对t吨‐测试。

  5. E类

    近距离连接分析显示在胰岛素刺激下MCEC中CAV1和INSR(胰岛素受体)的关联。n个=86–120个细胞,每个时间点来自8个微观高功率场,数据表示平均值±SEM,未配对t吨‐测试,***表示P(P)<0.001。

可在线获取此图的源数据。
图5
图5。Notch信号通过小泡基因的表达控制胰岛素转运
  1. A类

    定量RT-PCR检测CAV1、CAV2、,CAVIN1Notch阻断(dnMAML)和诱导(NICD)后的原代人脐静脉内皮细胞(HUVECs)。n个=3,数据代表平均值±SEM,未配对t吨‐测试。

  2. B

    Notch操作后HUVEC中CAV1表达的典型Western blot。

  3. C类

    蛋白质印迹密度分析(B)。数据表示为GFP控制下的折叠变化。n个=3,数据代表平均值±SEM,未配对t吨‐测试。

  4. D类

    Notch诱导后HUVEC中CAVIN1表达的代表性Western blot。

  5. E类

    蛋白质印迹密度分析(D)。数据表示为LacZ控制的折叠变化。n个=5,数据表示平均值±SEM,未配对t吨‐测试。

  6. F类

    的表达式CAV1型在HUVEC中进行Notch操作和HEY1诱导。n个=3,数据代表平均值±SEM,未配对t吨‐测试。

  7. G公司

    的表达式洞穴1,洞穴2,卡文1在刚从大鼠骨骼肌分离的初级微血管内皮细胞中卢比 iΔEC小鼠与对照小鼠进行比较。n个=5,数据表示平均值±SEM,未配对t吨‐测试。

  8. H(H)

    的表达式洞穴1,洞穴2,卡文1新分离自NICD骨骼肌的初级微血管内皮细胞国际奥委会小鼠与对照小鼠进行比较。n个=4,数据表示平均值±SEM,未配对t吨‐测试。

  9. 的表达式Cav1公司,洞穴2,卡文1在从对照饮食(CD,10%脂肪,70%碳水化合物)或高脂肪饮食(HFD,60%脂肪,20%碳水化合物)或高脂肪高糖饮食(HFS,60%脂肪,20%碳水化合物和饮用水中的42g/l蔗糖)的小鼠骨骼肌中分离的微血管内皮细胞中。n个=4,数据表示平均值±SEM,未配对t吨‐测试。

  10. J、 K(K)

    (J)NICD心肌毛细血管EC中附着在心尖膜上的小凹数量的定量iOE‐欧共体小鼠(每个基因型3个心脏的6段1000nm长)或(J)卢比 iΔEC(每个基因型8个心脏的6段1000nm长)基于电子显微镜。方框图描述了中位数和百分位数(10第个, 25第个, 75第个, 90第个),未成对t吨‐测试,*表示P(P) < 0.05.

  11. 五十、 M(M)

    对照组和对照组心脏切片Cav1染色的代表性免疫组织化学(L)和共焦图像(M)卢比 iΔEC老鼠。n个=3,比例尺50μm。

可在线获取此图的源数据。
图EV5
图EV5。中小凹基因的分析HUVEC公司s和卢比 欧盟委员会不同饮食的小鼠
  1. A类

    定量RT-PCR检测CAVIN2号洞穴3Notch阻断(dnMAML)和诱导(NICD)后的原代人脐静脉内皮细胞(HUVECs)。n个=5,数据表示平均值±SEM,未配对t吨测试。

  2. B

    的表达式HEY1、HEY2和HES1在HUVEC中进行切口操作。n个=4,数据代表平均值±SEM,未配对t吨‐测试。

  3. C类

    Notch操作后HUVEC中CAV2表达的代表性Western blot。

  4. D类

    蛋白质印迹密度分析(C)。数据表示为LacZ控制的折叠变化。n个=5,数据表示平均值±SEM,未配对t吨‐测试。

  5. E类

    喂食和重组协议的示意图。

  6. F类

    控制或重量曲线卢比 iΔEC小鼠保持对照饮食(CD,10%脂肪,70%碳水化合物)或高脂肪饮食(HFD,60%脂肪,20%碳水化合物)。n个=4控制CD,n个 = 5卢比 iΔECCD、,n个=6控制HFD,n个 = 4卢比 iΔECHFD,数据代表平均值±SEM。

