Внутриклеточный липолиз: 16. Внутриклеточный липолиз

Содержание

16. Внутриклеточный липолиз

Адреналин и норадреналин увеличивают скорость липолиза в жировой ткани; в результате усиливается мобилизация жирных кислот из жирового депо и повышается содержание неэстерифицированных жирных кислот в плазме крови. ( внутриклеточный липолиз-слайд №15 ) Адреналин стимулирует через аденилатциклазу синтез цАМФ. В свою очередь цАМФ активирует соответственную протеинкиназу, которая способствует фосфорилированию триглицеридлипазы, т. е. образованию её активной формы. Активная триглицеридлипаза ращепляет триглецирид на диглицерид и жирную кислоту. Затем при действии ди- и моноглицеридлипаз образуются конечные продукты липолиза – глицерин и свободные жирные кислоты, которые поступают в кровяное русло.

17. Этапы β-окисления жирных кислот

Процесс окисления жирных кислот складывается из следующих основных этапов.( этапы β-окисления жирных кислот – слайд №16

)

Активация жирных кислот. Реакция протекает на наружной поверхности мембраны митохондрий при участии АТФ, коэнзима А и ионов магния. Реакция, в результате которой образуется ацил-КоА, катализируется ферментом ацил-КоА-синтетазой.

Транспорт жирных кислот внутрь митохондрий. Переносчиком активированных жирных кислот с длинной цепью через внутреннюю митохондриальную мембрану служит карнитин. Реакция протекает при участии специфического цитоплазматического фермента карнитин-ацилтрансферазы.

18. Β-окисление жирных кислот с чётным числом атомов углерода

(представлено на слайде №17)

Процесс окисления жирной кислоты в митохондриях клетки включает несколько энзиматических реакций.

Первая стадия дегидрирования. Ацетил-КоА в митохондриях подвергается ферментативному дегидрированию, при этом Ацетил-КоА теряет 2 атома водорода в α и β-положениях, превращаясь в КоА-эфир ненасыщенной кислоты.

Стадия гидратации. Ненасыщенный ацил-КоА при участии фермента еноил-КоА-гидратазы присоединяет молекулу воды. В результате образуется β-оксиацил-КоА.

Вторая стадия дегидрирования. Образовавшийся β-оксиацил-КоА дегидрируется. Эту реакцию катализируют НАД –зависимые дегидрогеназы.

Тиолазная реакция. Представляет собой ращепление 3-оксоацил-КоА с помощью тиоловой группы второй молекулы КоА. В результе образуется укороченный на два углеродных атома ацил-КоА и двууглеродный фрагмент в виде ацетил-КоА. Данная реакция катализируется ацетил-КоА-ацилтрансферазой. Образовавшийся ацетил-КоА подвергается окислению в цикле трикарбоновых кислот, а ацил-КоА, укоротившийся на два углеродных атома, снова многократно проходит весь путь β-окисления вплоть до образования бутирил-КоА, который в свою очередь окисляется до 2 молекул ацетил-КоА.

(этапы β-окисления от бутирил-КоА до ацетил-КоА представлены на слайде №18).

19. Β-окисление жирных кислот с нечётным числом атомов углерода

(представлено на слайде №19)

Жирные кислоты с нечётным числом углеродных атомов окисляются таким же образом, как и жирные кислоты с чётным числом углеродных атомов, с той лишь разницей, что на последнем этапе ращепления образуется одна молекула пропионил-КоА и одна молекула ацетил-КоА, а не две молекулы ацетил-КоА.

20. Обмен глицерина

(общая схема представлена на слайде №20).

21. Метаболизм кетоновых тел.

Кетоновые тела представлены:

— ацетоуксусной кислотой

— β-оксимасляной кислотой (D-3-гидроксибутират)

— ацетоном

Кетоновые тела образуются в печени. В здоровом организме ацетон в крови присутствует в крайне низких концентрациях, образуется в результате спонтанного декарбоксилирования ацетоацетата.

( метаболизм кетоновых тел представлен на слайде №21).

Первый путь синтеза кетоновых тел. На первом этапе из 2 молекул ацетил-КоА образуется ацетоацетил-КоА. Реакция катализируется ферментом ацетил-КоА-ацетилтрансферазой. Затем ацетоацетил-КоА взаимодействует ещё с одной молекулой ацетил-КоА. Реакция протекает под влиянием фермента гидроксиметилглутарил-КоА-синтетазы. Образовавшийся β-окси-β-метилглутарил-КоА способен под действием гидроксиметилглутарил-КоА- лиазы ращепляться на ацетоацетат и ацетил- КоА.

Ацетоацетат восстанавливается при участии НАД-зависимой D-3-гидроксибутиратдегидрогеназы, при этом образуется D-β-оксимасляная кислота.

-Второй путь синтеза кетоновых тел. Образовавшийся путём конденсации 2 молекул ацетил-КоА ацетоацетил-КоА способен отщеплять коэнзим А и превращаться в ацетоацетат. Этот процесс катализируется ферментом ацетоацетил-КоА-гидролазой.

Известно, что в периферических тканях 3-гидроксибутират способен окисляться до ацетоацетата, а последний активируется с образованием соответствующего КоА-эфира. Ацетоацетат может быть активирован путём переноса КоА с сукцинил-КоА в реакции, катализируемой спецефической КоА-трансферазой. Образовавшийся ацетоацетил-КоА далее расщепляется тиолазой с образованием 2 молекул ацетил-КоА, которые затем включаются в цикл Кребса.

В крови здорового человека кетоновые тела содержаться в очень небольших концентрациях (в сыворотке крови 0,03-0,2 ммоль/л). При патологических состояниях (у лиц с тяжёлой формой сахарного диабета, при голодании, а также у животных с экспериментальным острым стрептозотоциновым или аллоксановым диабетом) концентрация кетоновых тел в сыворотке крови увеличивается и может достигать 16-20 ммоль/л.

Олеат натрия

Na+

Полярная голова

Неполярный хвост

Мицелла олеата натрия

Фиг. II-5. Образование мицеллы мыла в воде. Неполярные хвосты (зигзагообразная линия) молекул олеиновокислого натрия скрыты внутри мицеллы, тогда как отрицательно заряженные карбоксильные группы (кружки) находятся на поверхности мицеллы.

Рис.1.

Внутриклеточный липолиз

Главным эндогенным источником жирных кислот служит резервный жир, содержащийся в жировой ткани.

Так как в качестве источников энергии могут использоваться только свободные жирные кислоты, то триглицериды сначала гидролизируются под действием липаз – до глицерина и свободных жирных кислот.

Свободные жирные кислоты из жировых депо могут переходить в плазму крови, после чего они используются тканями и органами в качестве энергетического материала.

В жировой ткани содержится несколько липаз: триглицеридлипаза, диглицеридлипаза и моноглицеридлипаза. В результате липолиза образуются глцерин и свободные жирные кислоты, которые с током крови попадают в органы и ткани, где комплекс распадается, а жирные кислоты подвергаются -окислению частично, а также используются для синтеза триглицеридов, фосфолипидов, этерификации холестерина.

Окисление жирных кислот.

В 1904 г. Франц Кноп пришел к выводу, что жирные кислоты расщепляются путем окисления при -углеродном атоме.

В 1949 г. Юджин Кеннеди и Альберт Ленинджер обнаружили, что окисление жирных кислот происходит в митохондриях. Перед проникновением в митохондрии жирные кислоты подвергаются активации.

1. Активация жирной кислоты происходит в митохондриальной мембране, где она катализируется ацил-КоА-синтетазой:

R – СООН + АТФ + НSКоА R – СОSКоА + АМФ + РР1

В результате этой реакции образуется Акцил-КоА и одновременно АТФ расщепляется до АМФ и неорганический пирофосфат. Это сопряженная реакция: энергия, высвобождающаяся при расщеплении АТФ на АМФ и пирофосфат, используется в активном центре фермента для образования новой тиоэфирной связи.

2. Перенос остатка жирной кислоты через мембрану митохондрий осуществляется карнитином:

Ацил-КоА + карнитин Ацил-карнитин + НSКоА

На внутренней мембране митохондрий происходит регенерация КоА-производных жирных кислот и Ацил-КоА поступает в матрикс митохондрий:

Ацилкарнитин + НSКоА Ацил-КоА + карнитин

В процессе действуют два пула КоА – цитозольный и митохондриальный. Эти пулы выполняют разные функции. Митохондриальный пул КоА используется для окислительного расщепления пирувата, жирных кислот и некоторых аминокислот, тогда ка цитозольный пул участвует в биосинтезе жирных кислот.

Процесс окисления жирных кислот в митохондриях состоит из 2 стадий. На первой стадии происходит отщепление двухуглеродных фрагментов – в виде ацетил-КоА.

На второй стадии окисления жирных кислот остатки ацетил-КоА окисляются в цикле лимонной кислоты до СО2 и Н2О. Таким образом, ацетил-КоА, образующийся в результате окисления жирных кислот, поступает на общий конечный путь окисления вместе с ацетил-КоА, образующимся из глюкозы через реакцию окисления пирувата.

На обеих стадиях окисления жирных кислот атомы водорода или соответствующие им электроны передаются по митохондриальной цепи переноса электронов на кислород. С этим потоком электронов сопряжен процесс окислительного фосфорилирования.

Этапы -окисления

Атомы водорода, отщепляемые от ацил-КоА, переносятся на ФАД, затем на убихинон и дальше по дыхательной цепи к кислороду. В результате переноса этой пары протонов и по дыхательной цепи к кислороду образуются две молекулы АТФ путем окислительного фосфорилирования АДФ.

На третьем этапе окисления жирных кислот имеет место передача протонов и на НАД. Образовавшийся в этой реакции НАДН передает затем восстановительные эквиваленты НАДН – дегидрогеназе дыхательной цепи. На каждую пару электронов, переходящих по цепи переноса электронов от НАДН к кислороду образуется 3 молекулы АТФ.

— мобилизация ТАГ — Биохимия

Синтезируясь во время и сразу после приема пищи (липогенез) и запасаясь в жировой ткани, триацилглицеролы являются формой хранения насыщенных и мононенасыщенных жирных кислот. Распад триацилглицеролов (триглицеридов) по-другому называется липолиз или мобилизация жира. Он идет в жировых клетках постоянно и обычно существует равновесие между синтезом и распадом ТАГ.

Даже в состоянии покоя организма печень, сердце, скелетные мышцы и другие ткани (кроме эритроцитов и нейроцитов) более 50% энергии получают из окисления жирных кислот, поступающих из жировой ткани благодаря фоновому липолизу. По мере уменьшения резервов глюкозы клетки все больше энергии получают из окисления жирных кислот. Таким образом, насыщенные жирные кислоты выполняют роль своеобразного буфера энергии в организме.

Мобилизация триацилглицеролов и окисление жирных кислот активируется

  • при нормальных физиологических стрессовых ситуациях – эмоциональный
    стресс
    , мышечная работа, голодание,
  • при патологических состояниях – сахарный диабет I типа, другие гормональные заболевания (гиперкортицизм, гипертиреоз).

В результате стимулированного липолиза в адипоцитах образуются свободный глицерол и жирные кислоты.

Глицерол с кровью доставляется в печень и почки, здесь фосфорилируется и окисляется в метаболит гликолиза диоксиацетонфосфат. В зависимости от условий диоксиацетонфосфат может включаться в реакции глюконеогенеза (при голодании, мышечной нагрузке) или окисляться в реакциях гликолиза.

Жирные кислоты транспортируются в крови в комплексе с альбуминами плазмы:

  • при физической нагрузке – в мышцы,
  • в обычных условиях и при голодании – в мышцы и большинство тканей, однако при этом около 30% жирных кислот захватывается печенью.

При голодании и физической нагрузке после проникновения в клетки жирные кислоты вступают на путь β-окисления.

Общая характеристика мобилизации ТАГ

В целом мобилизацию жира можно представить как последовательность следующих событий:

  1. Липолиз – гормонзависимый распад ТАГ в жировой ткани или резервных ТАГ в самой клетке.
  2. Транспорт жирных кислот из жировой ткани по крови в комплексе с альбумином.
  3. Проникновение жирной кислоты в цитозоль клетки-мишени.
  4. Активация жирной кислоты через присоединение HS-КоА.
  5. Карнитин-зависимое перемещение жирной кислоты в митохондрию.
  6. Окисление жирной кислоты с образованием ацетильных групп (в форме ацетил-SКоА).
  7. Сгорание ацетил-SКоА в цикле лимонной кислоты или синтез (только в печени) кетоновых тел.
Общая схема мобилизации ТАГ и использования жирных кислот

ЛЕЧЕНИЕ ЦЕЛЛЮЛИТА НА НОВОМ НЕМЕЦКОМ АППАРАТЕ УДАРНО-ВОЛНОВОЙ ТЕРАПИИ ZIMMER WAVE, ГЕРМАНИЯ

От немецкого лидера, в области разработки и производства оборудования для физиотерапии, представляем нашу новую процедуру – ударно-волновая терапия, разработанная для применения в эстетической медицине, для лечения целлюлита, уменьшения локальных жировых отложений, подтяжки и уплотнения кожи.

Главный принцип этой процедуры – это локальное стимулирование кровообращения и запуск обменных процессов, которые приводят к нормализации функций клеток и тканей. Комфорт во время процедуры. Отсутствие периода реабилитации.

Показания к применению:

В комбинации ударно-волновой терапии с криолиполизом, эффективность процедуры по удалению нежелательных жировых отложений, увеличивается в 2 раза.

Рекомендован курс 9-12 процедур, 1-2 раза в неделю

Открытия в области физиотерапии на службе косметологии

Акустическая энергия, рожденная ударной волной, обладает уникальными свойствами. По сравнению с другими видами энергии, она способна проникать на большую глубину с минимальными потерями, поэтому ее доставка до места воздействия не требует инвазии, как в случае с лазерной и радиочастотной энергией.

В отличие от большинства других методик ударная волна Z Wave действует на основные звенья патогенеза целлюлита:

  • Размягчает в жировой ткани соединительно-тканные структуры с элементами фиброза — основную причину образования «апельсиновой корки»;
  • Запускает внутриклеточный липолиз, уменьшает объемы жировых кластеров и выравнивает поверхность кожи;
  • Активирует кровообращение и лимфодренаж, стимулирует образование новых сосудов и нового коллагена;
  • Во время одной процедуры Z Wave на каждую область лечения приходится в среднем по 3 000 импульсов ударной волны.

В среднем на курс лечения уходит 6-8 процедур, которые проводятся 1-2 раза в неделю. Результат лечения — значительное улучшение внешнего вида, уменьшение эффекта «апельсиновой корки».

СХЕМАТИЧЕСКОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ ЖИРОВОЙ ТКАНИ, ПОДВЕРЖЕННОЙ ЦЕЛЛЮЛИТУ ДО И ПОСЛЕ ЛЕЧЕНИЯ Z WAVE

Title

RF-лифтинг – самый популярный вид аппаратного омоложения. Мы проводим процедуру на аппарате MAXIMUS RF TriPolar от израильской компании Pollogen.
MAXIMUS – единственный в мире мультиполярный аппарат RF лифтинга с запатентованной технологией TriLipo, обьединяющая радиочастотный лифтинг и электродинамическую активацию мышц. Благодаря такому двойному действию аппарат MAXIMUS в одной процедуре обеспечивает многоуровневый лифтинг мышц и дермы, подобный хирургической SMAS-подтяжке.
Комбинация нагрева и DMA гарантирует гомогенный и глубокий разогрев кожи и подкожно-жировой клетчатки.
Обеспечивает немедленный и продолжительный результат.
Максимальный контроль 
Эффективный нагрев при малой мощности
Безболезненно и эффективно
За счет равномерного распределения RF энергии в тканях TriPolar обеспечивает высокую эффективность без риска повреждения эпидермиса и без дискомфорта.

Глубина воздействия контролируема и ограничена только зоной воздействия рукоятки
TriPollar® RF – клинически подтвержденная технология для одновременного и равномерного нагрева кожи и подкожно-жировой клетчатки
TriPollar® RF энергия сконцентрирована подо всей поверхностью рукоятки, что обеспечивает:
Высокую плотность энергии – немедленный видимый результат от 1 процедуры, продолжительный устойчивый результат от курса процедур
Низкая мощность – нет боли, пациенты отмечают приятные ощущения
Нет необходимости в охлаждении кожи
Подходит для любого фототипа и цвета кожи
Система Maximus – это настоящий прорыв в области неинвазивных методик коррекции фигуры. Во время процедуры происходит одномоментно 3 эффекта:
• Release — высвобождение
-TriLipo® RF нагревает подкожно-жировой слой (температура – не выше 41 градуса)
— Запускается внутриклеточный липолиз – естественный метаболизм жира
— Продукты липолиза (жирные кислоты) выводятся из адипоцитов и удаляются через лимфатическую систему
— Усиливается кровоток и метаболизм в тканях в зоне сокращения мышц

• Remove – удаление
— Усиливается скорость выведения жидкого жира (лимфодренаж)
— Жировые клетки уменьшаются в размерах в результате внутриклеточного липолиза
— Уменьшается толщина подкожно-жировой клетчатки – уменьшается окружность талии, уменьшаются иные объемы, улучшается внешний вид фигуры
— Увеличение циркуляции крови и лимфы оптимизирует снабжение крови кислородом и производит детоксикацию

• Reshape – улучшение
— кожа уплотняется и подтягивается за счет контракции (сокращения) нагреваемого коллагена в дерме.

Таким образом, аппарат Maximus позволяет добиваться видимых результатов в устранении нежелательных жировых отложений, моделировании подтянутого силуэта, тонизации ослабленных мышц, омоложении кожи тела. Видимый результат сразу же после первой процедуры!


Воспаление жировой ткани. Часть 2. Патогенетическая роль при сахарном диабете 2-го типа | Шварц

Сахарный диабет 2-го типа (СД2) характеризуется сочетанием инсулинорезистентности (ИР) мышц, печени, жировой ткани (ЖТ) и прогрессирующего нарушения секреции инсулина р-клетками поджелудочной железы. Развитие СД2 связано с генетическими факторами и влиянием окружающей среды. Среди последних ведущее значение придается положительному энергетическому балансу и недостаточной физической активности. Вкупе с генетической предрасположенностью они предопределяют также развитие ожирения. Связь ожирения и СД2 подтверждена многочисленными наблюдениями. Особенно наглядно ее демонстрирует 9-кратное повышение риска развития СД2 у мужчин с индексом массы тела (ИМТ) более 30 кг/м2 [76]. Примерно 88% больных СД2 имеют ожирение [22].

