TGR5アゴニストは、骨格筋のインスリン抵抗性を改善し、糖尿病マウスのグルコース恒常性を改善します

背景と目的：TGR5は、多くの生理学的プロセスで重要な役割を果たします。しかし、骨格筋におけるグルコース代謝とインスリン感受性の調節におけるTGR5の機能は完全には解明されていません。強力で選択的なTGR5アゴニストとしてMN6を合成しました。ここでは、骨格筋のインスリン抵抗性に対するMN6の効果を、食事誘発性肥満（DIO）マウスおよびC2C12筋管で評価し、基礎となるメカニズムを調査しました。 方法：ヒトおよびマウスTGR5でのMN6の活性化は、HTGR5/CREまたはMTGR5/CRE細胞を発現するHEK293細胞株の安定したcAMPアッセイによって評価されました。GLP-1分泌は、NCI-H716細胞およびCD1マウスで測定されました。代謝異常の調節に対するMN6の急性および慢性効果は、OB/OBおよびDIOマウスで観察されました。2-デオキシグルコース取り込みは、分離された骨格筋で調べられました。Aktリン酸化、グルコース取り込み、およびグリコーゲン合成を調べて、C2C12筋管におけるパルミチン酸誘発インスリン抵抗性に対するMn6の効果を評価しました。 結果：MN6は、それぞれ15.9および17.9Nmol/LのEC50値を持つヒトおよびマウスTGR5を強力に活性化し、NCI-H716細胞およびCD1マウスでGLP-1分泌を刺激しました。MN6の単回経口用量は、OB/OBマウスの血糖値を大幅に減少させました。MN6での15日間の治療は、OB/OBマウスの空腹時血糖値とHBA1Cレベルを減少させました。MN6は、グルコースとインスリン耐性を改善し、ディオマウスの骨格筋のインスリン刺激グルコース取り込みを強化しました。C2C12筋管におけるインスリン刺激AKTリン酸化、グルコース取り込み、グリコーゲン合成のパルミチン酸誘発障害は、MN6によって防止される可能性があります。パルミチン酸塩障害インスリン刺激AKTリン酸化に対するMN6の効果は、TGR5のsiRNAを介したノックダウンまたはアデニル酸シクラーゼまたはプロテインキナーゼAの阻害により廃止され、この効果はTGR5およびcAMP/PKAの活性化に依存することを示唆しています。経路。 結論：我々の研究では、TGR5アゴニストが骨格筋のcAMP/PKA経路によってインスリン抵抗性を改善できることを特定しました。これは、骨格筋のグルコース代謝とインスリン感受性の調節におけるTGR5アゴニストの新しい効果を明らかにし、2型糖尿病の治療の潜在的価値をさらに強化しました。

BACKGROUND AND PURPOSE: TGR5 plays an important role in many physiological processes. However, the functions of TGR5 in the regulation of the glucose metabolism and insulin sensitivity in the skeletal muscles have not been fully elucidated. We synthesized MN6 as a potent and selective TGR5 agonist. Here, the effect of MN6 on insulin resistance in skeletal muscles was evaluated in diet-induced obese (DIO) mice and C2C12 myotubes, and the underlying mechanisms were explored. METHODS: The activation of MN6 on human and mouse TGR5 was evaluated by a cAMP assay in HEK293 cell lines stable expressing hTGR5/CRE or mTGR5/CRE cells. GLP-1 secretion was measured in NCI-H716 cells and CD1 mice. The acute and chronic effects of MN6 on regulating metabolic abnormalities were observed in ob/ob and DIO mice. 2-deoxyglucose uptake was examined in isolated skeletal muscles. Akt phosphorylation, glucose uptake and glycogen synthesis were examined to assess the effects of MN6 on palmitate-induced insulin resistance in C2C12 myotubes. RESULTS: MN6 potently activated human and mouse TGR5 with EC50 values of 15.9 and 17.9 nmol/L, respectively, and stimulated GLP-1 secretion in NCI-H716 cells and CD1 mice. A single oral dose of MN6 significantly decreased the blood glucose levels in ob/ob mice. Treatment with MN6 for 15 days reduced the fasting blood glucose and HbA1c levels in ob/ob mice. MN6 improved glucose and insulin tolerance and enhanced the insulin-stimulated glucose uptake of skeletal muscles in DIO mice. The palmitate-induced impairment of insulin-stimulated Akt phosphorylation, glucose uptake and glycogen synthesis in C2C12 myotubes could be prevented by MN6. The effect of MN6 on palmitate-impaired insulin-stimulated Akt phosphorylation was abolished by siRNA-mediated knockdown of TGR5 or by the inhibition of adenylate cyclase or protein kinase A, suggesting that this effect is dependent on the activation of TGR5 and the cAMP/PKA pathway. CONCLUSIONS: Our study identified that a TGR5 agonist could ameliorate insulin resistance by the cAMP/PKA pathway in skeletal muscles; this uncovered a new effect of the TGR5 agonist on regulating the glucose metabolism and insulin sensitivity in skeletal muscles and further strengthened its potential value for the treatment of type 2 diabetes.