  7. G公司

    血糖控制水平(n个=9)或卢比 iΔEC(n个=9)保存在CD上的小鼠。数据代表平均值±SEM,未配对t吨‐测试。

  8. H(H)

    血糖控制水平(n个=11)或卢比 iΔEC(n个=10)小鼠继续服用HFD。数据表示平均值±SEM,未配对t吨‐测试。

图6
图6。内皮特异性Notch调制改变肌肉葡萄糖摄取
  1. A类

    对照组和NICD的2‐DG摄取分析协议示意图国际奥委会老鼠。

  2. B

    对照组和NICD的血糖水平iOE‐欧共体在2-DG摄取测定期间,小鼠。n个=5,数据表示平均值±SEM,未配对t吨‐测试。

  3. C类

    对照组和NICD的血浆胰岛素水平iOE‐欧共体小鼠在2‐DG摄取试验期间。n个=5,数据表示平均值±SEM,未配对t吨‐测试。

  4. D类

    对照组和NICD组骨骼肌中的2‐DG摄取水平iOE‐欧共体老鼠。n个=5,数据表示平均值±SEM,未配对t吨‐测试。

  5. E类

    对照组内脏白色脂肪组织(vWAT)中的2‐DG摄取水平(n个=4)和NICDiOE‐欧共体(n个=5)小鼠。数据表示平均值±SEM,未配对t吨‐测试。

  6. F类

    用于控制和卢比 iΔEC老鼠。

  7. G公司

    血糖控制水平和卢比 iΔEC小鼠在2‐DG摄取试验期间。n个=5,数据表示平均值±SEM,未配对t吨‐测试。

  8. H(H)

    对照组和对照组的血浆胰岛素水平卢比 iΔEC小鼠在2‐DG摄取试验期间。n个=5,数据表示平均值±SEM,未配对t吨‐测试。

  9. 对照组和对照组骨骼肌中的2‐DG摄取水平卢比 iΔEC老鼠。n个=4,数据代表平均值±SEM,未配对t吨‐测试。

  10. J型

    2‐对照组和对照组vWAT中的DG摄入水平卢比 iΔEC老鼠。n个=5,数据表示平均值±SEM,未配对t吨‐测试。

图7
图7。内皮特异性缺失卢比改善肥胖小鼠的糖耐量
  1. A类

    喂食和重组协议的示意图。

  2. B

    对照组葡萄糖耐量试验(GTT)的血糖水平(n个=4)或卢比 iΔEC(n个=5)小鼠保持高脂肪饮食(HFD)。数据表示未配对t吨试验,平均值±SEM。

  3. C类

    (B)中GTT曲线下面积(AUC)的量化。数据表示平均值±SEM,未配对t吨‐测试。

  4. D类

    对照组胰岛素耐受性试验(ITT)的血糖水平(n个=4)或卢比 iΔEC(n个=3)小鼠继续服用HFD。数据表示未配对t吨试验,平均值±SEM。

  5. E类

    (D)中ITT AUC的量化。数据表示平均值±SEM,未配对t吨‐测试。

  6. F类

    HbA1c控制水平(n个=4)或卢比 iΔEC(n个=6)重组后7周,小鼠继续使用HFD。数据表示平均值±SEM,未配对t吨‐测试。

  7. G公司

    用于控制和卢比 iΔECHFD小鼠。

  8. H(H)

    血糖控制水平和卢比 iΔECHFD小鼠在2‐DG摄取试验期间。n个=5,数据表示平均值±SEM,未配对t吨测试。

  9. 对照组和对照组的血浆胰岛素水平卢比 iΔECHFD小鼠在2‐DG摄取试验期间。n个=5,数据表示平均值±SEM,未配对t吨‐测试。

  10. J型

    对照组骨骼肌中的2‐DG摄取水平(n个=5)和卢比 iΔEC(n个=4)HFD小鼠。数据表示平均值±SEM,未配对t吨‐测试。

  11. K(K)

    2‐对照组和对照组vWAT中的DG摄入水平卢比 iΔEC老鼠。n个=4,数据表示平均值±SEM,未配对t吨‐测试。

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引用人

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工具书类

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