43

Патогенез развития СД2 при ожирении до конца не ясен. Ведущее значение придается метаболическим расстройствам. Особенно выделяется [1] роль активации липолиза в адипоцитах висцерального жира, которая способствует повышенной продукции свободных жирных кислот (СЖК), поступающих через воротную вену в печень и способствующих ее стеатозу. Открытие и исследование феномена воспаления жировой ткани (ВЖТ) при ожирении расширили наши знания о патогенезе СД2. Морфологические и функциональные проявления ВЖТ описаны в первой части этого обзора [3]. В данном разделе мы представляем результаты научных исследований последнего десятилетия, раскрывающие роль и механизм влияния ВЖТ на развитие СД2.

Накоплены убедительные свидетельства связи ВЖТ и СД2. При СД2 повышается содержание в крови маркеров воспалительного процесса — С-реактивного белка (СРВ), лейкоцитов, таких цитокинов как фактор некроза опухоли а (ФНОа) и интерлейкин-6 (ИЛ-б) [57]. В меньшей степени их уровень повышен при СД2 без сопутствующего ожирения [84]. Развитие СД2 при ВЖТ связано с нарушением чувствительности тканей к инсулину. Однако накапливается все больше данных, свидетельствующих о том, что ВЖТ обусловливает также дисфункцию р- клеток. Проведенный анализ позволил нам выделить 3 решающих патогенетических пути развития СД2 под влиянием ВЖТ: наибольшее значение имеет нарушение секреции адипокинов, важную роль в патогенезе СД2 играют также метаболические сдвиги, индуцированные ВЖТ, наконец, развитию СД2 способствует собственно воспалительная реакция, особенно на внутриклеточном уровне. Подобное разделение весьма условно и служит больше аналитическим целям. Нарушения при ВЖТ, приводящие к развитию СД2, теснейшим образом переплетены, физиологически взаимосвязаны, взаимообу- словливают и дополняют друг друга.

Роль нарушения секреции адипокинов

ЖТ секретирует более 30 гормоноподобных субстанций (адипокинов), регулирующих различные метаболические и иммунные процессы в организме [2]. К числу адипокинов, играющих патогенетическую роль при СД2 секреция которых изменена при ВЖТ, относятся адипо- нектин, лептин, ФНОа, ИЛ-6, МСР-1 (monocyte chemoattractant protein-1) и ряд других.

Адипонектин секретируется практически только адипоцитами, играет важную роль в регуляции энергетического метаболизма и обладает широким спектром про- тективных свойств. Адипонектин повышает чувствительность тканей к инсулину и толерантность к глюкозе, оказывает противовоспалительное и антиатерогенное действие. При ВЖТ секреция адипонектина снижена, что объясняется способностью ФНОа угнетать продукцию этого адипокина (содержание ФНОа в ЖТ при воспалительном процессе существенно повышено [3]. Эти данные хорошо согласуются с корреляцией степени снижения адипонектина и повышения уровня СРВ в крови [24]. С другой стороны, адипонектин способен подавлять воспалительную реакцию в ЖТ. Он снижает секрецию ФНОа, ИЛ-6, а также хемокинов [14]. Хемокины, как известно, обеспечивают накопление иммунокомпетентных клеток в очагах воспаления. Кроме того, на изолированных клетках продемонстрировано угнетающее влияние адипонектина на фактор транскрипции NF-kB (Nuclear Factor-kappa-B) [30, 54] —- обязательного участника воспалительной реакции, способного препятствовать действию инсулина.

Во многих клинических исследованиях установлена прямая корреляция между содержанием адипонектина в 44

крови и степенью ИР [4, 42]. Эта ассоциация проявляется независимо от таких параметров как пол, возраст, количество и распределение жира в организме. При наблюдении индейцев пима установлено, что гипоадипонектинемия со временем приводит к снижению чувствительности тканей к инсулину, а высокий исходный уровень адипонектина достоверно снижает риск развития СД2 [47, 66]. Уровень адипонектина снижен при формах сахарного диабета, протекающих с выраженной ИР: СД2 , диабет беременных [59], диабет с липодистрофией . Каузальная роль снижения секреции адипонектина в развитии ИР подтверждается исследованиями резус- обезьян, у которых спонтанно развивается СД2. Оказалось, что в период, предшествующий развитию гипергликемии, у этих животных закономерно снижается уровень адипонектина [36].

Примечательно, что экспрессия рецепторов адипонектина снижена у лиц с СД2 в скелетных мышцах [16], а также в мышечных и жировых клетках у мышей с ожирением и ИР [49]. Выявлена корреляция между нарушением экспрессии гена рецептора адипонектина и ИР у лиц без диабета, но имеющих близких родственников с этим заболеванием [20]. Эти данные раскрывают новый патофизиологический аспект: при ВЖТ не только снижена секреция адипонектина, но и развивается адипо- нектинрезистентность. Одновременная резистентность к адипонектину и инсулину способствует прогрессированию СД2 и определяет сложности лечения.

Лептин относится к наиболее изученным адипоки- нам. Его секреция при ожирении существенно повышена [17]. Помимо регуляции энергетического баланса, он способен активировать такие воспалительные клетки как макрофаги, нейтрофильные гранулоциты и Т-лимфоциты, а также стимулировать секрецию цитокинов в них [25].

Следовательно, повышенная секреция лептина при ожирении способствует развитию воспалительной реакции. Таким опосредованым путем лептин может способствовать развитию СД2. Установлена положительная корреляция между уровнем лептина в крови и чувствительностью к инсулину, ИМТ, размером талии, гипергликемией [56]. Не опровергая эти данные, другие исследователи подчеркивают, что лептин не играет большой роли в развитии ИР [65].

Цитокинам ФНОа и ИЛ-6, секретирующимся в больших количествах воспалительными клетками ЖТ, отводится значительное место в развитии СД2 [40]. Механизмы реализации продиабетогенного эффекта весьма различны: они изменяют сигнальные пути инсулина, метаболизм адипоцитов, угнетают секрецию адипонектина и стимулируют выделение лептина, а также влияют на обмен веществ в мышцах и печени.

Как известно, в физиологических условиях инсулин связывается с рецептором клеточной мембраны. Структура последнего меняется, что ведет к активации тиро- зинкиназы, к аутофосфорилированию тирозина на внутриклеточном участке рецептора инсулина. К этим аутофосфорилированным местам присоединяются внутриклеточные адапторпротеины, в первую очередь субстрат инсулинового рецептора-1 (IRS-1). При этом на специфических местах IRS-1 фосфорилируется тирозин, что активирует дальнейшие регуляторные сигнальные пути и в итоге приводит к реализации инсулинспецифических реакций. ФНОа и ИЛ-6 активируют внутриклеточную серинкиназу [19], которая, в свою очередь, индуцирует фосфорилирование аминокислоты серина в молекуле IRS-1. Фосфорилирование серина играет решающую роль в инактиваци IRS-1. В результате прерывается внутриклеточный сигнальный путь инсулина и развивается ИР. Имеются данные о том, что фосфорилирование серина способно приводить даже к саморазрушению молекулы IRS-1. Связь между фосфорилированием серина IRS-1 и развитием ИР и СД2 убедительно продемонстрирована многими исследованиями [28]. Фосфорилирование серина IRS-1 лежит в основе механизма развития ИР и СД2 при воздействии не только цитокинов, но и множества других, если не большинства факторов, сникающих чувствительность тканей к инсулину.

ФНОа, кроме активации серинкиназы, ослабляет действие инсулина и другими путями. ФНОа повышает уровень неэстерифицированных СЖК в сыворотке крови, что ведет к ИР во многих тканях [62]. В ЖТ ФНОа подавляет гены, вовлеченные в процесс усвоения и депонирования СЖК и глюкозы, а также повышает экс- лресию генов, участвующих в транскрипции факторов липо- и адипогенеза, меняет секрецию жировыми клетками адипонектина и ИЛ-6 [61]. В гепатоцитах ФНОа подавляет экспрессию генов, участвующих в усвоении и метаболизме глюкозы, а также в окислении жирных кислот, и, кроме того, повышает экспрессию генов, регулирующих синтез холестерола и жирных кислот [61].

Роль других адипокинов в развитии СД2 исследована в меньшей степени. У мышей с дефектом МСР-1 при кормлении высококалорийной пищей ИР не развивается [77], что может свидетельствовать об участии этого наиболее значимого хемокина в патогенезе СД2. Резистин, секреция которого существенно повышена при ВЖТ, вызывает у животных ИР и СД2 [7]. Однако результаты исследования этого адипокина у людей весьма противоречивы [75]. Развитию ИР и СД2 также способствует ингибитор активатора плазминогена-1 [39, 48], адипсин 15], оментин [80], васпин [82], ретинолсвязывающий лротеин-4 [18], обестатин [12].

Метаболические расстройства

Выделяемые макрофагами воспалительные цитокины существенно меняют метаболическую и секреторную деятельность адипоцитов, что объясняет выраженные расстройства жирового обмена, сопровождающие ВЖТ. ФНОа, накапливающийся в довольно больших концен- ррациях в ЖТ, паракринным путем действует на адиполиты и нарушает сигнальные пути инсулина. В результате нарушается тормозное влияние на липолиз. Из депонированных в адипоцитах триглицеридов освобождаются СЖК и глицерол, уровень которых в крови существенно повышается. СЖК уменьшают усвоение глюкозы мышечными клетками (Randle-механизм) и стимулируют печеночный глюконеогенез как через энзимную регуляцию, так и через поставку носителя энергии. Глицерол при этом служит субстратом для ускоренного глюконеогенеза. ИР адипоцитов влияет на гомеостаз глюкозы также опосредованно, путем вторичных изменений печени и мышц [9]. У мышей с инактивированным в адипоцитах транспортным мембранным механизмом усвоения глюкозы GLUT4 (инсулинзависимым и специфичным для ЖТ) развиваются недостаточность усвоения глюкозы, гиперинсулинемия и ИР мышц и печени, подобно тому, как это наблюдается при СД2 у людей [5]. Эти данные подтверждают каузальную роль ЖТ в развитии СД2.

Кроме того, ФНОа в ЖТ подавляет гены, вовлеченные в процесс усвоения и депонирования СЖК и глюкозы, а также повышает экспрессию генов, участвующих з транскрипции факторов липо- и адипогенеза [61]. Как указывалось выше, в гепатоцитах ФНОа угнетает экспрессию генов, участвующих в усвоении и метаболизме глюкозы, а также в окислении жирных кислот, и повышает экспрессию генов, регулирующих синтез холестерола и жирных кислот [61].

Причиной метаболических расстройств при ВЖТ является также гипоадипонектинемия. В митохондриях печеночных клеток адипонектин усиливает окисление кирных кислот [79]. Это действие основано на фосфорилировании АМФ-киназы, что ведет: к уменьшению концентрации малонилкоэнзима-А в цитозоле клеток и увеличению поступления жирных кислот в митохондрии; к активации фактора транскрипции PPARa, который регулирует синтез митохондриальных энзимов, окисляющих жирные кислоты [72]. Путем инактивации ацетилкоэнзима-А-карбоксилазы под влиянием адипонектина усиливается окисление жирных кислот также в мышечных клетках, вследствие чего уменьшается содержание в клетках липидов, в первую очередь триглицеридов. При гипоадипонектинемии этот эффект не реализуется и повышается отложение жира в клетках печени [68] и мышц [69]. Эктопическое накопление липидов играет важную роль в развитии ИР [58, 70].

Снижению чувствительности к инсулину способствует повышение вне- и внутриклеточного уровня СЖК [10]. Реализуется этот эффект частично за счет активации протеинкиназы-С (ПК-С). ПК-С стимулирует се- ринкиназу, инактивирует TRS-1 и таким путем ведет к ИР [43]. Этот механизм убедительно доказывается тем, что у мышей без ПК-С не развивается индуцированная жировой тканью ИР.

Роль внутриклеточных воспалительных изменений в развитии СД2

Роль воспалительного процесса в патогенезе СД2 подтверждается эффективностью применения противовоспалительных средств. Еще в 1876 г. W. Ebstein [23] описал исчезновение симптомов СД при применении больших доз салицилата натрия. Позднее эти данные были подтверждены наблюдениями за уменьшением глюкозурии под влиянием этого препарата [78]. Современными методами доказано гипогликемизирующее действие салицилатов [8]. Особенно убедительно значение воспаления подтверждается фактом снижения гипергликемии у лиц с СД2 при ингибировании ИЛ-1 антагонистом рецептора ИЛ-4, произведенного по рекомбинантной технологии [45]. В силу выраженных побочных эффектов указанные противовоспалительные препараты не нашли практического применения при лечении СД2.

Как указано выше, ВЖТ способствует развитию СД2 путем изменения секреции адипокинов и метаболических процессов в адипоцитах. Важную роль при этом играют внутриклеточные пути воспаления. Особое место отводится нуклеарному фактору транскрипции NF-kB. Этот фактор в неактивном состоянии локализован в цитоплазме, находясь в комплексе с ингибиторными 1кВ (Inhibitor of kappa В) белками, преимущественно 1кВа. При фосфорилировании 1кВа фактор транскрипции NF- кВ высвобождается из связи с 1кВ, мигрирует в ядро клетки и стимулирует гены ФНОа, интерлейкинов, хе- мокинов, молекул адгезивных комплексов (селектинов, intercellular adhesion molecule — ICAM, vascular cell adhesion molecule — VCAM), ингибиторов и активаторов апоптоза, а также ряда других регуляторных субстанций. Экспрессия этих регуляторных субстанций поддерживает воспалительный процесс, а также способствует развитию ИР.

Фосфорилирование 1кВа активируется 1кВ-киназой (IKK). Последняя представлена тремя субтипами: IKKa, 1КК(3 и IKKy. Ведущая роль в фосфорилировании 1кВа и последующем развитии ИР принадлежит IKKp. Последняя активируется ФНОа [83]. Роль IKKp подтверждается экспериментальными данными: у грызунов с высоким уровнем этой киназы действие инсулина ослаблено [83]. Инактивация IKKp также определяет гипогликемизирующее действие аспирина и салицилатов, а блокада улучшала чувствительность тканей к инсулину, нарушенную ожирением [6]. У мышей с хроническим воспалением печени наблюдается внутрипеченочная селективная активация NF-кВ при одновременном повышении экспрессии IKKp [11], а также развиваются типичные для СД2 метаболические сдвиги. Все эти данные свидетельствуют о значении IKKp для развития ИР. IKKp в каскаде регуляторных систем — обязательный предшественник NF-кВ, поэтому сегодня чаще говорят о нарушении IKKp/NF-кВ-внутриклеточного сигнального пути как об одном из ведущих факторов в патогенезе ИР [71].

Наряду с этим путем, при ВЖТ воспалительные цитокины активируют в адипоцитах внутриклеточную воспалительную киназу JNK (c-Jun N-terminal kinase), способствующую фосфорилированию серина в молекуле IRS-1 и подавляющую внутриклеточный сигнальный путь инсулина. Этим же путем могут снижать чувствительность тканей к инсулину СЖК, способные стимулировать воспалительные киназы IKKp и JNK [26, 38]. По- видимому, известный феномен развития ИР под влиянием ФНОа также реализуется за счет активации JNK-1 [51]. Современные исследовательские данные обосновывают представление о ведущей роли JNK и IKKp/NF-кВ в развитии ИР и СД2 при ВЖТ [11, 33, 64].

Экспериментальными работами показано значение активации ферментов эндоплазтического ретикулума (ЭР) в развитии ИР [34]. ЭР служит для хранения, вызревания и транспортировки большинства белковых молекул, синтезируемых клеткой. Среди множества ферментов, необходимых для вызревания протеинов, выделим IRE-1 (inositol-reguiring enzyme-1) и PERK (PKR-like endoplasmatic-retikulum kinase), которые способствуют активации JNK-1 и IKKp/NF-кВ [74] и, в итоге, приводят к развитию ИР. С этими результатами хорошо согласуется факт активации ЭР при диетических моделях как ожирения, так и ИР у грызунов [55].

В связи с широким применением агонистов PPARy для лечения метаболических расстройств, изменения ядерных рецепторов этого фактора транскрипции при СД2, ожирении, ВЖТ привлекают пристальное внимание исследователей. Оказалось, что PPARy макрофагов в значительной степени определяют действие инсулина в мышечных и печеночных клетках [31]. В этих клетках, при инактивации PPARy макрофагов нарушается толерантность к глюкозе и развивается ИР. Следовательно, воспалительная инфильтрация макрофагами может приводить к ИР путем изменения рецепторов PPARy.

Наконец, активация оксидативного стресса, характерная для ВЖТ [3], также способствует развитию СД2. Накапливающиеся реактивные формы кислорода активируют такие внутриклеточные киназы как JNK, IKKp, ПК-С, способные различными путями прерывать сигнальный путь инсулина. В развитии ИРБ в результате оксидативного стресса особенно выделяется роль JNK-1 [33, 52].

Изменения функционального состояния р-клеток

Исследования последних лет показали роль ВЖТ в развитии дисфункции р-клеток поджелудочной железы и снижении секреции инсулина. Один из механизмов заключается в экспозиции повышенной концентрацией глюкозы или СЖК, или их сочетанием [13], оказывающим токсическое влияние на р-клетки. Воздействие гипергликемии и гиперлипидемии активирует в р-клетках оксидативный стресс [46]. Особенностью р-клеток является низкая продукция антиоксидантных энзимов [27, 63]. Вследствие этого происходит накопление в р-клетках реактивных форм кислорода, активирующих JNK. Последняя стимулирует фосфорилирование серина в молекуле IRS-1, что ингибирует индуцированную глюкозой секрецию инсулина в р-клетках. Ингибирование JNK у мышей с моделью СД2 восстанавливает функцию р-клеток, уменьшает ИР и улучшает толерантность к глюкозе [13]. Активация JNK рассматривается как важнейший механизм, ведущий при СД2 к дисфункции р-клеток [41, 44].

