Rudojo adipocitų pirmtakų populiacija keičiasi nutukusiems ir diabetiniams skeleto raumenims tarptautinis nutukimo žurnalas

Rudojo adipocitų pirmtakų populiacija keičiasi nutukusiems ir diabetiniams skeleto raumenims tarptautinis nutukimo žurnalas

Anonim

Anotacija

Ruda riebalinio audinio mitochondrijos išreiškia unikalų termogeninį atjungiamąjį baltymą-1. Neseniai žmogaus skeleto raumenų CD34 + ląstelių populiacijoje buvo nustatyti rudi adipocitų pirmtakai. Šio tyrimo tikslai buvo, pirma, nustatyti, ar nutukimas ir diabetas nepakeitė rudųjų riebalinių riebalų baltymų pirmtakų kiekio, ir, antra, nustatyti, ar pastarieji yra susiję su nutukimo ir diabeto klinikiniais parametrais. Kūno masės indeksas (KMI), gliukozės kiekis plazmoje, insulinas, cholesterolis ir trigliceridai bei homeostazės modelio įvertinimas buvo įvertinti liesiems ( n = 10), nutukusiems ( n = 18) ir nutukusiems-diabetikams ( n = 15) bei raumenų biopsijoms. buvo paimti iš rectus abdominus. CD34 taip pat ekspresuojamas endotelio ląstelėse, mes išmatuojome CD31, kitą endotelio žymeklį, ir išreiškėme rudų adipocitų pirmtakus kaip CD34 / CD31 mRNR santykį. Pastaroji reikšmingai sumažėjo nutukusiems ir liekniems asmenims, o tai rodo mažesnį rudųjų adipocitų pirmtakų skaičių. Kalbant keisčiau, buvo nustatyta neigiama koreliacija tarp CD34 / CD31 mRNR santykio su KMI, nevalgiusio insulino lygio ir homeostazės modelio įvertinimo liesiems ir nutukusiems asmenims. Šie ryšiai pabrėžia galimą raumenų CD34 / CD31 mRNR santykio fiziologinį svarbą.

Įvadas

Rudasis riebalinis audinys (GPGB) graužikams yra pagrindinis adaptacinės termogenezės veiksnys dėl unikalios mitochondrijų atsiejančio baltymo-1 (UCP1) ekspresijos. Pastarasis veikia kaip oksidacinio fosforilinimo atjungėjas ir išsklaido energiją kaip šiluma. Neseniai suaugusiems žmonėms, naudojant 18 F-fluordeoksigliukozės pozitronų emisijos tomografiją, buvo nustatyti paracervikaliniai ir supralavikuliariniai metaboliškai aktyvūs GPGB depo. 1, 2, 3, 4, 5, 6 Pastebėta, kad, reaguojant į šalčio poveikį, padidėjo 18 F-fluorodeoksigliukozės sunaudojimas, taip pat padidėjo šių BAT saugyklų tūris ir (arba) paplitimas. 2, 3, 4, 5, 7 Be to, pastarųjų sumažėjo nutukusiems asmenims, 2 buvo teigiamai koreliuojami su ramybės būsenos metabolizmu, 2 ir buvo neigiamai koreliuojami su kūno masės indeksu (KMI). 3 Šios koreliacijos leidžia manyti, kad žmogaus GPGB gali atlikti adaptacinę termogenezę ir taip apsaugoti nuo nutukimo.

Iš žmogaus skeleto raumenų mes išskyrėme CD34 teigiamas (CD34 +) ląsteles, kurios in vitro galėtų diferencijuoti į tikrus rudus adipocitus, turinčius aukštą UCP1 lygį ir nesujungtą kvėpavimą. 8 Mes taip pat pranešėme, kad žmogaus raumenų biopsijose yra žemas UCP1 mRNR lygis, rodantis, kad suaugusiųjų skeleto raumenyse yra subrendusių rudųjų adipocitų. 8 Kadangi žinoma, kad transgeninė UCP1 ekspresija raumenyse padidina insulino sukeltą gliukozės įsisavinimą, 9 žmogaus skeleto raumenų rudi adipocitai gali apsaugoti ne tik nuo nutukimo, bet ir nuo atsparumo insulinui.

Šiuo metu nėra žinomi rudųjų adipocitų atsiradimo skeleto raumenyse mechanizmai. Tačiau nėra neprotinga tikėtis, kad tai susiję su CD34 + rudųjų adipocitų pirmtakų prieinamumu ir aktyvinimu ir kad raumenų rudųjų adipocitų pirmtakų populiacija gali būti sutrikdyta metaboliškai veikiamomis sąlygomis, kaip tai nutinka nutukusiems ir nutukusiems diabetu sergantiems pacientams.

