Tytuł projektu: „Elucidation of the role of individual intramuscular lipid intermediates in fat-induced insulin resistance”

Kierownik projektu: Dr hab. Agnieszka Błachnio-Zabielska

Okres realizacji projektu: 01.12.2016 – 30.11.2019

Nazwa Programu: TEAM

Źródło finansowania: Program TEAM Fundacji na rzecz Nauki Polskiej, realizowany w ramach Działania 4.4 Zwiększenie potencjału kadrowego sektora B+R, współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój 2014-2020.

Kwota przyznana: 3 245 620 PLN

Opis projektu, innowacyjność, spodziewane rezultaty, wpływ na rozwój nauki:

Mięśnie szkieletowe są główną tkanką odpowiedzialną za insulinozależny wychwyt glukozy. Stan otyłości, wiąże się z akumulacją wewnątrzmięśniowych lipidów, co prowadzi do szeregu zaburzeń metabolicznych, m.in. insulinooporności i cukrzycy typu 2. Mechanizm, który leży u podstaw tego procesu, pozostaje wciąż nieznany. Początkowo przypuszczano, że indukowanie insulinooporności mięśniowej wywoływane jest wewnątrzmięśniową akumulacją triacylogliceroli. Obecnie jednak, uwaga skupiona jest na aktywnych biologicznie lipidach: długołańcuchowych estrach acylo-CoA, (LCACoA), diacyloglicerolach (DAG) oraz ceramidach (Cer). Do tej pory jednak nie ma jednoznacznej odpowiedzi, który z tych lipidów odgrywa najistotniejszą rolę w indukowaniu insulinooporności mięśniowej. Dlatego też głównym celem projektu jest wyjaśnienie mechanizmu indukowania insulinooporności mięśniowej oraz udziału poszczególnych cząsteczek lipidów w tym procesie. Oprócz tego, celem projektu jest też odkrycie krytycznych punktów w szlaku insulinowym, których działanie osłabione jest przez akumulację poszczególnych grup/cząsteczek lipidów oraz zbadanie, jaki jest mechanizm wewnątrzmięśniowej akumulacji lipidów.

Aby uzyskać zamierzony cel, w mięśniach szkieletowych myszy z insulinoopornoscią indukowaną dietą bogatotłuszczową, będą wyciszane geny kodujące enzymy odpowiedzialne za syntezę de novo poszczególnych grup lipidów. Umożliwi to identyfikacje tych aktywnych biologicznie lipidów, które są najsilniej związane z powstaniem insulinoopornosci mięśniowej. Kolejnym celem badawczym projektu jest określenie dokładnego mechanizmu prowadzącego do akumulacji kluczowych grup lipidów wewnątrzmięśniowych. Dotychczasowe metody badawcze oparte o znakowanie radioizotopowe umożliwiają jedynie pośrednią analizę powyższych mechanizmów, gdyż nie pozwalają na jednoczesne oznaczenie zawartości i wzbogacenia izotopowego badanych związków. Uniemożliwia to precyzyjne określenie tempa syntezy bioaktywnych lipidów. Opracowane przez kierownika projektu innowacyjne metody, oparte o infuzję znakowanych stabilnym izotopem kwasów tłuszczowych: ([U^-13C] - palmitynian i [U-¹³C] – stearynian) i analizę spektrometryczną (UHPLC/MS/MS) zarówno zawartości jak i wzbogacenia izotopowego lipidów bioaktywnych, pozwalają na dokładne określenie tempa syntezy ceramidów, diacylogliceroli i długołańcuchowych estrów acylo-CoA. Użycie tych metod pozwoli na określenie udziału kwasów tłuszczowych w akumulacji poszczególnych wewnątrzmięśniowych lipidów i ich roli w indukowaniu insulinooporności mięśniowej.

Ponadto w projekcie określony zostanie wpływ wyciszenia poszczególnych genów syntezy lipidów na białka insulinowego szlaku transmisji sygnałów. Obok badań celowanych (mRNA i białka) przeprowadzone zostaną badania wielkoskalowe, ponieważ nie chcemy skupiać się tylko na znanych już molekułach. Zmiany wywołane dietą bogatotłuszczową i/lub wyciszeniem genów będziemy śledzić na trzech poziomach: 1. transkryptomu, 2. proteomu i 3. metabolomu. Badania te mogą umożliwić identyfikację genów, białek, metabolitów oraz całych szlaków metabolicznych, które uczestniczą w indukowaniu insulinooporności, a które wcześniej nie były łączone z tym procesem. Badania te mogą doprowadzić do przełomowych odkryć umożliwiających wyjaśnienie mechanizmu prowadzącego do indukcji insulino oporności.

Przeprowadzone badania pozwolą na określenie wpływu poszczególnych grup lipidów na aktywność szlaku insulinowego. Dzięki nim możliwe będzie odkrycie krytycznych punktów szlaku insulinowego, których działanie osłabia akumulacja wewnątrzmięśniowych lipidów. Dostarczy to wiedzę do określenia nowych celi w terapii insulinooporności i/lub cukrzycy typu 2.

Skład zespołu badawczego:

1. Dr hab. Agnieszka Błachnio-Zabielska – kierownik projektu
2. Dr n. farm. Emilia Sokołowska – młody doktor
3. Mgr Monika Imierska - doktorantka
4. Mgr Iwona Paszkiewicz - doktorantka
5. Mgr Kamila Roszczyc-Owsiejczuk - doktorantka