Другим механизмом нарушения функции р-клеток поджелудочной железы может быть накопление в них липидов, наблюдающееся при повышении уровня СЖК у больных СД2 [73]. Наконец, следует отметить, что адипонектин in vitro и in vivo у мышей стимулировал секрецию инсулина р-клетками поджелудочной железы [53]. Эти результаты согласуются с обнаружением на р-клет- ках рецепторов А. Следовательно, одной из причин снижения секреции инсулина р-клетками может быть характерная для ВЖТ гипоадипонектинемия.

Заключение

Открытие феномена ВЖТ при ожирении и исследование изменений в регуляторных и метаболических процессах, развивающихся вследствие воспалительной реакции, существенно дополняют и расширяют наши представления о патогенезе СД2. Давно известная, но патофизиологически до конца не ясная высокая частота развития СД2 при ожирении с современных позиций объясняется ВЖТ, которое служит ведущим звеном, связывающим эти состояния. Появились первые сообщения о том, что у части больных ожирением не развивается ВЖТ и именно у них не наблюдается ИР [9], считающейся характерным признаком ожирения.

ВЖТ реализует свое диабетогенное действие различными путями. Ведущее значение имеет изменение секреции адипокинов, в первую очередь снижение образования адипонектина и стимуляция продукции ФНОа, ИЛ- 1 и ИЛ-6. В результате нарушаются обменные процессы, активируется липолиз в адипоцитах, в крови повышается уровень СЖК, триглицеридов, наблюдается эктопическое накопление липидов в печени, мышцах, а также в р-клетках. С другой стороны, изменение содержания адипокинов в ЖТ угнетает действие инсулина на рецепторном и внутриклеточном уровне. Адипокины, особенно цитокины, влияют на инсулиновый сигнальный путь и меняют внутриклеточный каскад воспалительных киназ. На внутриклеточном уровне ВЖТ стимулирует секрецию цитокинов, оксидативный стресс, активирует ферменты ЭР. В результате стимулируются JNK и IKKp/NF-кВ, играющие ключевую роль в развитии ИР. JNK реализует свое действие путем стимуляции фосфорилирования аминокислоты серина в молекуле IRS-1, инактивируя тем самым важнейший внутриклеточный сигнальный путь инсулина. NF-кВ, по-видимому, обусловливает снижение чувствительности тканей к инсулину за счет усиления воспалительного процесса и стимуляции экспрессии цитокинов. Совокупность перечисленных сдвигов обусловливает ИР. Однако ВЖТ приводит к развитию СД2 также путем нарушения функционального состояния р-клеток и способствует прогрессированию снижения секреции инсулина.

Концепция ВЖТ как звена патогенеза СД2 не отрицает накопленных знаний о значении метаболических нарушений в развитии СД2. Она только дополняет их и раскрывает причины этих метаболических нарушений.

Если ВЖТ является патогенетическим фактором развития СД2, то возникает вопрос: не влияют ли подобным образом воспалительные процессы в других органах и тканях? При анализе этого вопроса оказалось, что данные литературы весьма скудны. Учитывая, что выраженные воспалительные процессы чаще сопровождаются снижением массы тела и нарушением трофико-анаболических процессов, нелогично ожидать при этих условиях развития ИР и гипергликемических состояний. Ведущим воспалительным заболеванием современности является синдром приобретенного иммунного дефицита (СПИД) при ВИЧ-инфекции. Этому синдрому посвящено огромное количество литературы. Исследования метаболизма при СПИДе обнаружили дислипидемию, проявляющуюся снижением уровня общего холестерола, липопротеидов низкой и высокой плотности и повышением уровня триглицеридов. Изменения углеводного обмена не столь однозначны. У ВИЧ-инфицированных людей чаще развивается ИР, чем у неинфицированных [60]. Однако это скорее результат медикаментозного лечения. Исследования, проведенные до эры эффективного медикаментозного лечения ВИЧ-инфекции, не выявили учащения ИР [32, 50]. У больных сепсисом также не установлено учащения ИР и СД2 [21]. Ухудшение диабетического статуса при выраженной инфекции связывается с повышенной продукцией гормонов стресса, в первую очередь кортизола. На основании этих данных можно заключить, что только воспалительный процесс в ЖТ ведет к СД2, но не системные воспалительные заболевания или воспаление в других органах и тканях.

Гипогликемизирующее действие ныне применяющихся противовоспалительных средств убедительно демонстрирует роль ВЖТ в патогенезе СД2. Необходимость больших доз и высокая частота побочных эффектов не позволяют использовать их для лечения СД2. Однако поиск препаратов для целенаправленного воздействия на ВЖТ представляется весьма перспективным.

1. Ожирение: этиология, патогенез, клинические аспекты / Под ред. И. И. Дедова, Г. А. Мельниченко. — М., 2004.

2. Шварц В. // Пробл. эндокринол. — 2009. — № 1.

3. Шварц В. // Пробл. эндокринол. — 2009. — № 4.

4. Abbasi F., Chu J. W., Lamendola C. et al. // Diabetes. — 2004. — Vol. 53. — P. 585-590.

5. Abel E. D., Peroni O., Kim J. K. et al. // Nature. — 2001. — Vol. 409. — P. 729-733.

6. Arkan M. C., Hevener A. L., Greten F. R. et al. // Nat. Med. — 2005. — Vol. 11. — P. 191-198.

7. Banerjee R. R., Lazar M. A. // J. Mol. Med. — 2003. — Vol. 81. — P. 218-226.

8. Baron S. H. // Diabetes Care. — 1982. — Vol. 5. — P. 64-71.

9. Blueher M., Stumvoll M. // Dtsch. Med. Wschr. — 2006. — Bd 131. — S. 231-235.

10. Boden G., Cheung P., Stein T. P. et al. // Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. — 2002. — Vol. 283, N 1. — P. E12-E19.

11. Cai D., Yuan M., Franz D. F. et al. // Nat. Med. — 2005. — Vol. 11. — P. 183-190.

12. Catalan V., Gomez-Ambrosi J., Rottelar F. et al. // Clin. Endocrinol. (Oxford). — 2007. — Vol. 66. — P. 598-601.

13. Ceriello A. // Diabetes. — 2005. — Vol. 54. — P. 1-7.

14. Cheng K. H., Chu C. S., Lee K. T. et al. // Int. J. Obes. — 2008. — Vol. 32. — P. 268-274.

15. Cianflone K., Xia Z., Chen L. Y. // Biochim. Biophys. Acta. — 2003. — Vol. 1609. — P. 127-143.

16. Civiterese A. E. // Diabetologia. — 2004. — Vol. 47. — P. 816-820.

17. Considine R. V., Considine E. L., Williams C. J. et al. // Diabetes. — 1966. — Vol. 19. — P. 992-994.

18. Craig R., Chu W. S., Elbein C. // Mol. Gen. Metab. — 2007. — Vol. 90. — P. 338-344.

19. De Alvaro C., Teruel T., Hernandez R., Lorenzo M. // J. Biol. Chem. — 2004. — Vol. 279. — P. 17070-17078.

20. Debard C. // Diabetologia. — 2004. — Vol. 53. — P. 917- 925.

21. Desruisseaux M. S., Nagajyothi, Trijillo M. E. et al. // Infect. Immun. — 2007. — Vol. 75. — P. 1066-1078.

22. Diabetologie in Klinik und Praxis / Hrsg. von H. Mehnert. — Stuttgart; New York, 1999.

23. Ebstein W. 1876. — Bd 13. — S. 337-340.

24. Engeli S., Feldpausch M., Gorzelniak K. et al. // Diabetes. — 2003. — Vol. 52. — P. 942-947.

25. Fantuzzi G., Mazzone T. // Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. — 2007. — Vol. 27. — P. 996-1003.

26. Gao Z., Zhang X., Zuberi A. et al. // Mol. Endocrinol. — 2004. — Vol. 18, N 8. — P. 2024-2034.

27. Goldstein B. J., Mahadev K., Wu X. // Diabetes. — 2005. — Vol. 54. — P. 311-321.

28. Granner D. K., O’Brien R. M. // Diabetes Care. — 1992. — Vol. 15. — P. 369-395.

29. Han T. S., Sattar N., Williams K. et al. // Diabetes Care. — 2002. — Vol. 25. — P. 2016-2021.

30. Hattori Y., Nakano Y., Hattori S. et al. // FEBS. — 2008. — Vol. 582. — P. 1719-1724.

31. Hevener A. L., Olefsky J. M., Reichart D. et al. // J. Clin. Invest. — 2007. — Vol. 117. — P. 1658-1669.

32. Heyligenberg R., Romijn J. A., Hommes M. J. et al. // Clin. Sci. — 1993. — Vol. 84. — P. 209-216.

33. Hirosumi J., Tuncman G., Chang L. et al. // Nature. — 2002. — Vol. 420. — P. 333-336.

34. Hotamisligil G. S. // Nature. — 2006. — Vol. 444. — P. 860- 867.

35. Hotta K., Funahashi T., Arita Y. et al. // Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. — 2000. — Vol. 20. — P. 1595-1599.

36. Hotta K., Funahashi T., Bodkin N. L. et al. // Diabetes. — 2001. — Vol. 50. — P. 1126-1133.

37. Inglesias P., Alvarez-Fidalgo P., Codoceo R. et al. // Endocr. J. — 2004. — Vol. 51. — P. 279-286.

38. Itani S. I., Ruderman N. B., Schmieder F. et al. // Diabetes. — 2002. — Vol. 51. — P. 2005-2011.

39. Juhan-Vague I., Alessi M. C., Mavri A., Morange P. // J. Thromb. Haemost. — 2003. — Vol. 1. — P. 1575-1579.

40. Judkin J. S. // Horm. Metab. Res. — 2007. — Vol. 39, N 10. — P. 707-709.

41. Kaneto H., Xu G., Fujii N. et al. // J. Biol. Chem. — 2002. — Vol. 277. — P. 30010-30018.

42. Kern P. A., Di Gregorio G. B., Lu T. et al. // Diabetes. — 2003. — Vol. 52. — P. 1779-1785.

43. Kim J. K., Fillmore J. J., Sunshine M. J. et al. // J. Clin. Invest. — 2004. — Vol. 114, N 6. — P. 823-827.

44. Lamb R. E., Goldstein B. J. // Int. J. Clin. Pract. — 2008. — Vol. 62. — P. 1087-1095.

45. Larsen C. M., Faulenbach M., Vaag A. et al. // N. Engl. J. Med. — 2007. — Vol. 356. — P. 1517-1526.

46. Laybutt D. R., Kaneto H., Hasenkamp W. et al. // Diabetes. — 2002. — Vol. 51. — P. 413-423.

47. Lindsay R. S., Funahashi T., Hanson R. L. et al. // Lancet. — 2002. — Vol. 360. — P. 226-228.

48. Ma L. J., Mao S. L., Taylor K. L. et al. // Diabetes. — 2004. — Vol. 53. — P. 336-346.

49. Mao X. et al. // Nat. Cell. Biol. — 2006. — Vol. 8. — P. 516- 523.

50. Mauss S., Wolf E., Jaeger H. // Ann. Intern. Med. — 1999. — Vol. 130. — P. 162-163.

51. Nishikawa T., Kukidome D., Sonoda K. et al. // Diabet. Res. Clin. Pract. — 2007. — Vol. 77. — Suppl. 1. — P. S161-S164.

52. Nisoli E., Clementi E., Carruba M. O. et al. // Circ. Res. — 2007. — Vol. 100. — P. 795-806.

53. Okamoto M., Ohara-Imaizumi M., Kubota N. et al. // Diabetologia. — 2008. — Vol. 51. — P. 516-519.

54. Ouchi N., Kihara S., Arita Y. et al. // Circulation. — 2006. — Vol. 120. — P. 1296-1301.

55. Ozcan U., Cao Q., Yilmaz E. et al. // Science. — 2004. — Vol. 306. — P. 457-461.

56. Park K. G., Park K. S., Kim M. J. et al. // Diabet. Res. Clin. Pract. — 2004. — Vol. 63. — P. 135-142.

57. Pedula K. L., Nichols G. A., Hillier T. A. // Diabetologia. — 2007. — Vol. 50. — P. S118. — Abstr. 267.

58. Ravussin E., Smith S. R. // Ann. N. Y. Acad. Sci. — 2002. — Vol. 967. — P. 363-378.

59. Retnakaran R., Hanley A. J. G., Raif N. et al. // Diabetes Care. — 2004. — Vol. 27. — P. 799-800.

60. Rockstroh J. K., Vogel M. // Diabet. Stoffwech. Herz. — 2008. — Vol. 17. — P. 289-297.

61. Ruan H., Miles P. D., Ladd C. M. // Diabetes. — 2002. — Vol. 51. — P. 3176-3188.

62. Ruan H., Lodisch H. F. // Cytokine Growth Factor Rev. — 2003. — Vol. 14. — P. 447-455.

63. Seghrouchni I., Drai J., Bannier E. et al. // Clin. Chim. Acta. — 2002. — Vol. 321. — P. 89-96.

64. Shoelson S. E., Lee J., Goldfine A. B. // J. Clin. Invest. — 2006. — Vol. 116. — P. 1793-1801.

65. Soodini G. R., Hamdy O. // Metab. Syndrome and Rel Disod. — 2004. — Vol. 2. — P. 114-123.

66. Spranger J., Kroke A., Mohlig M. et al. // Lancet. — 2003. — Vol. 361. — P. 226-228.

67. Takebayashi K., Suetsugu M., Matsutomo R. et al. // South. Med. J. — 2006. — Vol. 99. — P. 23-27.

68. Targher G., Bertolini L., Scala L. et al. // Clin. Endocrinol. — 2004. — Vol. 61. — P. 700-703.

69. Thamer C., Machann J., Tschritter O. et al. // Horm. Metab. Res. — 2002. — Vol. 34.

70. Thamer C., Machann J., Haap M. et al. // Dtsch. Med. Wschr. — 2004. — Bd 129. — S. 872-875.

71. Tilg H., Moschen A. R. // Mol. Med. — 2008. — Vol. 14. — P. 222-231.

72. Tomas E., Tsao T. S., Saha A. K. et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. — 2002. — Vol. 99. — P. 16309-16313.

73. Unger R. H., Orci L. // Int. J. Obes. Relat. Metab. Disord. — 2000. — Vol. 24. — Suppl. 4. — P. S28-S32.

74. Urano F., Wang X., Bertolotti A. et al. // Science. — 2000. — Vol. 287. — P. 664-666.

75. Utzschneider K. M., Carr D. B., Tong J. et al. // Diabetologia. — 2005. — Vol. 48. — P. 2330-2333.

76. Weinstein A. R., Sesso H. D., Lee I. M. et al. // J. A. M. A. — 2004. — Vol. 292. — P. 1188-1194.

77. Weisberg S. P. et al. // J. Clin. Invest. — 2006. — Vol. 116. — P. 115-124.

78. Williamson R. T. // Br. Med. J. — 1901. — Vol. 1. — P. 760- 762.

79. Yamauchi T., Kamon J., Waki H. et al. // Nat. Med. — 2001. — Vol. 7. — P. 941-946.

80. Yang R. Z., Lee M. J., Hu H. et al. // Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. — 2006. — Vol. 290. — P. E1253-E1261.

81. Yin M. J., Yamamoto Y., Gaynor R. B. // Nature. — 1998. — Vol. 396. — P. 77-80.

82. Youn B. S., Kloting N., Kratzsch J. et al. // Diabetes. — 2008. — Vol. 57. — P. 372-377.

83. Yuan M., Konstantinopoulos N., Lee J. et al. // Science. — 2001. — Vol. 293. — P. 1673-1677.

84. Zulet M. A., Puchau B., Navarro C. et al. // Nutr. Hosp. — 2007. — Vol. 22, N 5. — P. 511-527.


Роль внутриклеточных жировых включений в возникновении сахарного диабета 2 типа | Астахова

ЖИРОВЫЕ ВКЛЮЧЕНИЯ

Жировые включения (ЖВ) обнаружены во всех типах клеток и во всех подвидах животного царства, в растениях и в одноклеточных организмах. ЖВ особенно важны в тканях, специализирующихся на хранении энергии или метаболизме жиров, таких как жировая ткань, печень и кишечник [1], но также накапливаются в мышцах скелета, коре надпочечников, макрофагах и молочных железах [2]. Мышцы отвечают за подавляющую часть ­инсулинзависимой утилизации глюкозы из крови, поэтому исследования биогенезиса ЖВ в миоцитах, их влияния на инсулинорезистентность клеток особенно актуальны при рассмотрении патогенеза сахарного диабета 2 типа (СД2).

ЖВ состоят из триглицеридов, стероидных и ретиниловых эфиров [2]. ЖВ могут продуцировать по мере необходимости энергию, компоненты мембран и сигнальные медиаторы. Нарушения в синтезе и деградации ЖВ влекут за собой тяжелые физиологические последствия  [1, 2], демонстрируя центральную роль ­эктопических ЖВ в поддержании энергетического баланса на уровне клетки и организма и в общем метаболизме жиров.

Форма существования ЖВ в клетке позволяет клетке обезопасить себя от излишков свободных жирных кислот (СЖК), способных повредить целостность мембран по причине своей амфифильности. СЖК могут быть активированы до ацилкарнитина, избыточное продуцирование которого может нарушить мембранный потенциал митохондрий и привести к смерти клеток. В составе триглицеридов СЖК относительно инертны, стабильны и безвредны. Возможно, это объясняет наличие повышенного содержания ЖВ при различных патологиях, характеризующихся измененным метаболизмом жиров, например, ожирении, атеросклерозе, стеатозе печени [2]. Эти же патологии ассоциируются с устойчивостью к инсулину, являющемуся решающим фактором в развитии СД2. ЖВ контролируют сигнальные пути в клетках иммунной системы и могут использоваться патогенами. Например, ЖВ служат платформой для сборки ­вирусов [3].