CD34 taip pat yra endotelio ląstelių paviršiaus žymeklis. 10 Skeleto raumenų CD34 + rudųjų adipocitų palikuonys gali būti endotelio ląstelės arba priklausyti kitai populiacijai. Šiame tyrime CD34 mRNR reikšmės buvo išreikštos CD31, kito endotelio paviršiaus žymens, santykiu 11, bandant nustatyti ląstelių populiaciją, kuriai priklauso rudieji adipocitų pirmtakai, ir, jei jie nėra endotelio ląstelės, sumažinti painiavą. kraujagyslių pokyčių, kurie gali atsirasti nutukus. 12

Šio tyrimo tikslai buvo, pirma, išmatuoti ir palyginti UCP1 mRNR lygį ir CD34 / CD31 mRNR santykį raumenų biopsijos mėginiuose iš liesų, nutukusių ir nutukusių 2 tipo diabetu sergančių asmenų, ir, antra, nustatyti, ar šie santykiai koreliuoja su klinikine. nutukimo ir diabeto parametrai.

Dalykai ir metodai

Dalykai

Dešimt liesos kontrolės priemonių (4 vyrai, 6 moterys; vidutinis amžius: 45, 3 ± 2, 8), 18 nutukusių (3 vyrai, 15 moterų; vidutinis amžius: 36 ± 2, 1) ir 15 nutukusių 2 tipo diabeto (9 vyrai, 6 moterys; vidutinis amžius) : 49, 3 ± 1, 4) asmenys dalyvavo šiame tyrime. Nutukusiems ir nutukusiems 2 tipo cukriniu diabetu sergantiems pacientams buvo atlikta laparoskopiškai koreguojama skrandžio juostos operacija, kaip aprašyta anksčiau. Nė vienam iš pacientų nebuvo skiriama tiazolidindiono, bet penki iš jų nebuvo gydomi insulinu. Liesiems pacientams buvo atliktos bendrosios pilvo chirurginės procedūros, nesusijusios su nutukimu ar 2 tipo diabetu. Visų tiriamųjų sutikimas buvo gautas raštu. Šį tyrimą patvirtino Deakino universiteto žmogaus etikos tyrimų komitetas, „Avenue“ ligoninė ir „Cabrini“ ligoninė. Raumenų mėginiai (apie 200 mg) buvo gauti iš gaktinės žarnos nevalgius (8–18 val.). Visiems dalyviams buvo atliekama bendra anestezija, daugiausia naudojant trumpalaikį veikimą propofolį, palaikomą fentanilo, rokuronio ir lakiųjų anestezijos mišinių. Po surinkimo, kuris buvo atliktas praėjus 30 minučių nuo operacijos pradžios, chirurginiai mėginiai buvo nedelsiant užšaldyti skystame azote.

Atvirkštinė transkripcija ir realaus laiko PGR

Kiekybinė realaus laiko PGR buvo atlikta, kaip aprašyta anksčiau. 8 Ciklofilinas A buvo naudojamas kaip kontrolė, norint įvertinti bet kokius pokyčius dėl atvirkštinės transkripcijos efektyvumo. Viršutiniai ir pasroviiniai oligonukleotidiniai pradmenys buvo pasirinkti iš abiejų introno pusių, kad būtų išvengta užteršiančios genominės DNR amplifikacijos. Naudoti gruntai buvo šie:

UCP1 prieš 5′-TCCGGCTCCAGGTCCAA-3 ′ ir pasroviui 5′-TGATTGTTCCCAGGACACCTTT-3 ′, apimantis UCP1 cDNR 240–311 nukleotidus („GeneBank“ registracijos numeris NM_021833). Anksčiau buvo įrodyta, kad šie UCP1 pradmenys amplifikuoja UCP1 geną žmogaus raumenų audinyje. 8

CD34 prieš srovę 5′-TGAAATTGACTCAGGGCATCTG-3 ′ ir pasroviui 5′ – CCTCTC CCCTGTCCTTCTTAAAC-3 ′, CD34 cDNR 548–623 nukleotidai (NM_001025109 izoforma).

CD31 priešais 5′-CAAGACCTACTTCCCGCACT-3 ′ ir pasroviui 5′ – AGGCAG TGGCTTAGGAGCTT-3 ′, CD31 cDNR 120–317 nukleotidai (NM_000558.3).

