Cdk5介导的AMPKα2蛋白磷酸化在糖尿病脑病中的作用机制研究

基本信息
批准号:81460547
项目类别:地区科学基金项目
资助金额:45.00
负责人:李先辉
学科分类:
依托单位:吉首大学
批准年份:2014
结题年份:2018
起止时间:2015-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:田荣波,罗开军,贾薇,郭靖,石慧娟,姚元春,聂玺,杨翠平,黄利
关键词:
能量代谢障碍细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶5单磷酸腺苷活化蛋白激酶糖尿病脑病学习记忆障碍
结项摘要

Energy metabolism dysfunction is closely related to the occurrence of diabetic encephalopathy, and as the key enzyme of energy metabolic regulation, AMPK lower activity play an important role in the pathogenesis of diabetic encephalopathy. However, the related molecular mechanisms of AMPK inactivation in the development of diabetic encephalopathy still remains unknown.Studies have shown that abnormal activation of Cdk5 is involved in neurodegenerative disease through phosphorylating multiple protein kinases. 345 and 529 - bit serine of AMPKα2 meet the condition which Cdk5 substrates have a specific sequence of S/TPXK/R. We have found that there are energy metabolism dysfunction, the abnormal activation of Cdk5 increasing and the activity of AMPKα2 reducing in diabetic rats. Therefore, we proposed the following assumption: In the condition of diabetes, the abnormal activation of Cdk5 promotes 345 and 529 - bit serine of AMPKα2 phosphorylation, thereby inhibiting the activity of AMPKα2 in hippocampus, involved in the pathogenesis of diabetic encephalopathy. The project aims to first confirm that Cdk5 promotes 345 and 529 - bit serine of AMPKα2 phosphorylation specificity in vitro, and further research the mechanism of diabetic encephalopathy on the Cdk5 mediated AMPKα2 phosphorylation on the hippocampus neuron damage induced by high sugar and spontaneous diabetic GK rats model, providing a new method for the treatment of diabetic encephalopathy.

能量代谢障碍与糖尿病脑病的发生密切相关,而作为能量代谢调节的关键酶AMPK活性降低在糖尿病脑病发病过程中起了重要作用,但AMPK如何失活仍存许多疑问。有研究表明异常激活的Cdk5通过磷酸化多种激酶参与神经退行性疾病的发生。AMPKα2 345和529位丝氨酸满足Cdk5的底物一般都具有特定S/TPXK/R序列的条件。前期我们发现,糖尿病大鼠脑内存在能量代谢障碍,Cdk5异常活化增加,AMPKα2的活性降低。据此推测:糖尿病状态下,海马神经元内活化的Cdk5能够磷酸化AMPKα2 345和529位丝氨酸,进而抑制AMPKα2的活性,参与糖尿病脑病的发病。本课题首先在体外确认Cdk5对AMPKα2 345或和529位点磷酸化的专一性,并进一步在高糖诱导的海马神经元损伤和自发性糖尿病GK大鼠模型上研究Cdk5介导的AMPKα2蛋白磷酸化在糖尿病脑病中的作用机制,为糖尿病脑病的治疗提供新的思路。

项目摘要

能量代谢障碍与糖尿病脑病的发生密切相关,而作为能量代谢调节的关键酶AMPK活性降低在糖尿病脑病发病过程中起了重要作用,但AMPK如何失活仍存许多疑问。前期研究发现,糖尿病大鼠脑内存在能量代谢障碍,Cdk5异常活化增加,AMPKα2的活性降低。本项目主要从2个方面来研究 :(1)研究海马神经元能量代谢障碍与糖尿病大鼠认知功能障碍的关系。(2)AMPKα2的活性下调与认知功能障碍的关联及下调机制。研究成果充分表明:(1)糖尿病大鼠海马神经元内存在能量代谢障碍,Akt/CREB 信号活性下调,相关记忆蛋白表达下调,其诱导的认知功能障碍与胰岛素抵抗正相关,神经元活力及树突棘密度与血糖浓度呈负相关;改善神经元内能量代谢障碍,能够有效地改善糖尿病导致的认知障碍及病理损伤。(2)糖尿病大鼠海马Cdk5 异常活化增加,AMPK 的活性降低。体内外Cdk5 能够磷酸化AMPKα2 485位点的苏氨酸,并降低它的活性。抑制AMPK-α2Thr485的磷酸化,能够改善认知障碍及病理损伤。因此,本项目的开展,已基本回答海马细胞能量代谢障碍与认知障碍及病理损伤的关系,糖尿病状态下,海马神经内AMPKα2的活性显著下调的发生机制及与认知功能障碍的关联,为糖尿病引起认知功能障碍的机制提供了一种新的见解,为糖尿病脑病的治疗提供了新的思路。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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