Исследования структуры, биогенезиса и метаболизма ЖВ, взаимодействия с внутриклеточными органеллами и само расположение ЖВ внутри клеток приобретают все большую актуальность в исследовании различных патологий [1, 2, 4–7]. Структура ЖВ отличается от других клеточных органелл: центральная часть гидрофобных (нейтральных) липидов окружена единственной мембраной из амфипатических липидов (в основном фосфолипидов) и белков (рис. 1).

Рис. 1. Строение жирового включения. Графические элементы Adobe Illustrator (адаптировано [6]).

Триацилглицериды (ТАГ) центрального ядра ЖВ синтезированы в ходе многоступенчатого процесса [4], где финальный шаг катализируется ацил-коА-синтетазой: диацилглицерол-ацилтрансферазами DGAT1 и DGAT2, превращая диацилглицерол (ДАГ) и жирные кислоты, предварительно активированные до ацил-коА, в ­триглицериды (рис. 2). Оба фермента расположены в эндоплазматическом ретикулуме (ЭР), где ТАГ накапливаются в специальных местах формирования ЖВ [8]; зрелые ЖВ образуются вследствие постоянного роста этих структур, которые в результате отделяются от ЭР, вероятно, ­через процесс почкования [4]. DGAT2 расположен только на одной мембране ЭР и поэтому может диффундировать на поверхность ЖВ, способствуя синтезу ТАГ и продолжающемуся росту ЖВ в данном месте [9]. Гидрофобное ядро ЖВ может также содержать стероидные эфиры, синтез которых катализируется ацил-коА-холестерол-­ацилтрансферазами. В зависимости от типа клеток стероидные эфиры могут преобладать в составе ядра ЖВ.

Рис. 2. Метаболический путь синтеза триглицеридов и эфиров стерола (адаптировано [4]):
ГФАТ – глицерол-3-фосфат-ацилтрансфераза; АГФАТ – 1-ацилглицерол-3-фосфат-ацилтрансфераза; ФФК – фосфатаза фосфатидной кислоты;
ЖК-КоА – жирные кислоты, предварительно активированные до ацил-коА; ДГАТ – диацилглицерол-ацилтрансфераза,
МГАТ – моноацилглицерол-ацилтрансфераза

Молекулярные механизмы накопления ЖВ полноценно освещены в недавнем обзоре [10].

Можно отметить согласие в том, что повышение содержания ЖВ и увеличенный размер ЖВ ассоциируются с недостаточной активацией аденозинмонофосфат-протеинкиназы (АМПК), увеличением уровня малонил-коА фермента, нарушением циркуляции рецептора глюкозы GLUT4 (в цитоплазме вместо того, чтобы быть на поверхности клеток мышц скелета) [11, 12]. АМПК фосфорилирует белок перилипин 2 (PLIN 2) на поверхности ЖВ в гепатоцитах и фибробластах мышей [13], что способствует деградации ЖВ. У пациентов с СД2 отмечена подавленная активность АМПК, что может объяснять увеличенный размер ЖВ у пациентов с СД2 Малонил-коА оказывает ингибирующее действие на палмитоилтрансферазу, необходимую для транспортировки СЖК в митохондрии для последующего окисления [11]. Можно предполагать, что это будет препятствовать деградации ЖВ и/или способствовать секреции СЖК во внеклеточное пространство.

Разрушение ЖВ может происходить двумя различными путями. Расположенные на поверхности ЖВ липазы гидролизуют ТАГ до ДАГ и жирных кислот в цитоплазме. ДАГ может дальше превращаться в два шага в жирные кислоты и глицерол. В адипоцитах жировой ткани и в других клетках основная часть гидролиза ТАГ осуществляется адипоцит-триглицерид-липазой (ATGL) [14]. ЖВ могут также поглощаться аутолизосомами в процессе аутофагоцитоза. Гидролазы лизосом деградируют содержание аутофагосом; особенно ТАГ являются субстратом лизосомной кислотной липазы (LAL) [14]. Обнаруженная впервые в клетках печени аутофагия ЖВ (липофагия) оказывает разнообразное влияние на разложение ТАГ в зависимости от типа клеток и физиологических состояний [15].

ЖВ образуются в ЭР и обычно находятся в цитоплазме, часто на значительном расстоянии от ядра. Тем не менее становится все более очевидной роль ЖВ в функционировании ядра. ЖВ могут связывать на себе компоненты хроматина и транскрипционные факторы, например, NFAT5 (nuclear factor of activated T cells 5) [16]) ферменты, осуществляющие ядерные функции. Было показано, что цитоплазматические ЖВ в адипоцитах объединяются благодаря комплексу NFAT5 с другим ЖВ-ассоциированным белком Fsp27 (CIDEC) [17, 18]. Про NFAT5 белок известно, что он экспрессируется в цитоплазме при гипотонических условиях, а при создании гипертонических условий NFAT5 перемещается в ядро, где активирует транскрипцию осмопротективных генов, что предполагает роль ЖВ в этих процессах [16, 19].

Существует также популяция ЖВ в ядре, чей биохимический состав отличается от ЖВ цитоплазмы, хотя морфологически эти популяции схожи [20]. Пока неясно, как ядерные ЖВ образуются, в чем заключаются их функции и полный состав. Ядерные ЖВ могут служить источником сигналов, необходимых для осуществления транскрипционного контроля, включая гены, ответственные за метаболизм углеводов. ЖВ могут оказывать влияние на транскрипционную программу клетки, например, участвуя в посттрансляционной модификации. Peroxisome proliferator-activated receptors (PPARs) транскрипционные факторы активируются после присоединения липидных лигандов, включая жирные кислоты и их производные. Предполагают, что ATGL-опосредованный гидролиз ТАГ генерирует лиганды для PPARa транскрипционного фактора [21]. Но, скорее всего, этот путь активации PPARа является тканеспецифичным [22]. В оксидативных тканях, таких как сердце млекопитающих и печень, активированные PPAR-факторы стимулируют экспрессию белков, вовлеченных в синтез липидов [22].

Становится ясным, что движение липидов из ЖВ и внутрь ЖВ – это контролируемый процесс. Жирные кислоты, образующиеся в ходе гидролиза ТАГ в ЖВ, направляются в ядро и активируют ядерные рецепторы, как сказано выше; жирные кислоты, высвобождающиеся в процессе аутофагии, проходят через ЖВ, прежде чем попадут в митохондрии для АТФ-синтеза. Сами ЖВ способны обмениваться ТАГ. Были идентифицированы белковые факторы, участвующие в процессе переноса ТАГ из более мелких ЖВ в более крупные[18].

На клеточном уровне гомеостаз жиров поддерживается балансом между абсорбцией СЖК из потока крови и их внутриклеточным синтезом и гидролизом. Сверхнакопление жиров в периферических тканях может нарушать эти процессы, что в конечном счете может служить причиной патологических изменений. Чаще всего это выражается в развитии СД2. Рост заболеваемости СД2 и стоимости лечения СД2 ставит исследование процессов развития СД2 в фокус здравоохранения во всем мире. В случае накопления жиров сверх способности жировой ткани безопасно хранить излишки жира баланс между гидролизом жиров и их эстерификацией (образованием ТАГ) сдвигается в сторону гидролиза. В результате этого уровень в крови СЖК резко повышается, что детектируется через рецепторы к жирным кислотам на поверхности клеток, активация которых ведет к ингибированию прохождения сигналов от инсулинового рецептора. ­Таким образом, инсулиновый рецептор находится под перекрестным контролем рецептора СЖК и инсулина [23]. Далее СЖК поглощаются периферическими тканями, что нарушает пути внутриклеточного прохождения сигналов от инсулина. Так как мышцы поглощают более 70% глюкозы из крови, высокое содержание СЖК в крови пациентов с ожирением приводит к нарушениям ответа на инсулин именно в клетках мышц [24].

Последние данные говорят о том, что внутриклеточное расположение ЖВ имеет значение. Так, расположение ЖВ у профессиональных атлетов и у малоподвижных людей с ожирением отличается [25]. В клетках мышц атлетов ЖВ располагаются между волокнами актина – МВЖВ, у людей с ожирением и у пациентов с СД – под плазматической мембраной клетки – ПЖВ. Уровень МВЖВ находится в прямой связи с устойчивостью к инсулину [25]. Более того, повышение МВЖВ в мышцах скелета сопровождается накоплением промежуточных продуктов метаболизма, ДАГ и нейроамида, которые также влияют на развитие нечувствительности к ­инсулину [26]. ­Площадь поверхности ЖВ у атлетов превышает эту величину у людей с ожирением, что говорит о более дисперсном характере ЖВ у атлетов. Хотя уровень МВЖВ и выше у спортсменов, что может свидетельствовать об устойчивости к инсулину, именно эта фракция уменьшается в первую очередь во время физических нагрузок [25], что подтверждено магнитно-резонансной спектроскопией с использованием меченых радиоизотопов, флуоресцентной и электронной микроскопией [25].

На данный момент существует консенсус, что активация DAG-PKCε-INSR пути в гепатоцитах является общепризнанным механизмом влияния ЖВ на чувствительность к инсулину [27]. В то время как уровни ДАГ в мышцах скелета у активно двигающихся и подверженных ожирению малоподвижных крыс сравнимы, концентрация фосфатидилэтаноламинов, содержащих соли пальмитиновой кислоты, уменьшена у малоподвижных крыс с избыточным весом. Это говорит о том, что двигательная активность влияет на композицию жиров в мышцах скелета. Но полной картины о содержании жировых включений в мышцах скелета в условиях активной деятельности и в покое пока нет.

ЖИРОВЫЕ ВКЛЮЧЕНИЯ И МИТОХОНДРИИ

Доказано, что митохондриальные дисфункции могут приводить к нечувствительности к инсулину [28]. На данный момент есть множество свидетельств того, что митохондрии и ЖВ физически взаимодействуют, предполагая функциональную связь между мобилизацией и использованием запасов ЖВ [29]. Активность в цепи переноса электронов в подплазменных митохондриях у пациентов с СД значительно ниже, чем у худых добровольцев. Возможно, это связано с уменьшением копий митохондриальной ДНК [30].

В условиях голодания запас ЖВ стимулирует синтез АТФ в процессе бета-окисления липидов в митохондриях. Источником липидов являются ТАГ жировых включений и мембран внутриклеточных органелл, продуцируемые, соответственно, либо в процессе липолиза, либо аутофагоцитоза. Нарушения гидролиза ТАГ в ЖВ, например, вследствие нарушенной экспрессии ATGL-липазы, вызывают наибольшие проблемы с транспортом жирных кислот в митохондрии по сравнению с нарушениями в процессе аутофагоцитоза.

Быстрое перемещение жирных кислот в митохондрии происходит предположительно благодаря непосредственному контакту двух органелл [31–33]. Такая ассоциация минимизирует риск токсичных, неспецифичных эффектов СЖК, таких как повреждения мембран и неспецифическое активирование сигналов в ядре.

Интересно, что во время голодания число и размер ЖВ и суммарный уровень ТАГ увеличиваются [34]. Это происходит за счет аутофагосомного разрушения мембранных органелл. Предположительно, это является механизмом предотвращения повреждения митохондрий, а жирные кислоты, происходящие из фосфолипидов в аутолизосомах, используются для пополнения ТАГ-­запасов ЖВ во время голодания.

Митохондрии проходят процессы деления и слияния [35], что позволяет им образовывать высокосвязанную сеть или существовать в виде индивидуальных, фрагментированных, органелл. В голодающих клетках митохондрии объединены, что, вероятно, является критичным для эффективного поглощения и окисления жирных кислот [32]. Хотя процесс бета-окисления протекает как во фрагментированных, так и в объединенных митохондриях, только в объединенных митохондриях этот процесс поддерживается достаточно долго. Вероятно, это объясняется более полным контактом с ЖВ в случае объединенных митохондрий. В поддержку этой гипотезы говорит тот факт, что в случае использования глютамина в качестве источника энергии фрагментация митохондрий не имеет значения. Глютамин свободно диффундирует через цитоплазму и может попадать в митохондрии независимо от наличия и расположения ЖВ. Жирные кислоты, не прошедшие курс бета-окисления в митохондриях, возвращаются обратно в цитоплазму и либо сохраняются в ЖВ, либо секретируются во внеклеточное пространство [32].

Важность обмена липидами между ЖВ, митохондриями и ЭР подчеркивается недавним наблюдением, что объединение митохондрий необходимо для успешного синтеза ЖВ и стероидного сигналирования у плодовых мушек (Drosophila) [35].

Методами световой микроскопии и лазерной конфокальной 3D-реконструкции было показано, что ЖВ располагаются в основном в местах агрегации митохондрий [36]. Взаимодействие с митохондриями способствует появлению новых ЖВ, так как митохондрии ответственны за синтез АТФ-синтетазы, нужной для ТАГ-производства. Показано, что белок перилипин 5 (PLIN5), который располагается на мембране ЖВ, способствует привлечению митохондрий. Более того, показано, что завышенная экспрессия PLIN5 достаточна для привлечения митохондрий к периферии ЖВ. PLIN5 экспрессируется к окислительных тканях (печени, скелетных мышцах, сердце и коричневой жировой ткани). В то же время показано взаимодействие PLIN5 с ATGL, ферментом, инициирующим липолиз ТАГ, и с его активатором ABHD5 [37, 38]. Таким образом, контакт ЖВ и митохондрий приводит как к липогенезису, так и к липолизу. В коричневой жировой ткани показано, что взаимодействие ЖВ и митохондрий может обеспечиваться другой парой белков PLIN1 на ЖВ и митофузином 2 (MFN2) на внешней оболочке митохондрий, и их взаимодействие усиливается в процессе липолиза [39]. Поскольку контакт между ЖВ и митохондриями наблюдается во многих других типах клеток, где эти белки не экспрессируются, вероятно существуют неизвестные пока комплексы белков, связывающих митохондрии и ЖВ. Было показано, что содержание белков в митохондриях, ассоциированных с МВЖВ, гораздо выше, чем в митохондриях, ассоциированных с ПЖВ, что свидетельствует о большей их активности [25, 40]. Физические нагрузки у атлетов способствуют не только биосинтезу ЖВ, но и биосинтезу митохондрий [26]. Было обнаружено, что белок SNAP23 регулирует взаимодействие между ЖВ и митохондриями [36]. В то же время SNAP23 участвует в транслокации чувствительного к инсулину белка, транспортера глюкозы GLUT4, на поверхность клетки, если SNAP23 частично находится на поверхности клеток [36]. В клетках с увеличенным содержанием ЖВ SNAP23 располагается в основном на поверхности ЖВ, что увеличивает взаимодействие ЖВ с ­митохондриями, но уменьшает количество GLUT4 молекул на поверхности клетки, что снижает поглощение глюкозы из крови [36].

Детальные исследования роли ЖВ в норме и патологии потребуют приемов клеточной биологии и биохимии.

ЖИРОВЫЕ ВКЛЮЧЕНИЯ И ГЕТЕРОГЕННОСТЬ КЛЕТОЧНЫХ ПОПУЛЯЦИЙ

Отмечена гетерогенность клеточной популяции по уровню ЖВ [41]. На гепатоцитах было показано постоянное появление фракции клеток, обогащенных ЖВ. Предположили, что обособление клеток, которые аккумулируют ЖВ, особенно эффективно – это наиболее успешная стратегия для выживания всей популяции клеток. В условиях недостаточного питания эта фракция клеток способна секретировать ЖВ в соседние клетки. Чтобы доказать это, изолировали клетки с высоким содержанием флуоресцентно меченных ЖВ [42]. После совместного культивирования этих клеток с клетками, которые содержали мало ЖВ и были мечены другим флуоресцентным красителем, отмечалось выравнивание содержания ЖВ в обеих популяциях, то есть фракция с высоким содержанием ЖВ теряла их, а фракция с низким содержанием ЖВ приобретала их. Если клетки растить на богатой жирными кислотами среде, клеточная популяция распадается на две по содержанию ЖВ. Если обе популяции поместить в стандартную среду, содержание ЖВ выравнивается во всех клетках и популяцию невозможно разделить по содержанию ЖВ. Если обе популяции опять растить на среде с высоким содержанием жирных кислот, то в популяциях снова появляются клетки с широким разбросом по уровню ЖВ.

В то же время высокое содержание ЖВ представляет опасность появления свободных жирных кислот и их токсичных метаболитов, способных повреждать клеточные мембраны и вызывать повреждения ДНК. Так, было показано, что клетки с высоким содержанием ЖВ демонстрировали более высокий уровень активных форм кислорода. Флуоресцентно меченные клетки с низким уровнем ЖВ культивировали совместно с немечеными клетками либо с низким уровнем ЖВ, либо на среде с высоким содержанием ЖВ. Измеряли уровень активных форм кислорода в популяции меченых клеток после этого. Он был значительно ниже, если совместная инкубация была с фракцией клеток с высоким содержанием ЖВ. Более того, общий уровень активного кислорода во всей клеточной популяции также был ниже в этом случае. То есть популяция клеток с высоким содержанием ЖВ предохраняла популяцию клеток от токсичных свободных форм кислорода. Клетки с высоким содержанием ЖВ способны более эффективно поглощать СЖК из внеклеточного пространства, предохраняя, таким образом, от них соседние клетки.

Использование ингибиторов показало, что гетерогенность возникает из-за изменений в биохимических путях, контролирующих липолиз, окисление жирных кислот и белковый синтез. Подобная гетерогенность может возникать вследствие нарушений липидного метаболизма. Но, как видно из этих экспериментов, – эти нарушения обратимы. Данная гетерогенность наблюдалась в популяциях культивируемых клеток различного происхождения. В нормальных условиях межклеточный обмен липидами способствует накоплению ЖВ только в ограниченной популяции клеток [42]. Возможно, нарушения в механизме межклеточного обмена липидами обуславливают результирующую, ЖВ-ассоциированную, инсулинорезистентность миоцитов, что делает исследования клеточной гетерогенности актуальными, а главное, технически возможными в настоящее время [43].

На уровне целого организма гетерогенность в содержании ЖВ также является общим явлением. Многие животные имеют жировые ткани, предназначенные для хранения липидов.