CD68 prieš srovę 5′-GCTTCTCTCATTCCCCATATGGA-3 ′ ir pasroviui 5′ – ATGTAGCTCAGGTAGCAACCTTCTG-3 ′, CD68 cDNR 642–722 nukleotidai (NM_001251.2).

Ciklofilinas A prieš 5′-CATCTGCACTGCCAAGACTGA-3 ′ ir pasroviui 5′ – GCAAAGTGAAAGAAGGCATGAA-3 ′, nukleotidai 466–537 (NM_203431).

Statistinė analizė

Statistinė analizė buvo atlikta naudojant SPSS versiją 15.0 (SPSS Inc., Čikaga, IL, JAV). Norint nustatyti skirtumų tarp grupių reikšmingumą, buvo naudojama vienpusė dispersijos analizė, po kurios sekė LSD arba Dunnett T3 post-hoc testas (kai nebuvo manoma, kad vienodi dispersijos). Reikšmė buvo nustatyta P <0, 05.

Rezultatai ir DISKUSIJA

Klinikinis šio tyrimo dalyvių apibūdinimas pateiktas 1 lentelėje. Pagal apibrėžimą nutukusių ir nutukusių cukriniu diabetu sergančių pacientų kūno svoris ir KMI buvo didesni nei liesos. Nutukusių pacientų KMI reikšmingos masinio nutukimo ribos. Nutukusių cukriniu diabetu asmenų grupėje nevalgius padidėjo gliukozės kiekis plazmoje, tuo tarpu nutukusių pacientų nevalgius plazmoje padidėjo, o nutukusių ir diabetu sergančių asmenų grupėje - net daugiau, nei liesos. Tas pats pasakytina apie homeostazės modelio vertinimą, kuris pateikia atsparumo insulinui vertinimą. Taigi nutukusių diabetu sergančiųjų grupė atitiko 2 tipo diabeto kriterijus. Nutukusių ir diabetikų grupė taip pat buvo hipertriglicerideminė, bet ne hipercholesteroleminė.

Pilno dydžio lentelė

UCP1 mRNR buvo išmatuota atliekant kiekybinę atvirkštinės transkriptazės PGR, atliekant skeleto raumenų biopsijas iš liesų, nutukusių ir nutukusių diabetu asmenų. Kaip parodyta 1a paveiksle, UCP1 mRNR raiška padidėjo tris kartus ( P <0, 05) nutukusių raumenyse, palyginti su liesos grupės raumenimis. Nors panaši tendencija buvo stebima ir nutukusių-diabetinių asmenų grupėje, ji nepasiekė statistinio reikšmingumo. Be to, tuo pat metu analizuojant lieso, nutukusio ir nutukusio diabetu tiriamų asmenų mėginius, buvo pastebėta teigiama koreliacija tarp UCP1 mRNR lygio ir KMI (1a paveikslas). Žmonėms, priešingai, viso kūno GPGB aktyvumas buvo neigiamai susijęs su KMI. 2 Šios priešingos nuostatos gali pabrėžti metabolinius skirtumus tarp raumenų ir GPGB rudųjų adipocitų populiacijų. Galima hipotezuoti, kad mūsų tyrime pastebėtas skeleto raumenų UCP1 ekspresijos padidėjimas yra nutukimo pasekmė, o ne priežastis.

Image

a ) UCP1 mRNR raiška žmogaus skeleto raumenyse. Kiekybinis atvirkštinės transkriptazės PGR tyrimas nustatant UCP1 mRNR raišką liesosioms, nutukusioms ir nutukusiems cukriniu diabetu sergantiems pacientams tiesiojoje žarnoje. Rezultatai yra savavališkų verčių vidurkis ± pus, normalizuotas naudojant atitinkamas ciklofilino A (Cyclo A) reikšmes (atitinkamai n = 9, 18 ir 15). * P <0, 05 palyginti su liesa. Pradėjimas: koreliacija tarp UCP1 / Cyclo A mRNR reikšmių ir liesų, nutukusių ir nutukusių cukriniu diabetu sergančių pacientų ( n = 42). b ) CD34 / CD31 mRNR santykiai žmogaus skeleto raumenyse. * P <0, 05 palyginti su liesa. c ) CD34 / CD31 mRNR vertės santykio ir KMI, nevalgiusio insulino lygio (μU l) ir homeostazės modelio įvertinimo (HOMA) koreliacija tarp surinktų liesų ir nutukusių pacientų ( n = 28). Buvo naudojamos 1 ir b lentelėse pateiktos vertės.

