Mitochondrial Uncoupling Coordinated With PDH Activation Safely Ameliorates Hyperglycemia via Promoting Glucose Oxidation

糖酵解 线粒体 丙酮酸脱氢酶复合物 β氧化 氧化磷酸化 呼吸 化学 生物化学 生物 新陈代谢 植物
作者
Haowen Jiang,Jia Jin,Yanan Duan,Zhifu Xie,Yufeng Li,Anhui Gao,Min Gu,Xinwen Zhang,Chang Peng,Chunmei Xia,Tiancheng Dong,Hui Li,Li-Fang Yu,Jie Tang,Fan Yang,Jingya Li,Jia Li
出处
期刊:Diabetes [American Diabetes Association]
卷期号:68 (12): 2197-2209 被引量:23
标识
DOI:10.2337/db19-0589
摘要

Uncoupling of mitochondrial respiration by chemical uncouplers has proven effective in ameliorating obesity, insulin resistance, and hyperglycemia. However, development of uncoupler-based therapy remains challenging due to its potentially lethal adverse effects. Here, we identify pyruvate dehydrogenase (PDH) as a key modifier of the toxicity profile of 2, 4-dinitrophenol (DNP), a prototypical mitochondrial uncoupler. PDH activation by dichloroacetic acid (DCA) protects mice from DNP-induced hyperlactacidemia, hyperthermia, and death while preserving the ability of DNP to promote fuel oxidation and improve insulin sensitivity in mice. Mechanistically, PDH activation switches on mitochondrial glucose oxidation to accommodate increased glycolytic flux, leading to reduced lactate secretion during uncoupler treatments. We devised a chemical screening strategy and discovered compound 6j as a dual-action compound that simultaneously activates PDH and uncouples mitochondrial respiration. Compound 6j exhibits an excellent efficacy and safety profile in restoring glucose homeostasis in diabetic mice. This work establishes a new principle to safely harness the power of chemical uncouplers for the treatment of metabolic disease.

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