ЖИРОВЫЕ ВКЛЮЧЕНИЯ И НЕРВНАЯ СИСТЕМА

Показана критическая роль ЖВ в функционировании нервной системы вследствие влияния на мембранные функции и прохождение сигналов [44, 45]. Белок aSynuclein локализован на ЖВ [46, 47]. Повышенная экспрессия нейронного белка aSynuclein связана с развитием болезни Паркинсона. Нарушения функционирования ЖВ могут приводить к нейродегенерации. Интересно влияние повышенного содержания ЖВ в глиальных клетках на функционирование нейронов. В здоровых нейронах и глии ЖВ почти отсутствуют. Повышенный уровень активных форм кислорода в нейронах вследствие митохондриальных нарушений в них ведет к накоплению ЖВ в глии и нейродегенерации. Если повысить экспрессию ключевого фермента гидролиза ТАГ, триглицеридлипазы (ATGL), либо в нейронах, либо в глии, либо в обеих популяциях, уровень ЖВ в глии уменьшается, и процесс нейродегенерации замедляется, указывая на влияние жирового метаболизма в нейродегенерации [46, 47]. Интересно, что накопление ЖВ в глии при отсутствии активных форм кислорода не ведет к нейродегенерации, то есть основной причиной нейродегенерации являются окисленные липиды [48].

ЖИРОВЫЕ ВКЛЮЧЕНИЯ И БАКТЕРИИ, НАСЕЛЯЮЩИЕ ЧЕЛОВЕЧЕСКИЙ ОРГАНИЗМ

ЖВ играют важную роль в функционировании иммунной системы. Там синтезируются эйкозаноиды, сигнальные липиды, необходимые в процессе регулирования воспаления, защиты от патогенов и онкогенной трансформации [49]. Некоторые патогены, в свою очередь, используют ЖВ как источник необходимых липидов [50]. Клетки, опять же опираясь на ЖВ, разработали стратегию борьбы с патогенами. Например, клеточный белок виперин, локализованный на ЖВ, препятствует вирусной ­репликации там [51].

Различные виды вне- и внутриклеточных бактерий способны манипулировать метаболизмом жиров, особенно нейтральных ЖВ, в организме хозяина. ­Например, Helicobacter pylori, возбудитель хронического атрофического гастрита и язв желудка и двенадцатиперстной кишки, разрушает кластеры липидов в мембранах клеток хозяина, чтобы получить доступ к холестеринам ­хозяина [52].

Для поддержания долговременного сосуществования с организмом хозяина бактериям необходимо избегать иммунного ответа организма. Для этого ­внутриклеточные бактерии стимулируют продукцию противовоспалительных медиаторов, таких как простагландин Е2 (PGE2) и интерлейкин-10 (IL10), источником которых как раз и служат ЖВ [3]. Показано, что эти факторы подавляют продукцию и секрецию провоспалительного цитокина IL12 и оксида азота (NO). Таким образом, внутриклеточные бактерии (C. pneumoniaeC. burnetiiM. bovis) используют ЖВ для подавления иммунного ответа. А в случае заражения C. trachomatis и P. aeruginosa подавление иммунного ответа ведет к повреждениям ткани и обострениям заболевания [53].

Механизм взаимодействия многих видов бактерий с ЖВ, цель взаимодействий, индивидуальные белки, участвующие во взаимодействии, роль в росте бактерий и в возникновении патологии – все эти вопросы являются фокусом актуальных исследований. Большинство бактерий (за исключением P. aeruginosa) вызывают повышение уровня ЖВ. Точный механизм этого для каждого бактериального вида пока не выяснен, но можно предположить, что ЖВ необходимы в жизнедеятельности бактерий. Бактерии, специализирующиеся в использовании ЖВ, используют ЖВ в процессе синтеза, а другие – в процессе разложения ЖВ. Важность ЖВ для роста внутриклеточных бактерий и развития патологии, вовлеченность бактериальных белков в эти процессы предполагает, что изменения в ЖВ контролируются бактериями. В то же время есть сведения, что накопление ЖВ играет положительную роль в борьбе с бактериальными патологиями. Именно бактериальные лиганды способствуют высвобождению ЖВ-ассоциированных гистонов, что оказывает антибактериальный эффект на грамположительные Staphylococcus epidermidis и грамотрицательные E. coli [53]. На данный момент актуальными являются следующие вопросы: существуют ли различия во взаимодействии с ЖВ вне- и внутриклеточных бактерий? Изменения в ЖВ контролируются бактериями или организмом хозяина или это динамический процесс? Какие именно бактериальные и клеточные белки вовлечены во взаимодействие с ЖВ? На какой стадии бактериального роста важны ЖВ?

Микробиота желудочно-кишечного тракта (ЖКТ), наряду с патогенными микроорганизмами, также оказывает влияние на метаболизм ЖВ в клетках. Так, у личинок рыбы Данио-рерио, выросших в стерильной среде, вследствие использования антибиотиков уровень ЖВ в эпителии кишечника уменьшен [54]. Более того, у круглых червей (Caenorhabditis elegans) микробиота, источником которой являлась пища, влияла на накопление ЖВ [55]. Круглые черви, получавшие бактерию – производитель молочной кислоты, полученную из сыра моцарелла, традиционного итальянского сыра, накапливали больше ЖВ, чем черви, диета которых содержала коммерческие штаммы пробиотиков L. rhamnosus GG (LGG). Интересно, что черви, в пище которых содержались другие штаммы молочнокислых бактерий, не LGG, а Lactobacillus delbrueckiiL. fermentum и Leuconostoc lactis, показали более крупные ЖВ и отличались укороченной продолжительностью жизни [55]. Это показывает, что микробиота, поступающая с пищей, влияет на метаболизм ЖВ и их накопление. Но специфические аспекты влияния ЖВ на продолжительность жизни организма пока неясны. Также у мышей и в модели клеточных линий различные бактерии­комменсалы влияют на накопление ЖВ в ­энтероцитах в тонком кишечнике при стандартной диете. В то время как колонизация Escherichia coli была связана с уменьшением размеров ЖВ в ­энтероцитах, L. paracasei инициировала сдвиг в сторону ­большего ­размера ЖВ [56]. Предполагается, что колонизация E. coli может способствовать тому, что организм получает энергию не из расщепления карбогидратов пищи, а жиров, поступающих с пищей, которые впоследствии окисляются в митохондриях для стимуляции метаболических процессов. И наоборот, колонизация L. paracasei может приводить к более эффективному извлечению энергии из сложных полисахаридов пищи и, ­следовательно, к пониженной абсорбции жиров [56]. Поэтому E. coli и L. paracasei могут по-разному влиять на метаболизм жиров, приводя либо к усиленному катаболизму жиров, либо к накоплению ЖВ в цитоплазме ­соответственно [57]. То есть микробиота ЖКТ влияет на ЖВ в клетках кишечника, что делает исследования зависимости появления и функционирования внутриклеточных ЖВ от состава микробиоты ЖКТ особенно остроактуальными, чтобы понимать условия поддержания здоровья пищеварительного тракта человека и патологических состояний при ожирении и заражении патогенами.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Исследование стойких внутриклеточных ЖВ становится одним из фокусов исследования патогенеза СД2. В нормально функционирующих клетках печени ЖВ являются динамическими клеточными структурами, призванными обеспечивать энергетические потребности клетки в меняющихся условиях окружающей среды, вследствие взаимодействия с митохондриями, механизм которого до сих пор не выявлен полностью. Выявленные морфологические различия ЖВ в клетках больных СД2, вероятно, отражают нарушения во взаимодействиях ЖВ и митохондрий, что делает поиск и характеризацию белков, связывающих ЖВ и митохондрии, актуальной задачей. Несмотря на доступную методологическую базу исследования ЖВ, как то: селективная экстракция жиров, масс-спектроскопия, конфокальная и флуоресцентная микроскопия, биохимические и функциональные исследования, пока нет возможности селективно выделять различающиеся по форме и, очевидно, функционально межволоконные и подплазменные жировые внутриклеточные включения. Выявление молекулярных механизмов взаимодействия ЖВ и митохондрий, особенно роли кишечной микробиоты, влияющей на эти взаимодействия, несомненно будет способствовать появлению новых, более эффективных препаратов для устранения метаболических нарушений, характерных для СД2.

1. Gross DA, Silver DL. Cytosolic lipid droplets: from mechanisms of fat storage to disease. Crit Rev Biochem Mol Biol. 2014;49(4):304–326. doi: https://doi.org/10.3109/10409238.2014.931337

2. Walther TC, Farese RV Jr. Lipid droplets and cellular lipid metabolism. Annu Rev Biochem. 2012;81:687–714. doi: https://doi.org/10.1146/annurev-biochem-061009-102430

3. Saka HA, Valdivia R. Emerging roles for lipid droplets in immunity and host-pathogen interactions. Annu Rev Cell Dev Biol. 2012;28:411–437. doi: https://doi.org/10.1146/annurev-cellbio-092910-153958

4. Pol A, Gross SP, Parton RG. Review: biogenesis of the multifunctional lipid droplet: lipids, proteins, and sites. J Cell Biol. 2014;204(5):635–646. doi: https://doi.org/10.1083/jcb.201311051

5. Guo Y, Cordes KR, Farese RV Jr, Walther TC. Lipid droplets at a glance. J Cell Sci. 2009;122(Pt 6):749–752. doi: https://doi.org/10.1242/jcs.037630

6. Onal G, Kutlu O, Gozuacik D, Dokmeci Emre S. Lipid droplets in health and disease. Lipids Health Dis. 2017;16(1):128. doi: https://doi.org/10.1186/s12944-017-0521-7

7. Stumvoll M, Goldstein BJ, van Haeften TW. Type 2 diabetes: principles of pathogenesis and therapy. Lancet. 2005;365(9467):1333–1346. doi: https://doi.org/10.1016/S0140-6736(05)61032-X

8. Kassan A, Herms A, Fernández-Vidal A, et al. Acyl-CoA synthetase 3 promotes lipid droplet biogenesis in ER microdomains. J Cell Biol. 2013;203(6):985–1001. doi: https://doi.org/10.1083/jcb.201305142

9. Wilfling F, Wang H, Haas JT, et al. Triacylglycerol synthesis enzymes mediate lipid droplet growth by relocalizing from the ER to lipid droplets. Dev Cell. 2013;24(4):384–399. doi: https://doi.org/10.1016/j.devcel.2013.01.013

10. Petersen MC, Shulman GI. Mechanisms of insulin action and insulin resistance. Physiol Rev. 2018;98(4):2133–2223. doi: https://doi.org/10.1152/physrev.00063.2017

11. Jeukendrup AE. Regulation of fat metabolism in skeletal muscle. Ann N Y Acad Sci. 2002;967:217–235. doi: https://doi.org/10.1111/j.1749-6632.2002.tb04278.x

12. Olofsson SO, Andersson L, Håversen L, et al. The formation of lipid droplets: possible role in the development of insulin resistance/type 2 diabetes. Prostaglandins Leukot Essent Fatty Acids. 2011;85(5):215–218. doi: https://doi.org/10.1016/j.plefa.2011.04.019

13. Kaushik S, Cuervo AM. “AMPK-dependent phosphorylation of lipid droplet protein PLIN2 triggers its degradation by CMA”. Autophagy. 2016;12(2):432–438. doi: https://doi.org/10.1080/15548627.2015.1124226

14. Zechner R, Zimmermann R, Eichmann TO, et al. Signals-lipases and lipolysis in lipid metabolism and signaling. Cell Metab. 2012;15(3):279–291. doi: https://doi.org/10.1016/j.cmet.2011.12.018

15. Singh R, Kaushik S, Wang Y, et al. Autophagy regulates lipid metabolism. Nature. 2009;458(7242):1131–1135. doi: https://doi.org/10.1038/nature07976

16. Aramburu J, Drews-Elger K, Estrada-Gelonch A, et al. Regulation of the hypertonic stress response and other cellular functions by the Rel-like transcription factor NFAT5. Biochem Pharmacol. 2006;72(11):1597–1604. doi: https://doi.org/10.1016/j.bcp.2006.07.002

17. Jambunathan S, Yin J, Khan W, et al. FSP27 promotes lipid droplet clustering and then fusion to regulate triglyceride accumulation. PLoS One. 2011;6(12):e28614. doi: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0028614

18. Gong J, Sun Z, Wu L, et al. Fsp27 promotes lipid droplet growth by lipid exchange and transfer at lipid droplet contact sites. J Cell Biol. 2011;195(6):953–963. doi: https://doi.org/10.1083/jcb.201104142

19. Ueno M, Shen WJ, Patel S, et al. Fat-specific protein 27 modulates nuclear factor of activated T cells 5 and the cellular response to stress. J Lipid Res. 2013;54(3):734–743. doi: https://doi.org/10.1194/jlr.M033365

20. Uzbekov R, Roingeard P. Nuclear lipid droplets identified by electron microscopy of serial sections. BMC Res Notes. 2013;6:386. doi: https://doi.org/10.1186/1756-0500-6-386

21. Haemmerle G, Moustafa T, Woelkart G, et al. ATGL-mediated fat catabolism regulates cardiac mitochondrial function via PPAR-α and PGC-1. Nat Med. 2011;17(9):1076–1085. doi: https://doi.org/10.1038/nm.2439

22. Lefebvre P, Chinetti G, Fruchart JC, Staels B. Sorting out the roles of PPAR alpha in energy metabolism and vascular homeostasis. J Clin Invest. 2006;116(3):571–580. doi: https://doi.org/10.1172/JCI27989

23. Supruniuk E, Mikłosz A, Chabowski A. The Implication of PGC-1α on Fatty Acid Transport across Plasma and Mitochondrial Membranes in the Insulin Sensitive Tissues. Front Physiol. 2017;8:923. doi: https://doi.org/10.3389/fphys.2017.00923

24. Shaw CS, Jones DA, Wagenmakers AJ. Network distribution of mitochondria and lipid droplets in human muscle fibres. Histochem Cell Biol. 2008;129(1):65–72. doi: https://doi.org/10.1007/s00418-007-0349-8

25. Tarnopolsky MA, Rennie CD, Robertshaw HA, et al. Influence of endurance exercise training and sex on intramyocellular lipid and mitochondrial ultrastructure, substrate use, and mitochondrial enzyme activity. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2007;292(3):R1271–1278. doi: https://doi.org/10.1152/ajpregu.00472.2006

26. Amati F. Revisiting the diacylglycerol-induced insulin resistance hypothesis. Obes. Rev. 2012;13:40–50. doi: https://doi.org/10.1111/j.1467-789X.2012.01036.x

27. Eiden M, Koulman A, Hatunic M, et al. Mechanistic insights revealed by lipid profiling in monogenic insulin resistance syndromes. Genome Med. 2015;7:63. doi: https://doi.org/10.1186/s13073-015-0179-6

28. Sergi D, Naumovski N, Heilbronn LK, et al. Mitochondrial (Dys)function and insulin resistance: from pathophysiological molecular mechanisms to the impact of diet. Front Physiol. 2019;10:532. doi: https://doi.org/10.3389/fphys.2019.00532

29. Gordaliza-Alaguero I, Cantó C, Zorzano A. Metabolic implications of organelle-mitochondria communication. EMBO Rep. 2019;20(9):e47928. doi: https://doi.org/10.15252/embr.201947928

30. Skuratovskaia D, Litvinova L, Vulf M, et al. From normal to obesity and back: the associations between mitochondrial DNA copy number, gender, and body mass index. Cells. 2019;8(5):430. doi: https://doi.org/https://doi.org/10.3390/cells8050430

31. Gordaliza-Alaguero I, Cantó C, Zorzano A. Metabolic implications of organelle-mitochondria communication. EMBO Rep. 2019;20(9):e47928. doi: https://doi.org/10.15252/embr.201947928

32. Hoppins S. The regulation of mitochondrial dynamics. Curr Opin Cell Biol. 2014;29:46–52. doi: https://doi.org/10.1016/j.ceb.2014.03.005

33. Olzmann JA, Carvalho P. Dynamics and functions of lipid droplets. Nat Rev Mol Cell Biol. 2019;20(3):137–155. doi: https://doi.org/10.1038/s41580-018-0085-z

34. Rambold AS, Cohen S, Lippincott-Schwartz J. Fatty acid trafficking in starved cells: regulation by lipid droplet lipolysis,autophagy, and mitochondrial fusion dynamics. Dev Cell. 2015;32(6):678–692. doi: https://doi.org/10.1016/j.devcel.2015.01.029

35. Li Z, Thiel K, Thul PJ, et al. Lipid droplets control the maternal histone supply of drosophila embryos. Curr Biol. 2012;22(22):2104–2113. doi: https://doi.org/10.1016/j.cub.2012.09.018

36. Strauss JA, Shaw CS, Bradley H, et al. Immunofluorescence microscopy of SNAP23 in human skeletal muscle reveals colocalization with plasma membrane, lipid droplets, and mitochondria. Physiol Rep. 2016;4(1). pii: e12662. doi: https://doi.org/10.14814/phy2.12662

37. Wang H, Sreenivasan U, Hu H, et al. Perilipin 5, a lipid droplet-associated protein, provides physical and metabolic linkage to mitochondria. J Lipid Res. 2011;52(12):2159–2168. doi: https://doi.org/10.1194/jlr.M017939

38. Granneman JG, Moore HP, Mottillo EP, et al. Interaction of perilipin-5(Plin5) with adipose triglyceride lipase. J Biol Chem. 2011;286(7)5126–5135. doi: https://doi.org/10.1074/jbc.M110.180711

39. Boutant M, Kulkarni SS, Joffraud M, et al. Mfn2 is critical for brown adipose tissue thermogenic function. EMBO J. 2017;36(11):1543–1558. doi: https://doi.org/10.15252/embj.201694914

40. Cermelli S, Guo Y, Gross SP, Welte MA. The lipid-droplet proteome reveals that droplets are a protein-storage depot. Curr Biol. 2006;16(18):1783–1795. doi: https://doi.org/10.1016/j.cub.2006.07.062

41. Herms A, Bosch M, Ariotti N, et al. Cell-to-cell heterogeneity in lipid droplets suggests a mechanism to reduce lipotoxicity. Curr Biol. 2013;23(15):1489–1496. doi: https://doi.org/10.1016/j.cub.2013.06.032

