Diacilglicerolo e sfingolipidi del muscolo scheletrico - Impatto della localizzazione e delle specie sulla resistenza all'insulina negli esseri umani

L'accumulo di lipidi bioattivi come il diacilglicerolo (DAG) e gli sfingolipidi sono un meccanismo proposto per promuovere la resistenza all'insulina muscolare. Dati recenti indicano che questi lipidi si trovano nelle membrane, ma non è nota la distribuzione e la segnalazione di DAG e sfingolipidi in specifici organelli cellulari che regolano la sensibilità all'insulina. C'è una necessità fondamentale per colmare queste lacune nelle conoscenze per progettare interventi appropriati per prevenire e trattare la resistenza all'insulina indotta dai lipidi. L'obiettivo generale di questo progetto è determinare l'impatto dei cambiamenti nel DAG subcellulare e nelle specie di sfingolipidi, nella segnalazione e nella funzione metabolica prima e dopo gli interventi sullo stile di vita che sensibilizzano l'insulina. L'ipotesi centrale dei ricercatori è che il DAG e gli sfingolipidi nei muscoli promuovano la resistenza all'insulina attraverso meccanismi che sono unici per posizione, tipo di lipidi e specie. La logica della ricerca proposta è che chiarire i cambiamenti nelle specie di DAG e sfingolipidi localizzati che predicono la sensibilità all'insulina rivelerà specifici lipidi localizzati da prendere di mira nelle terapie per il diabete di tipo 2. Per raggiungere l'obiettivo generale, i ricercatori propongono tre obiettivi specifici: 1. Identificare l'influenza del DAG sarcolemmale e degli sfingolipidi sulla segnalazione cellulare e sulla sensibilità all'insulina prima e dopo gli interventi sullo stile di vita che sensibilizzano l'insulina. Forti dati preliminari danno forma all'ipotesi che le specie sarcolemmali di DAG 1,2-disaturate e ceramidi C18:0 diminuiranno dopo interventi sullo stile di vita sensibilizzanti all'insulina, portando a una minore attivazione della proteina chinasi C (PKC) e della proteina fosfatasi 2A (PP2A) e a una maggiore segnalazione dell'insulina . Il DAG del muscolo scheletrico e gli isomeri degli sfingolipidi, le specie, la localizzazione e la sintesi de novo saranno misurati prima e dopo la perdita di peso indotta dalla dieta o interventi di allenamento fisico in uomini e donne obesi. La sensibilità all'insulina sarà misurata utilizzando i morsetti dell'insulina e i lipidi muscolari utilizzando la spettrometria di massa con cromatografia liquida (LC/MS). 2. Determinare l'impatto del DAG mitocondriale/ER (reticolo endoplasmatico) e degli sfingolipidi sulla funzione mitocondriale e sullo stress ER in vivo, prima e dopo interventi sullo stile di vita che sensibilizzano l'insulina. I ricercatori ipotizzano, sempre sulla base di dati preliminari, che gli sfingolipidi mitocondriali/ER diminuiranno, ma il DAG aumenterà dopo interventi sullo stile di vita che sensibilizzano l'insulina e ciascuno si assocerà a una maggiore sensibilità all'insulina. I cambiamenti negli sfingolipidi saranno correlati all'aumento della funzione mitocondriale, alla riduzione dello stress ER, alle specie reattive dell'ossigeno (ROS) e alla formazione di acil-carnitina, mentre i cambiamenti nel DAG saranno correlati all'aumento del contenuto e della dinamica mitocondriale. 3. Identificare l'effetto del DAG esogeno e degli sfingolipidi sulla funzione mitocondriale in vitro, prima e dopo interventi sullo stile di vita che sensibilizzano l'insulina. L'ipotesi di lavoro è che DAG e sfingolipidi ridurranno la respirazione mitocondriale e aumenteranno il contenuto di ROS e acil-carnitina, ma saranno attenuati dopo l'allenamento di resistenza. La ricerca proposta è innovativa perché rappresenta un sostanziale allontanamento dallo status quo affrontando la compartimentazione cellulare dei lipidi bioattivi. Il contributo dei ricercatori sarà significativo identificando specie chiave e posizioni di DAG e sfingolipidi che promuovono la resistenza all'insulina, nonché meccanismi che spiegano l'accumulo che potrebbe essere modificato da interventi terapeutici di sensibilizzazione all'insulina.