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Fibroblast growth factor 21 protects the liver from apoptosis in a type 1 diabetes mouse model via regulating L-lactate homeostasis - 11/11/23

Doi : 10.1016/j.biopha.2023.115737 
Jiapin Yan a, Jiaojiao Xie a, Sibei Xu a, Yuejun Guo a, Keru Ji a, Chen Li a, Hongchang Gao a, b, , Liangcai Zhao a,
a School of Pharmaceutical Sciences, Wenzhou Medical University, Wenzhou 325035, Zhejiang, China 
b Oujiang Laboratory (Zhejiang Lab for Regenerative Medicine, Vision and Brain Health), Wenzhou 325035, Zhejiang, China 

Corresponding author at: School of Pharmaceutical Sciences, Wenzhou Medical University, Wenzhou 325035, Zhejiang, China.School of Pharmaceutical Sciences, Wenzhou Medical UniversityWenzhouZhejiang325035China.⁎⁎Corresponding author.

Abstract

Aims/Hypothesis

Fibroblast growth factor 21 (FGF21) is a hepatokine with pleiotropic effects on glucose and lipid metabolic homeostasis. Here, we aimed to elucidate the mechanisms underlying the protective effects of FGF21 on L-lactate homeostasis and liver lesions in a type 1 diabetes mellitus (T1DM) mice model.

Methods

Six-week-old male C57BL/6 mice were divided into control, T1DM, and FGF21 groups. We also examined hepatic apoptotic signaling and functional indices in wild-type and hydroxycarboxylic acid receptor 1 (HCA1) knockout mice with T1DM or long-term L-lactate exposure. After preincubation of high glucose- or L-lactate treated hepatic AML12 cells, L-lactate uptake, apoptosis, and monocarboxylic acid transporter 2 (MCT2) expression were investigated.

Results

In a mouse model of T1DM, hepatic FGF21 expression was downregulated by approximately 1.5-fold at 13 weeks after the hyperglycemic insult. In vivo administration of exogenous FGF21 (2 mg/kg) to diabetic or L-lactate-infused mice significantly prevented hepatic oxidative stress and apoptosis by activating extracellular signal-regulated kinase (ERK)1/2, p38 mitogen-activated protein kinase (MAPK) and AMP-activated protein kinase (AMPK) pathways. HCA1-KO mice were less susceptible to diabetes- and L-lactate-induced hepatic apoptosis and dysfunction. In addition, inhibition of PI3K-mTOR activity revealed that FGF21 prevented L-lactate-induced Cori cycle alterations and hepatic apoptosis by upregulating MCT2 protein translation.

Conclusions/Interpretation

These results demonstrate that L-lactate homeostasis may be a therapeutic target for T1DM-related hepatic dysfunction. The protective effects of FGF21 on hepatic damage were associated with its ability to ameliorate MCT2-dependent Cori cycle alterations and prevent HCA1-mediated inhibition of ERK1/2, p38 MAPK, and AMPK signaling.

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Graphical Abstract




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Highlights

Hepatic FGF21 and Cori cycle were decreased in T1DM mice.
FGF21 prevents HCA1-mediated oxidative stress and cell apoptosis.
Effects of FGF21 on hepatic damages are through improving Cori cycle.

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Abbreviations : AMPK, ERK,, FGF21,, FGFR,, HCA1, MCT2, NAFLD, NAFL, NASH, p38 MAPK, PI3K, STZ,, T1DM, WT

Keywords : Type 1 diabetic mellitus, Liver injury, FGF21, Cori cycle, MCT2, HCA1


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Vol 168

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