42. Ioannou MS, Liu Z, Lippincott-Schwartz J. A neuron-glia co-culture system for studying intercellular lipid transport. Curr Protoc Cell Biol. 2019;84(1):e95. doi: https://doi.org/10.1002/cpcb.95

43. Liu Y, Chen X, Zhang Y, Liu J. Advancing single-cell proteomics and metabolomics with microfluidic technologies. Analyst. 2019;144(3):846–858. doi: https://doi.org/10.1039/c8an01503a

44. Davletov B, Montecucco C. Lipid function at synapses. Curr Opin Neurobiol. 2010;20(5):543–549. doi: https://doi.org/10.1016/j.conb.2010.06.008

45. Bazinet RP, Layé S. Polyunsaturated fatty acids and their metabolites in brain function and disease. Nat Rev Neurosci. 2014;15(12):771–785. doi: https://doi.org/10.1038/nrn3820

46. Cole NB, Murphy DD, Grider T, et al. Lipid droplet binding and oligomerization properties of the Parkinson’s disease protein alpha-synuclein. J Biol Chem. 2002;277(8):6344–6352. doi: https://doi.org/10.1074/jbc.M108414200

47. Gavgiotaki E, Filippidis G, Kalognomou M, et al. Third Harmonic Generation microscopy as a reliable diagnostic tool for evaluating lipid body modification during cell activation: the example of BV-2 microglia cells. J Struct Biol. 2015;189(2):105–113. doi: https://doi.org/10.1016/j.jsb.2014.11.011

48. Liu L, Zhang K, Sandoval H, et al. Glial lipid droplets and ROS induced by mitochondrial defects promote neurodegeneration. Cell. 2015;160(1-2):177–190. doi: https://doi.org/10.1016/j.cell.2014.12.019

49. Walpole GF, Grinstein S, Westman J. The role of lipids in host–pathogen interactions. IUBMB Life. 2018;70(5):384–392. doi: https://doi.org/10.1002/iub.1737

50. Herker E, Ott M. Unique ties between hepatitis C virus replication and intracellular lipids. Trends Endocrinol Metab. 2011;22(6):241–248. doi: https://doi.org/10.1016/j.tem.2011.03.004

51. Hinson ER, Cresswell P. The antiviral protein, viperin, localizes to lipid droplets via its N-terminal amphipathic alpha-helix. Proc Natl Acad Sci U S A. 2009;106(48):20452–20457. doi: https://doi.org/10.1073/pnas.0911679106

52. Jan HM, Chen YC, Shih YY, et al. Metabolic labelling of cholesteryl glucosides in Helicobacter pylori reveals how the uptake of human lipids enhances bacterial virulence. Chem Sci. 2016;7(9):6208–6216. doi: https://doi.org/10.1039/c6sc00889e

53. Anand P, Cermelli S, Li Z, et al. A novel role for lipid droplets in the organismal antibacterial response. Elife. 2012;1:e00003. doi: https://doi.org/10.7554/eLife.00003

54. Sheng Y, Ren H, Limbu SM, et al. The presence or absence of intestinal microbiota affects lipid deposition and related genes expression in zebrafish (danio rerio). Front Microbiol. 2018;9:1124. doi: https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.01124

55. Zanni E, Laudenzi C, Schifano E, et al. Impact of a complex food microbiota on energy metabolism in the model organism caenorhabditis elegans. Biomed Res Int. 2015;2015:621709. doi: https://doi.org/10.1155/2015/621709

56. Russell WR, Hoyles L, Flint HJ, Dumas ME. Colonic bacterial metabolites and human health. Curr Opin Microbiol. 2013;16(3):246–254. doi: https://doi.org/10.1016/j.mib.2013.07.002

57. Xiao C, Stahel P, Carreiro AL, et al. Recent advances in triacylglycerol mobilization by the gut. Trends Endocrinol Metab. 2018;29(3):151–163. doi: https://doi.org/10.1016/j.tem.2017.12.001


границ | Короткоцепочечные жирные кислоты по-разному влияют на внутриклеточный липолиз в белых адипоцитах человека, модель

Введение

Все больше данных свидетельствует о том, что микробиота кишечника человека и ее продукты играют ключевую роль в метаболизме, массе тела и чувствительности к инсулину, тем самым внося свой вклад в этиологию ожирения и связанных с ним расстройств (1). Микробиота кишечника может сбраживать неперевариваемые питательные вещества в короткоцепочечные жирные кислоты (SCFA), из которых наиболее распространены ацетат, пропионат и бутират (2).Следует отметить, что эти SCFA могут захватываться эпителиальной выстилкой кишечника и выбрасываться в кровоток (3). Таким образом, они могут действовать как важные сигнальные молекулы между микробиотой кишечника и физиологией хозяина, оказывая влияние на энергетический и субстратный метаболизм, например, на адипогенез и липолиз в жировой ткани (4).

Нарушения функции жировой ткани, характеризующиеся сниженной способностью накапливать липиды, по-видимому, играют важную роль в развитии инсулинорезистентности и сахарного диабета 2 типа у людей (5).В нормальных здоровых условиях жировая ткань является важным буферным органом для ежедневных потоков жирных кислот (ЖК) после приема пищи, когда эндогенный липолиз ингибируется. Таким образом, жировая ткань предотвращает чрезмерное поступление липидов в нежировые ткани, такие как печень, скелетные мышцы и поджелудочная железа. Это буферное действие может быть нарушено при ожирении в условиях инсулинорезистентности (6, 7), что приводит к увеличению циркулирующих липидов и эктопическому накоплению жира в неадипозных тканях, тем самым вызывая нарушения передачи сигналов инсулина и метаболизма субстратов (8, 9).

SCFA может влиять на буферную способность липидов жировой ткани, влияя на внутриклеточный липолиз, процесс гидролиза сохраненного триацилглицерина в одну молекулу глицерина и три молекулы ЖК, и тем самым может влиять на концентрацию циркулирующих липидов (4). Действительно, уже несколько десятилетий назад наблюдалось уменьшение свободных жирных кислот (СЖК) в плазме после однократного перорального приема ацетата, что указывало на антилиполитическую роль ацетата (10). Более поздняя идентификация двух чувствительных к коклюшному токсину (PTX) ингибиторных рецепторов G (Gi), связанных с белком (GPR) для SCFA, рецептора свободных жирных кислот 3 (FFAR3, также известного как GPR41) и FFAR2 (также известного как GPR43). ) в жировой ткани человека (11), привело к возобновлению интереса к липолитическим свойствам SCFA.Кроме того, недавно была обнаружена прямая связь между сигнальным путем SCFA / FFAR и липолитической активностью в адипоцитах мышей (12). Обработка дифференцированных адипоцитов 3T3-L1 мыши ацетатом и пропионатом в диапазоне от 0,1 до 0,3 ммоль / л выявила активацию FFAR2 и снижение внутриклеточной липолитической активности, о чем судили по снижению высвобождения глицерина в культуральной среде (12). Напротив, инкубация адипоцитов 3T3-L1 с супрафизиологическими концентрациями пропионата (20 ммоль / л) или бутирата (5 ммоль / л) приводила к усиленному высвобождению глицерина (13).Однако в адипоцитах 3T3-L1 мышей экспрессируется только FFAR2, а не FFAR3 (14-17). Следовательно, еще предстоит определить, распространяются ли эти данные на адипоциты человека, в которых экспрессируются как FFAR3, так и FFAR2 (11, 18). Таким образом, срочно необходимы дальнейшие исследования роли SCFA в липолизе адипоцитов человека.

Недавно мы наблюдали, что вливания в толстый кишечник смесей ацетата, пропионата и бутирата в соотношениях и концентрациях, которые могут быть достигнуты после приема пищевых волокон, ослабляют липолиз всего тела у нормогликемических мужчин с избыточной массой тела (19).Таким образом, целью настоящего исследования было выяснить, ответственна ли измененная скорость липолиза внутриклеточных адипоцитов за антилиполитический эффект SCFA, обнаруженного in vivo , а также для дальнейшего изучения лежащих в основе механизмов. Таким образом, мы исследовали влияние in vitro на инкубации со смесями SCFA и отдельных SCFA на внутриклеточный липолиз на модели белых адипоцитов человека, человеческих мультипотентных стволовых клетках, полученных из жировой ткани (hMADS). Чтобы изучить, опосредуются ли эти эффекты через Gi-сопряженные рецепторы, мы исследовали влияние SCFA на активацию липазы и выполнили опосредованное PTX ингибирование FFAR.

Материалы и методы

Культура клеток

Человеческие мультипотентные стволовые клетки жировой ткани, подтвержденная модель белых адипоцитов человека для изучения липидного метаболизма (20), были получены из биоптатов подкожной жировой ткани человека и дифференцированы в адипогенную линию. Как описано ранее Jocken et al. (21) клетки высевали с плотностью 2000 клеток / см 2 и хранили в среде для пролиферации [среда Игла, модифицированная Дульбекко (DMEM) и питательная смесь Ham’s F-12 (Gibco, Bleiswijk, Нидерланды), 10% плодов крупного рогатого скота. сыворотка (Bodinco BV, Alkmaar, NL, Нидерланды) и 50 Ед / мл пенициллина (Gibco), 50 мкг / мл стрептомицина (Gibco)].При слиянии 70–80% добавляли 250 мкмоль / л IBMX (Sigma, Сент-Луис, Мичиган, США) и 5 ​​мкмоль / л розиглитазона (Enzo Life Sciences, Raamsdonksveer, Нидерланды) для индукции адипогенной дифференцировки. Липолитические эксперименты проводили между 12 и 14 днями дифференцировки.

Объединенные клетки hMADS были получены от доноров-мужчин с большим диапазоном ИМТ (20-40 кг / м 2 ) и глюкометаболическим статусом. Мужчины-доноры были в возрасте от 35 до 70 лет и участвовали в двух различных проведенных клинических испытаниях (http: // ClinicalTrials.gov, NCT02241421 и NCT02598544). Протоколы исследования были одобрены Медицинским этическим комитетом больницы Джессы, Университет Хасселта и Хасселта, Бельгия, и Медицинским этическим комитетом Медицинского центра Маастрихтского университета, Маастрихт, Нидерланды. Все процедуры соответствовали Хельсинкской декларации (исправленная версия, октябрь 2008 г.).

Эксперимент по липолизу

Анализ высвобождения свободного глицерина

Чтобы изучить влияние смесей SCFA на базальное высвобождение глицерина, адипоциты hMADS инкубировали в течение 6 часов с 300 мкл DMEM, не содержащего 3% жирных кислот БСА (Sigma-Aldrich, St.Луис, штат Мичиган, США) с добавкой или без смеси с высоким содержанием ацетата, содержащей 80% ацетата, 10% пропионата и 10% бутирата (80:10:10), смесь SCFA, содержащая 60% ацетата, 20% пропионата и 20% бутирата. (60:20:20), смесь с высоким содержанием PA, содержащая 40% ацетата, 35% пропионата и 25% бутирата (40:35:25), и смесь с высоким содержанием BA, содержащая 40% ацетата, 25% пропионата и 35% бутират (40:25:35) в конечных концентрациях 1 ммоль / л или 1 мкмоль / л в течение 6 часов.

Для изучения влияния одиночных SCFA на базальное (нестимулированное) высвобождение глицерина, адипоциты hMADS инкубировали с 300 мкл DMEM 3% БСА без жирных кислот (Sigma-Aldrich, St.Луис, Мичиган, США) с добавками ацетата (Merck, Дармштадт, Германия), пропионата (Sigma-Aldrich, Сент-Луис, Мичиган, США) или без них (Sigma-Aldrich, Сент-Луис, Мичиган, США) в Конечная концентрация 1 ммоль / л и концентрации 1 мкмоль / л в течение 6 часов.

Чтобы изучить влияние отдельных смесей SCFA или SCFA на опосредованное β-адренергическим рецептором высвобождение глицерина, через 30 минут после начала инкубации SCFA был добавлен неселективный β-агонист изопреналин (ISO) в конечной концентрации 1 мкмоль. / L.

После 6 ч инкубации планшеты помещали на лед, чтобы остановить реакции, а затем 250 мкл супернатанта удаляли, сразу мгновенно замораживали в жидком азоте и хранили при -80 ° C до анализа. Концентрации глицерина определяли количественно, используя коммерческий флуорометрический анализ (набор для анализа Adipolysis EnzyChrome ™, BioAssay Systems, Хейворд, Калифорния, США).

Экспрессия гена FFAR3 и FFAR2 в адипоцитах hMADS

Для определения экспрессии мРНК FFAR3 и FFAR2 общую РНК экстрагировали из адипоцитов hMADS на 0, 2, 7, 10 и 12 дни с использованием реагента TRIzol (Invitrogen) и проводили ПЦР в реальном времени на основе SYBR-Green с использованием iCylcer ( Biolegio, Неймеген, Нидерланды; последовательность праймеров см. В таблице 1).Результаты были нормализованы для 18S рибосомной РНК (расчет значений дельта-дельта Ct). Значения Ct варьировали от 27 до 33 для FFAR3 / 2 и от 6 до 9 для 18S рибосомной РНК.

Таблица 1 . Последовательности праймеров.

Вестерн-блоттинг

Для изучения влияния ацетата на экспрессию белка и активацию (фосфорилирование) ключевых липолитических ферментов липазы триглицеридов жиров (ATGL) и гормон-чувствительной липазы (HSL) адипоциты hMADS инкубировали с 300 мкл DMEM 3% BSA с добавлением или без ацетата в конечной концентрации 1 мкмоль / л в течение 1 ч.Кроме того, через 30 минут после начала инкубации с ацетатом в среду добавляли ISO до конечной концентрации 1 мкмоль / л для исследования влияния ацетата на фосфорилирование HSL, опосредованное β-адренергическим рецептором. После 1-часовой инкубации клетки дважды промывали ледяным фосфатно-солевым буфером и клетки гомогенизировали в буфере для анализа радиоиммунопреципитации с добавлением смеси ингибиторов протеаз и фосфатаз (Cell Signaling, Лейден, Нидерланды). 20 мкг солюбилизированных белков разделяли на готовом геле Criterion TGX (Bio-Rad), переносили с использованием системы переноса Trans Blot Turbo (Bio-Rad) и инкубировали с первичными антителами.Антитело HSL было любезным подарком профессора К. Холма (Лундский университет, Лунд, Швеция). Антитела ATGL (№: 2138) и фосфорилированный HSL (pHSL) по остатку серина 650 (крысиный SER660) (№: 4126) были получены от Cell Signaling Technology, Лейден, Нидерланды. Для определения экспрессии белков FFAR3 (антитело № 103718, Abcam, Кембридж, Великобритания) и FFAR2 (антитело № 131003, Abcam, Кембридж, Великобритания) общий белок экстрагировали из адипоцитов hMADS в дни 0, 2, 4, 7, 9, 11 и 14.

Эффект ингибирования Gi-белков с использованием PTX

Для изучения предполагаемого участия FFAR, связанных с G-белком Gi-типа, в индуцированном ацетатом ингибировании липолитического ответа, мы инкубировали адипоциты hMADS в течение 6 часов с ацетатом в концентрации 1 мкмоль / л во время базальной и ISO-стимуляции. условий (см. протокол выше), с добавлением или без добавления PTX в течение целых 6 часов в среду с конечной концентрацией 100 нг / мл (№: P7208, Sigma-Aldrich, Сент-Луис, штат Мичиган, США).Эксперименты с PTX проводились в соответствии с рекомендациями Европейского химического агентства (Хельсинки, Финляндия).

Статистический анализ

Значения выражены как среднее ± стандартное отклонение. Достоверность определялась с помощью непараметрического U-критерия Манна-Уитни при сравнении двух групп (одиночный SCFA, вестерн-блоттинг и эксперимент PTX) или теста Краскела-Уоллиса H при сравнении большего количества групп (смеси SCFA). В случае значимого теста Краскела – Уоллиса H , был проведен апостериорный тест Dunns .Статистические данные проводили с использованием программного пакета GraphPad Prism 5.0a (GraphPad Software, Сан-Диего, Калифорния, США). и P <0,05 (двустороннее значение P ) считали статистически значимым.

Результаты

Смеси SCFA с высоким содержанием ацетата и пропионата снижают высвобождение глицерина в базальных адипоцитах

In vitro

Мы исследовали, связано ли наблюдаемое снижение системного глицерина, обнаруженное в нашем исследовании in vivo (19), с ослабленным внутриклеточным липолизом адипоцитов.Поэтому мы инкубировали адипоциты hMADS в течение 6 часов с 1 мкмоль / л и 1 ммоль / л смесей SCFA. Смеси SCFA с высоким содержанием ацетата и пропионата (80:10:10, 60:20:20 и 40:35:25) снижали базальное (нестимулированное) высвобождение глицерина по сравнению с контролем ( P <0,05, Рисунок 1А). Смесь SCFA с высоким содержанием бутирата (40:25:35) не оказала значительного влияния на базальное высвобождение глицерина (рис. 1A). В отличие от сниженного базального липолиза, опосредованное β-адренергическим рецептором высвобождение глицерина не претерпело значительных изменений после инкубации со всеми смесями SCFA в физиологических концентрациях в диапазоне от 1 мкмоль / л до 1 ммоль / л (рис. 1B).

Рисунок 1 . Влияние смесей короткоцепочечных жирных кислот (SCFA) на базальный и β-адренергический рецепторы, стимулированное высвобождением глицерина в мультипотентных стволовых адипоцитах жировой ткани человека. (A) Базальные (нестимулированные) концентрации глицерина в течение 6 часов инкубации со смесями SCFA 1 ммоль / л или 1 мкмоль / л, включая ацетат (C2), пропионат (C3) и бутират (C4). (B) Влияние 6-часовой инкубации со смесями SCFA 1 ммоль / л или 1 мкмоль / л, включая ацетат (C2), пропионат (C3) и бутират (C4), на стимулированные β-адренорецепторы (1 мкмоль / л изопреналина). ) высвобождение глицерина; Значения приведены как средние значения ± стандартное отклонение ( n = 4–6 независимых экспериментов).Статистическая значимость по сравнению с базальным показателем обозначается звездочкой (*), когда P <0,05, и двойной звездочкой (**), когда P <0,01.