Visas dydis

Neseniai buvo tiriama CD34 + ląstelių audinių topografija ir likimas. Įvairių organų mažų kraujagyslių imunohistocheminė analizė parodė, kad kartu su endotelio ląstelėmis, kurios kartu ekspresuoja CD34 ir CD31, atsirado ir atsitiktinių ląstelių, ekspresuojančių tik CD34. Adventinės vaisiaus ir suaugusiųjų organų CD34 + CD31− ląstelės in vitro davė ląstelių palikuonių, pasižyminčių daugiaplanių mezenchiminių kamieninių ląstelių ypatybėmis. 14

Atsižvelgdami į tai, mes numanėme, kad rudieji adipocitų pirmtakai buvo CD34 + CD31 – ląstelės. Taigi CD34 / CD31 mRNR santykis būtų potencialus skeleto raumenų rudųjų adipocitų pirmtakų ląstelių žymeklis, o jo vertė nepriklausytų nuo kraujagyslių / endotelio ląstelių pokyčių. Nutukusių ir nutukusių diabetu asmenų CD34 / CD31 mRNR santykis sumažėjo atitinkamai 65% ( P <0, 05) ir 52% ( P = 0, 08), palyginti su liesa grupe (1b pav.). Šis pastebėjimas rodo, kad nutukusiems asmenims sąlyginis atsitiktinių ląstelių skaičiaus sumažėjimas skeleto raumenų kraujagyslių sienose gali sumažėti dėl išsekimo ar riboto šių ląstelių įdarbinimo. CD31 taip pat yra ekspresuojamas monocitų / makrofagų paviršiuje. 11 Norėdami ištirti galimą raumenų makrofagų pokyčių indėlį stebint CD31 svyravimus, tuose pačiuose mėginiuose taip pat išmatuojome CD68, kuri yra makrofagų, esančių be endotelio ląstelių, žymeklį. 15 CD68 lygiai liesiems, nutukusiems ir nutukusiems cukriniu diabetu sergantiems pacientams (neparodyti) buvo vienodi (tai neparodyta), kas rodo, kad galimi CD31 svyravimai greičiausiai nebus siejami su makrofagų lygio pokyčiais.

Analizuojant liesus ir nutukusius pacientus vienu metu, buvo pastebėtas neigiamas ryšys tarp CD34 / CD31 mRNR santykio ir trijų parametrų, kurie, kaip žinoma, padidėję nutukimo ir 2 tipo diabeto atvejais, įskaitant KMI ( r = –0, 52; P = 0, 005), nevalgiusio insulino lygį. ( r = −0, 44; P = 0, 002) ir homeostazės modelio įvertinimas ( r = −0, 54; P = 0, 003) (1c paveikslas). Nebuvo pastebėta jokių koreliacijų tarp CD34 ar CD31 mRNR kiekių, normalizuotų naudojant atitinkamas Cyclo A reikšmes, ir 1 lentelėje išvardytų parametrų. Tai, kad tik CD34 / CD31 mRNR santykiai buvo koreliuojami su biologiniais parametrais, pabrėžia galimą fiziologinį svarbą. šis santykis. Mūsų pastebėjimai rodo, kad CD34 / CD31 santykis gali būti žymeklis žmogaus skeleto raumenų rudųjų adipocitų pirmtakams, priklausantiems CD34 + CD31 –adventinių mezenchiminių kamieninių ląstelių populiacijai, aprašytoms Corselli ir kt. 14 Tačiau šiuo metu mūsų pastebėjimai išlieka netiesioginiai. Ateityje atliktais tyrimais turėtų būti bandoma patvirtinti radinius, naudojant srauto citometriją, naudojant didesnį kiekį žmogaus audinio, arba bandyti padaryti išvadas iš gyvūnų nutukimo ir diabeto modelių su gyvūnais. Pažymėtina, kad tarp CD34 / CD31 santykio ir skeleto raumenų UCP1 mRNR kiekio (neparodyta) nebuvo nustatyta koreliacijos, kas rodo, kad nėra diferencijuotų ir diferencijuotų ląstelių kryžminio pokalbio.

Iš viso šio tyrimo pastebėjimai, pagrįsti paviršiaus žymenų mRNR ekspresija, rodo, kad žmogaus skeleto raumenyse gali būti atsitiktinių ląstelių, kurios galbūt atstovauja rudiesiems adipocitų pirmtakams, kuri yra susijusi su nutukimu ir atsparumu insulinui. Ateities tyrimais turėtų būti siekiama nustatyti tikslų šių ląstelių vaidmenį ir jų potencialą, siekiant kovoti ne tik su nutukimu, bet ir atsparumu insulinui.

Prisijungimai

„GenBank“ / EMBL / DDBJ

  • NM_021833