Одиночный SCFA дифференцированно влияет на высвобождение глицерина адипоцитов

In vitro

Впоследствии мы изучили, был ли один конкретный SCFA ответственным за наблюдаемый антилиполитический эффект. Поэтому мы инкубировали адипоциты hMADS в течение 6 часов с ацетатом, пропионатом и бутиратом в концентрациях 1 мкмоль / л и 1 ммоль / л.Инкубация с 1 мкмоль / л ацетата снижает базальное высвобождение глицерина по сравнению с контрольными клетками ( P <0,05, рис. 2A). Кроме того, ацетат подавлял опосредованное β-адренорецептором высвобождение глицерина в концентрациях 1 ммоль / л и 1 мкмоль / л по сравнению с контролем ( P <0,05, рис. 2B). Напротив, обработка бутиратом 1 мкмоль / л немного увеличивала базальное ( P <0,05, рис. 2A) и опосредованное β-адренорецептором высвобождение глицерина ( P <0.01, фигура 2B) по сравнению с контрольными обработанными клетками. Ни в базальном состоянии, ни во время стимуляции β-адренергических рецепторов не наблюдалось существенной разницы между адипоцитами, обработанными пропионатом и контрольными (фиг. 2A, B).

Рисунок 2 . Влияние одной короткоцепочечной жирной кислоты на базальный и β-адренергический рецепторы стимулировало высвобождение глицерина в мультипотентных стволовых адипоцитах жировой ткани человека. (A) Базальные (нестимулированные) концентрации глицерина в течение 6 часов инкубации с 1 ммоль / л или 1 мкмоль / л ацетата (C2), пропионата (C3) или бутирата (C4). (B) Влияние 6-часовой инкубации с 1 ммоль / л или 1 мкмоль / л ацетата (C2), пропионата (C3) или бутирата (C4) на β-адренергический рецептор, стимулированный (1 мкмоль / л изопреналина) высвобождение глицерина ; значения даны как средние ± стандартное отклонение ( n = 4–7 независимых экспериментов). Статистическая значимость по сравнению с базальным показателем обозначена звездочкой (*), когда P <0,05, и тройной звездочкой (***), когда P <0,001.

Ацетат ослабляет фосфорилирование HSL в адипоцитах

Поскольку приведенные выше данные показали, что главным образом ацетат является движущей силой антилиполитического действия SCFA в адипоцитах человека, мы впоследствии более подробно исследовали лежащие в основе механизмы путем количественной оценки ключевых ферментов, участвующих во внутриклеточном липолизе, включая ATGL, HSL и pHSL.Никаких различий ацетата в отношении общего содержания белка HSL или ATGL не наблюдалось (рис. 3А для общего белка HSL). Как показано на фиг. 3B, обработка адипоцитов hMADS 1 мкмоль / л ацетата приводила к снижению относительного количества фосфорилирования HSL на серине 650 по сравнению с контрольными необработанными клетками ( P <0,01, фиг. 3B). . Как и ожидалось, фосфорилирование HSL на серине 650 увеличивалось от пяти до шести раз в присутствии ISO по сравнению с нестимулированными адипоцитами (Фигуры 3A, B).Однако предварительная обработка адипоцитов hMADS 1 мкмоль / л ацетата и ISO привела к снижению относительного количества pHSL (SER650) по сравнению с одной стимуляцией ISO ( P <0,05, рис. 3B).

Рисунок 3 . Ацетат ослабляет фосфорилирование гормон-чувствительной липазы (HSL) (SER 650) в стволовых адипоцитах, полученных из мультипотентной жировой ткани человека. (A) Репрезентативный вестерн-блоттинг, показывающий, что 1 мкмоль / л ацетата (C2) снижает относительное количество HSL, фосфорилированного по серину 650 в присутствии изопреналина (ISO).В этом блоте инсулин использовали в качестве контроля. Соответствующие полные блоты см. На рисунке S1 в дополнительном материале (B) Количественная оценка вестерн-блоттинга с использованием ImageLab 3.0, нормализованного к общему количеству HSL ( n = 4). Значения даны как средние ± стандартное отклонение. Статистическая значимость при сравнении с базальным показателем обозначается двойной звездочкой (**), когда P <0,01; и по сравнению с ISO как кинжал (), когда P <0,05.

Обработка PTX предотвращает антилиполитический эффект ацетата в клетках hMADS

Наконец, мы исследовали участие ингибирующих рецепторов, связанных с G-белком, в этом опосредованном ацетатом антилиполитическом эффекте.Как FFAR3, так и FFAR2, основные рецепторы SCFA, были экспрессированы на уровне РНК (Рисунок 4A) и белка (Рисунок 4B) в наших клетках hMADS, и экспрессия увеличивалась во время адипогенной дифференцировки с максимальной экспрессией на 12 и 14 дни (см. Рисунок 4 ; Рисунок S3C в дополнительном материале для экспрессии белка FFAR2 в hMADS на 14 день).

Рисунок 4 . Рецепторы свободных жирных кислот (FFAR) 3 и FFAR2 экспрессируются на уровне РНК и белка в стволовых адипоцитах, полученных из мультипотентной жировой ткани человека. (A) Экспрессия мРНК FFAR3 / 2 во время дифференцировки адипоцитов (дни 0–12). (B) Экспрессия белка FFAR3 / 2 во время дифференцировки адипоцитов (дни 0–14) ( n = 1). Соответствующие полные блоты см. На рисунке S2 в дополнительных материалах.

Затем адипоциты hMADS инкубировали с или без PTX, который необратимо блокирует функцию Gi, тем самым подавляя как FFAR3, так и FFAR2 в наших адипоцитах hMADS. Интересно, что PTX предотвращал опосредованное ацетатом (1 мкмоль / л) снижение базального и стимулированного β-адренорецепторами высвобождения глицерина ( P <0.01, рисунок 5).

Рисунок 5 . Токсин коклюша (PTX) отменял индуцированное ацетатом ингибирование (1 мкмоль / л) опосредованного изопреналином (ISO) высвобождения глицерина в адипоцитах мультипотентного ствола жировой ткани (hMADS) человека. Значения даны как отдельные точки и средние значения ± стандартное отклонение ( n = 4 независимых эксперимента). Статистическая значимость по сравнению с базальным показателем, обозначенным звездочкой (*), когда P <0,01; и по сравнению с ISO как кинжал (), когда P <0.001.

Обсуждение

Это исследование дает новое представление о влиянии SCFA на липолиз адипоцитов человека. Ранее мы показали, что острое введение в толстую кишку трех физиологически значимых смесей SCFA и последующее повышение концентрации циркулирующего ацетата снижает концентрацию циркулирующего глицерина у мужчин с избыточной массой тела, что свидетельствует о снижении липолиза всего тела (19). Однако для дальнейшего изучения того, связано ли снижение липолиза всего тела с предполагаемым влиянием SCFA на внутриклеточный липолиз белых адипоцитов, мы провели несколько экспериментов in vitro с использованием нашей проверенной модели адипоцитов hMADS.Наше настоящее исследование in vitro на адипоцитах hMADS продемонстрировало, что в основном ацетат обладает антилиполитическим действием, которое сопровождается сниженным фосфорилированием HSL (при SER650). Инкубация с ингибитором Gi PTX предотвращала опосредованный ацетатом антилиполитический эффект, предполагая, что этот антилиполитический эффект может быть опосредован посредством связанного с ацетатом FFAR сигнального пути (схематический обзор см. На фиг. 6).

Рисунок 6 . Предлагаемый механизм ацетатопосредованного антилиполитического действия на адипоциты человека.Снижение высвобождения жирных кислот и глицерина во время инкубации с ацетатом сопровождается сниженным фосфорилированием HSL (SER650) , что указывает на роль протеинкиназы А в этом антилиполитическом процессе. Ингибитор рецепторов свободных жирных кислот (FFAR) коклюшный токсин предотвращает ацетатный токсин. опосредованный антилиполитический эффект, что указывает на роль механизма рецепторов, связанных с Gi-белками (например, FFAR3 и / или FFAR2) в липолизе адипоцитов человека.

Это исследование продемонстрировало, что смеси SCFA в физиологических (1 мкмоль / л) и более супрафизиологических (1 ммоль / л) концентрациях ослабляют внутриклеточный липолиз в адипоцитах человека.Кроме того, путем последующей инкубации человеческих адипоцитов с одиночными SCFA мы продемонстрировали, что наиболее распространенный в кишечнике и системно SCFA ацетат, по-видимому, является основным двигателем этого антилиполитического эффекта. Ацетат является наиболее широко циркулирующими SCFA и обнаруживается в сыворотке и плазме, средние концентрации варьируются от 5 до 220 мкмоль / л, в зависимости от статуса питания (3, 22–24). Пропионат и бутират обнаруживаются при гораздо более низких максимальных средних концентрациях 13 и 12 мкмоль / л соответственно (3, 22, 23).Однако отсутствуют данные о людях, отражающие концентрации SCFA, которые достигают жировой ткани через их капилляров. Основываясь на мало доступных данных о концентрациях SCFA в циркулирующей крови, соотношение ацетата, пропионата и бутирата 80:10:10 и 60:20:20 может напоминать физиологически циркулирующие концентрации, а концентрации SCFA, используемые в этом исследовании, могут быть физиологическими (1 мкмоль / л) до супрафизиологического (1 ммоль / л) диапазона. Интересно, что наиболее выраженные эффекты на липолиз были обнаружены при концентрации ацетата 1 мкмоль / л, которая, таким образом, кажется ниже, чем концентрации в крови.Поэтому было бы очень интересно измерить фактическую концентрацию ацетата в капиллярах жировой ткани или интерстициальных жидкостях. Насколько известно авторам, данные об этом отсутствуют, что было бы очень интересно обнаружить с помощью , например, методами микродиализа.

Кроме того, мы наблюдали, что антилиполитический эффект ацетата сопровождался сниженным фосфорилированием HSL по серину 650, главному регуляторному сайту протеинкиназы A (PKA). В соответствии с этим наблюдением Aberdein et al.(25) показали, что обработка адипоцитов 3T3-L1 мыши супрафизиологическими концентрациями (4 ммоль / л) ацетата натрия снижает стимулируемое β-адренорецептором высвобождение неэтерифицированных ЖК и снижает фосфорилирование HSL в другом регуляторном сайте PKA (серин 563) ( 25). Ge et al. (12) показали, что обработка адипоцитов 3T3-L1 ацетатом и пропионатом в диапазоне от 0,1 до 0,3 ммоль / л снижает базальную и стимулированную β-адренорецепторами внутриклеточную липолитическую активность, о чем свидетельствует снижение высвобождения глицерина в культуральной среде ( 12).В отличие от антилиполитического действия ацетата, мы наблюдали незначительное усиление базального липолитического ответа после обработки бутиратом в адипоцитах hMADS. Сравнимые результаты были получены Rumberger et al. (13) демонстрируют повышенный базальный липолитический ответ (высвобождение глицерина) после инкубации адипоцитов 3T3-L1 мышей с 5 ммоль / л бутирата (13). Однако механизм, лежащий в основе этого липолитического действия бутирата, требует дальнейшего изучения на клетках hMADS. В совокупности эти результаты предполагают, что ацетат является основным фактором антилиполитических эффектов SCFA, который сопровождается ослабленным фосфорилированием HSL как в адипоцитах мыши, так и в адипоцитах человека.

Наконец, мы заметили, что антилиполитический эффект ацетата может зависеть от FFAR. Мы впервые показали в соответствии с другими сообщениями на моделях адипоцитов человека (18), что транскрипты и белок как FFAR3, так и FFAR2 экспрессируются в нашей модели адипоцитов hMADS, и что оба они увеличиваются во время адипогенной дифференцировки. Кроме того, мы показали, что эффекты ацетата отменяются при совместной инкубации PTX. PTX является хорошо известным ингибитором FFAR и необратимо инактивирует белки Gi.Таким образом, эти данные предполагают, что эффекты ацетата опосредованы через путь рецептор белка Gi-PKA. В частности, предыдущее исследование адипоцитов 3T3-L1 мышей показало, что липолитический эффект ацетата опосредован активацией FFAR2 (12). Однако необходимы дальнейшие исследования, чтобы выяснить, опосредуются ли эффекты SCFA на внутриклеточный липолиз адипоцитов человека в основном через FFAR2 и / или FFAR3, с использованием конкретных моделей нокдауна человека. В частности, следует дополнительно изучить роль белка FFAR3 / 2. с помощью использования нокдауна и сверхэкспрессии на моделях адипоцитов человека.

Кроме того, появляется все больше данных о том, что метаболический фенотип следует учитывать в будущих исследованиях липолиза. В современной литературе представлены доказательства того, что связанные с ожирением метаболические нарушения, такие как инсулинорезистентность, связаны с различиями в уровнях циркулирующего ацетата и метаболических ответах, вызванных ацетатом. Например, в наши исследования острых состояний (19, 24) мы включили лиц с избыточным весом и ожирением со средней концентрацией ацетата натощак примерно 20-50 мкмоль / л, тогда как в другом исследовании нашей группы с инсулинорезистентными лицами с ожирением были заметно более высокие концентрации ацетата примерно Найдено 70–90 мкмоль / л (26).Кроме того, кинетическое исследование показало, что скорость клиренса ацетата ниже, а период полувыведения больше у пациентов с диабетом 2 типа по сравнению со здоровыми контрольными пациентами с нормогликемией (27). Это свидетельствует о нарушенном захвате и / или метаболизме ацетата, что может иметь отношение к индуцированным ацетатом метаболическим эффектам и передаче клеточных сигналов в периферических тканях. Кроме того, есть признаки того, что инсулинорезистентные люди с избыточной массой тела по сравнению с нормогликемическими людьми имеют более низкие антилиполитические реакции, вызванные ацетатом, на уровне всего тела (28).Острое исследование показало, что внутривенное введение ацетата приводит к большему падению и восстановлению FFA у здоровых взрослых по сравнению с людьми с гиперинсулинемией (28). Следовательно, сравнение SCFA-опосредованного ингибирования липолитического ответа и внутриклеточного сигнального механизма в адипоцитах, полученных от нормогликемических, чувствительных к инсулину доноров, с метаболически более скомпрометированными донорами представляет большой интерес. Здесь мы включили клетки взрослых людей с широким диапазоном ИМТ и глюкометаболическим статусом, поэтому мы не различали метаболические фенотипы, что является ограничением.

Тем не менее, это исследование имеет клиническое значение. Если наблюдаемые результаты могут быть переведены в долгосрочные метаболические эффекты in vivo , повышенная системная доступность ацетата может улучшить буферную способность липидов белой жировой ткани человека и уменьшить побочный эффект липидов жировой ткани. В конечном итоге это может привести к ослаблению эктопического накопления жира и улучшению действия инсулина в чувствительных к инсулину тканях, таких как скелетные мышцы, поджелудочная железа и печень, предотвращая резистентность к инсулину.Настоящее исследование показало, что ацетат вызывает частичное ингибирование внутриклеточного липолиза в основных условиях. Интересно, что объединенные данные, полученные на грызунах и людях, продемонстрировали, что сопоставимое частичное ингибирование внутриклеточного липолиза оказывает положительное влияние на чувствительность к инсулину, не влияя на массу жировой ткани в долгосрочной перспективе (29, 30). Помимо повышенного базального липолиза, чувствительность к агонистам β-адренергических рецепторов снижается у лиц с ожирением, резистентных к инсулину (31–33), что ставит вопрос о том, положительно ли дальнейшее снижение β-адренергического липолиза с помощью SCFA в отношении метаболического здоровья.Таким образом, необходимы дальнейшие исследования, в том числе кривые «концентрация изопреналина-ответ», чтобы установить вызванные SCFA изменения эффективности или активности агонистов β-адренергических рецепторов при различных метаболических фенотипах.

В настоящем исследовании in vitro с использованием нашей модели адипоцитов человека мы исследовали механизм, который мог бы объяснить ранее наблюдаемый in vivo антилиполитический эффект физиологически релевантных смесей SCFA (19). Однако здесь нельзя исключить другие механизмы, которые также могут способствовать антилиполитическому эффекту, вызванному SCFA, на уровне всего тела.Например, параллельно с концентрациями ацетата, концентрации циркулирующего пептида YY (PYY) были увеличены после инфузии смесей SCFA в толстой кишке в нашем эксперименте in vivo (19). Действительно, PYY ранее был признан за его антилиполитическое свойство в адипоцитах человека (34). Кроме того, интригующее исследование на грызунах показало, что SCFA могут влиять на энергетический гомеостаз, включая липолиз через дорсальные симпатические ганглии и спинномозговые пути (35).

В заключение, мы продемонстрировали, что, в частности, наиболее распространенный ацетат SCFA в толстой и периферической областях играет важную роль в регуляции липолиза жировой ткани человека.Мы показали, что люминальный и системно наиболее распространенный ацетат SCFA в основном отвечает за антилиполитический ответ, через FFAR-опосредованное ослабление фосфорилирования HSL в адипоцитах человека. Это указывает на то, что модуляция ацетата толстой кишки и системного может быть целью для предотвращения или улучшения инсулинорезистентности у человека. Следовательно, будущие исследования должны быть сосредоточены на улучшении диетических стратегий для увеличения доступности циркулирующего ацетата, например посредством добавления определенных ацетогенных волокон, для улучшения метаболизма липидов человека.

Заявление об этике

клеток hMADS, проверенная модель белых адипоцитов человека для изучения метаболизма липидов, были получены из биоптатов подкожной жировой ткани человека от доноров-мужчин. Доноры-мужчины участвовали в двух различных клинических испытаниях (http://ClinicalTrials.gov, NCT02241421 и NCT02598544). Протоколы исследования были одобрены Медицинским этическим комитетом больницы Джессы, Университет Хасселта и Хасселта, Бельгия, и Медицинским этическим комитетом Медицинского центра Маастрихтского университета, Маастрихт, Нидерланды.Все процедуры соответствовали Хельсинкской декларации (исправленная версия, октябрь 2008 г.).

Авторские взносы

JE, EB и EC отвечали за концепцию и дизайн исследования, анализ и интерпретацию данных, а также критический пересмотр рукописи на предмет важного интеллектуального содержания. MH, YE и NH сгенерировали данные. JE и EC собрали все данные, выполнили статистический анализ и составили рукопись. CB критически отредактировал рукопись. EB получил финансирование и руководил исследованием.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Мы благодарим всех добровольцев, участвующих в наших исследованиях.

Финансирование

Исследование финансируется TI Food and Nutrition, государственно-частным партнерством по предконкурентным исследованиям в области пищевых продуктов и питания.Финансирующие организации не играли никакой роли в дизайне исследования, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи.

Дополнительные материалы

Дополнительные материалы к этой статье можно найти в Интернете по адресу http://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fendo.2017.00372/full#supplementary-material.

Список литературы

1. Дельценн Н.М., Кани П.Д., Эверард А., Нейринк А.М., Биндельс Л.Б. Микроорганизмы кишечника как многообещающие мишени для лечения диабета 2 типа. Диабетология (2015) 58 (10): 2206–17. DOI: 10.1007 / s00125-015-3712-7

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

2. Канфора Э., Блаак Э. Роль полидекстрозы в контроле массы тела и регуляции уровня глюкозы. Curr Opin Clin Nutr Metab Care (2015) 18 (4): 395–400. DOI: 10.1097 / MCO.0000000000000184

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

3. Bloemen JG, Venema K, van de Poll MC, Olde Damink SW, Buurman WA, Dejong CH.Обмен короткоцепочечных жирных кислот через кишечник и печень у людей измеряется во время операции. Clin Nutr (2009) 28 (6): 657–61. DOI: 10.1016 / j.clnu.2009.05.011

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

4. Канфора Е. Е., Джокен Дж. В., Блаак Е. Е.. Короткоцепочечные жирные кислоты контролируют массу тела и чувствительность к инсулину. Nat Rev Endocrinol (2015) 11 (10): 577–91. DOI: 10.1038 / nrendo.2015.128

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

5.Goossens GH. Роль дисфункции жировой ткани в патогенезе инсулинорезистентности, связанной с ожирением. Physiol Behav (2008) 94 (2): 206–18. DOI: 10.1016 / j.physbeh.2007.10.010

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

6. Mensink M, Blaak EE, ван Баак MA, Wagenmakers AJ, Saris WH. Поглощение и окисление свободных жирных кислот из плазмы уже уменьшено у субъектов с высоким риском развития диабета 2 типа. Диабет (2001) 50 (11): 2548–54.DOI: 10.2337 / диабет.50.11.2548

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

7. Jocken JW, Langin D, Smit E, Saris WH, Valle C, Hul GB, et al. Экспрессия жировой триглицерид-липазы и гормоночувствительного белка липазы снижается при ожирении в инсулинорезистентном состоянии. J Clin Endocrinol Metab (2007) 92 (6): 2292–9. DOI: 10.1210 / jc.2006-1318

CrossRef Полный текст | Google Scholar

8. Равуссин Э., Смит С.Р. Повышенное потребление жиров, нарушение окисления жиров и отказ от пролиферации жировых клеток приводят к эктопическому накоплению жира, инсулинорезистентности и сахарному диабету 2 типа. Ann N Y Acad Sci (2002) 967 (1): 363–78. DOI: 10.1111 / j.1749-6632.2002.tb04292.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

9. Бриттон К.А., Фокс С.С. Внематочные жировые отложения и сердечно-сосудистые заболевания. Тираж (2011) 124 (24): e837–41. DOI: 10.1161 / CIRCULATIONAHA.111.077602

CrossRef Полный текст | Google Scholar

10. Крауз Дж. Р., Герсон К. Д., ДеКарли Л. М., Либер К. С.. Роль ацетата в снижении содержания свободных жирных кислот в плазме крови, производимых этанолом у человека. J. Lipid Res. (1968) 9 (4): 509–12.

PubMed Аннотация | Google Scholar

11. Xiong Y, Miyamoto N, Shibata K, Valasek MA, Motoike T, Kedzierski RM и др. Короткоцепочечные жирные кислоты стимулируют выработку лептина в адипоцитах через рецептор GPR41, связанный с G-белком. Proc Natl Acad Sci U S A (2004) 101 (4): 1045. DOI: 10.1073 / pnas.2637002100

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

12. Ge H, Li X, Weiszmann J, Wang P, Baribault H, Chen JL, et al.Активация рецептора 43, связанного с G-белком, в адипоцитах приводит к ингибированию липолиза и подавлению свободных жирных кислот в плазме. Эндокринология (2008) 149 (9): 4519. DOI: 10.1210 / en.2008-0059

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

14. Кимура И., Одзава К., Иноуэ Д., Имамура Т., Кимура К., Маэда Т. и др. Микробиота кишечника подавляет опосредованное инсулином накопление жира через рецептор короткоцепочечных жирных кислот GPR43. Нац Коммуна (2013) 4: 1829.DOI: 10.1038 / ncomms2852

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

15. Иноуэ Д., Цудзимото Г., Кимура И. Регулирование энергетического гомеостаза с помощью GPR41. Фронт-эндокринол (2014) 5:81. DOI: 10.3389 / fendo.2014.00081

CrossRef Полный текст | Google Scholar

16. Хонг Й.Х., Нисимура Й., Хисикава Д., Цузуки Х., Мияхара Х., Гото С. и др. Ацетатные и пропионатные короткоцепочечные жирные кислоты стимулируют адипогенез через GPCR43. Эндокринология (2005) 146 (12): 5092.DOI: 10.1210 / en.2005-0545

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

17. Заиби М.С., Стокер С.Дж., О’Дауд Дж., Дэвис А., Беллахсен М., Которн М.А. и др. Роль GPR41 и GPR43 в секреторных ответах лептина адипоцитов мышей на короткоцепочечные жирные кислоты. FEBS Lett (2010) 584 (11): 2381–6. DOI: 10.1016 / j.febslet.2010.04.027

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

18. Вангавети В., Раш К., Томас Л., Расалам Р. Р., Малабу У. Х., МакКумбе С. Г. и др.Короткоцепочечные жирные кислоты увеличивают экспрессию и секрецию фактора-1, происходящего из стромальных клеток, в повторных адипоцитах мыши и человека. Гормоны (2014) 13: 532–42. DOI: 10.14310 / горм.2002.1519

CrossRef Полный текст | Google Scholar

19. Canfora EE, Beek CM, Jocken JW, Goossens GH, Holst JJ, Damink SWO, et al. Инфузии смесей короткоцепочечных жирных кислот в толстой кишке способствуют энергетическому метаболизму у мужчин с избыточным весом / ожирением: рандомизированное перекрестное исследование. Научный журнал (2017) 7 (1): 2360.DOI: 10.1038 / s41598-017-02546-x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

20. Безайр В., Майрал А., Рибет С., Лефорт С., Жирусс А., Джокен Дж. И др. Вклад липазы триглицеридов жировой ткани и гормоночувствительной липазы в липолиз в адипоцитах hMADS. J Biol Chem (2009) 284 (27): 18282–91. DOI: 10.1074 / jbc.M109.008631

CrossRef Полный текст | Google Scholar

21. Jocken JW, Goossens GH, Popeijus H, Essers Y, Hoebers N, Blaak E.Вклад дефицита липазы в митохондриальную дисфункцию и инсулинорезистентность в адипоцитах hMADS. Int J Obes (2015) 40 (3): 507–13. DOI: 10.1038 / ijo.2015.211

CrossRef Полный текст | Google Scholar

22. Каммингс Дж., Помаре Э., Бранч В., Нейлор С., Макфарлейн Г. Короткоцепочечные жирные кислоты в толстой кишке, воротной, печеночной и венозной крови человека. Кишечник (1987) 28 (10): 1221. DOI: 10.1136 / gut.28.10.1221

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

23.Фернандес Дж., Фогт Дж., Волевер Т. Кинетическая модель метаболизма ацетата у здоровых и гиперинсулинемических людей. Eur J Clin Nutr (2014) 68 (9): 1067–71. DOI: 10.1038 / ejcn.2014.136

CrossRef Полный текст | Google Scholar

24. van der Beek CM, Canfora EE, Lenaerts K, Troost FJ, Damink SWO, Holst JJ, et al. Дистальные, а не проксимальные инфузии ацетата толстой кишки способствуют окислению жиров и улучшают метаболические маркеры у мужчин с избыточным весом / ожирением. Clin Sci (2016) 130 (22): 2073–82.DOI: 10.1042 / CS20160263

CrossRef Полный текст | Google Scholar

25. Абердеин Н., Швейцер М., Болл Д. Ацетат натрия снижает фосфорилирование гормоночувствительной липазы в стимулированных изопротеренолом зрелых адипоцитах 3T3-L1. Адипоцит (2014) 3 (2): 121. DOI: 10.4161 / adip.27936

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

26. Canfora EE, van der Beek CM. Дополнение диеты галактоолигосахаридами увеличивает бифидобактерии, но не повышает чувствительность к инсулину у лиц с предиабетическим ожирением. Гастроэнтерология (2017) 153 (1): 87–97.e3. DOI: 10.1053 / j.gastro.2017.03.051

CrossRef Полный текст | Google Scholar

27. Лим Дж., Генри С.Дж., Халдар С. Уксус как функциональный ингредиент для улучшения постпрандиального гликемического контроля — результаты вмешательства человека и молекулярные механизмы. Mol Nutr Food Res (2016) 60 (8): 1837–49. DOI: 10.1002 / mnfr.201600121

CrossRef Полный текст | Google Scholar

28. Фернандес Дж., Фогт Дж., Волевер TM. Внутривенный ацетат вызывает больший отскок свободных жирных кислот у нормальных людей, чем у людей с гиперинсулинемией. Eur J Clin Nutr (2012) 66 (9): 1029–34. DOI: 10.1038 / ejcn.2012.98

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

29. Жирусс А., Тавернье Дж., Валле С., Моро С., Мейхерт Н., Динель А.-Л. и др. Частичное ингибирование липолиза жировой ткани улучшает метаболизм глюкозы и чувствительность к инсулину без изменения жировой массы. PLoS Biol (2013) 11 (2): e1001485. DOI: 10.1371 / journal.pbio.1001485

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

30.Schweiger M, Romauch M, Schreiber R, Grabner GF, Hütter S, Kotzbeck P и др. Фармакологическое ингибирование липазы триглицеридов жировой ткани корректирует инсулинорезистентность и гепатостеатоз у мышей, вызванные диетой с высоким содержанием жиров. Nat Commun (2017) 8: 14859. DOI: 10.1038 / ncomms14859

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

31. Large V, Hellström L, Reynisdottir S, Lönnqvist F, Eriksson P, Lannfelt L, et al. Полиморфизм гена бета-2-адренорецептора человека очень часто встречается при ожирении и связан с измененной функцией бета-2-адренорецептора адипоцитов. Дж. Клин Инвест (1997) 100 (12): 3005. DOI: 10.1172 / JCI119854

CrossRef Полный текст | Google Scholar

32. Hoffstedt J, Arner P, Hellers G, Lönnqvist F. Вариация адренергической регуляции липолиза между сальниковыми и подкожными адипоцитами у мужчин с ожирением и без ожирения. J. Lipid Res. (1997) 38 (4): 795–804.

PubMed Аннотация | Google Scholar

33. Jocken J, Goossens G, van Hees A, Frayn K, van Baak M, Stegen J, et al. Влияние бета-адренергической стимуляции на липолиз подкожной жировой ткани всего тела и брюшной полости у худых и полных мужчин. Диабетология (2008) 51 (2): 320–7. DOI: 10.1007 / s00125-007-0866-y

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

34. Валлет П., Берлан М., Бовиль М., Крампс Ф., Монтаструк Дж., Лафонтан М. Нейропептид Y и пептид YY ингибируют липолиз в жировых клетках человека и собаки посредством G-белка, чувствительного к коклюшному токсину. Дж. Клин Инвест (1990) 85 (1): 291. DOI: 10.1172 / JCI114425

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

35.Де Ваддер Ф., Ковачева-Датчари П., Гонсалвес Д., Винера Дж., Зитоун С., Дюшан А. и др. Метаболиты, вырабатываемые микробиотой, улучшают метаболизм через нервные цепи кишечника и мозга. Cell (2014) 156 (1): 84–96. DOI: 10.1016 / j.cell.2013.12.016

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ингибирование внутриклеточного липолиза способствует адаптации раковых клеток человека к гипоксии

Понимание того, как раковые клетки адаптируются к гипоксии, имеет ключевое значение для понимания того, как гипоксия способствует прогрессированию опухоли и злокачественному новообразованию.Одна интересная идея заключается в том, что метаболические адаптации, вызванные HIF-1, дают избирательное преимущество раковым клеткам в среде с низким содержанием кислорода. Ранее было признано, что за счет повышенной активности HIF-1 раковые клетки увеличивают накопление TG-LD в ответ на кислородное голодание (Bensaad et al., 2014; Koizume and Miyagi, 2016). Кроме того, активация HIF-1 подавляет окислительную способность митохондрий (Masson and Ratcliffe, 2014; Zhang et al., 2007), что помогает снизить потребление кислорода и поддерживать гомеостаз кислорода при гипоксии.Однако более ранние исследования точно не определили, как HIF-1 действует для облегчения этих двух метаболических изменений. В этом отношении настоящее исследование раскрыло главный объединяющий механизм, продемонстрировав, что ингибирование ATGL-опосредованного липолиза с помощью HIG2 способствует накоплению LD и ослаблению митохондриального окисления ЖК в условиях гипоксии.

Первый намек на функцию белка HIG2 пришел из выравнивания последовательностей, которое выявило гомологию между HIG2 HD и ATGL-ингибирующим доменом G0S2.Биохимические и биологические анализы клеток впоследствии подтвердили, что, как и G0S2, HIG2 специфически ингибирует TG-гидролазную активность ATGL. Снижение гидролиза TG является результатом специфического взаимодействия, поскольку делеция мотива LY (V / L) LG, консервативного между HD HIG2 и G0S2, устраняет как взаимодействие ATGL, так и ингибирование. Недавно Cerk et al. продемонстрировали, что пептид, полученный из G0S2 HD, содержащий мотив LY (V / L) LG, способен ингибировать ATGL дозозависимым, неконкурентным образом (Cerk et al., 2014). Вполне вероятно, что HIG2 ингибирует ATGL через по аналогичному биохимическому механизму. Кроме того, ранее было показано, что HIG2-аблированные гепатоциты демонстрируют повышенный обмен ТГ в нормоксических условиях (DiStefano et al., 2015). Однако исследования на мышах с нокаутом, проведенные той же группой и Dijk et al. позже были получены результаты, аргументирующие прямое участие HIG2 в липолизе (Dijk et al., 2017; DiStefano et al., 2016). Причина этих расхождений в настоящее время неизвестна.Мы предполагаем, что отсутствие гипоксии в используемых экспериментальных условиях, при которых эндогенный HIG2 может экспрессироваться на низких уровнях и, таким образом, играть относительно незначительную роль, может способствовать отсутствию значительных изменений, вызванных абляцией HIG2.

Нокаут HIG2 увеличивал липолиз и снижал уровни ТГ в гипоксических раковых клетках. Совместная абляция ATGL способна спасти эти фенотипы дефицита HIG2, предполагая, что специфическое ингибирование ATGL функционально важно для адаптивного накопления LD ниже экспрессии HIG2.Более того, ранние исследования показали, что ATGL-опосредованный гидролиз TG обеспечивает необходимые липидные лиганды для активации PPARα. Связанные с заметно сниженной экспрессией гена-мишени PPARα, ATGL-дефицитные клетки часто обнаруживают сильно нарушенное митохондриальное окисление ЖК (Ahmadian et al., 2011; Haemmerle et al., 2011; Ong et al., 2011). В соответствии с этими предыдущими открытиями, наши данные демонстрируют, что в раковых клетках индуцированное гипоксией подавление FAO и снижение экспрессии генов-мишеней PPARα зависят от HIG2.Эта зависимость полностью теряется при абляции ATGL, что снова указывает на предварительную роль ингибирования ATGL с помощью HIG2. Ингибирование ФАО и антагонизм PPARα привели к снижению продукции АФК и индукции апоптоза в гипоксических клетках HIG2 KO, что указывает на активацию PPARα-зависимой ФАО как основного фактора окислительного стресса. Обычно считается, что PPARα ограничивает липотоксичность за счет активации ФАО во время избыточной доступности ЖК. В то время как устойчивая активация FAO часто приводит к увеличению образования ROS в митохондриях, известно, что PPARα способствует экспрессии различных антиоксидаз, таких как каталаза и супероксиддисмутаза (SOD) (Khoo et al., 2013; Лю и др., 2012). Мы предполагаем, что при нормоксии механизмы, уравновешивающие образование и деградацию АФК, вероятно, работают для поддержания устойчивой окислительно-восстановительной среды. Однако во время гипоксии, когда кислород поступает недостаточно, может произойти склонность к чрезмерному производству АФК в результате увеличения утечки электронов из митохондриальной цепи переноса электронов (ETC), что приводит к окислительному стрессу.

Возникает вопрос, почему липолитическое ингибирование гипоксических раковых клеток может быть полезным.Раковым клеткам требуется большое количество липидов для синтеза клеточных мембран, чтобы поддерживать высокую скорость пролиферации клеток. Однако липотоксичность может возникать в тех случаях, когда доставка ЖК к клеткам превышает скорость окисления ЖК. Это может быть особенно важно в периоды гипоксии, когда известно, что активация HIF-1 вызывает поглощение ЖК (Bensaad et al., 2014). С другой стороны, при гипоксии может потребоваться замедление окисления ЖК, поскольку оно потребляет значительное количество кислорода, что может усугубить кислородную недостаточность.Что еще более важно, как гипоксия, так и чрезмерное окисление ЖК вызывают повышенную продукцию митохондриальных АФК (Bleier and Dröse, 2013; Guzy et al., 2005; Schönfeld and Wojtczak, 2008). Повышенные уровни АФК приводят к перекисному окислению мембранных липидов, денатурации белков и дезактивации ферментов, что в совокупности может привести к повреждению клеток и апоптозу. Следовательно, отключение окисления ЖК в сочетании с накоплением избыточных ЖК в TG-LD посредством ингибирования липолиза могло бы составлять возможную стратегию для раковых клеток по предотвращению перепроизводства ROS и окислительного повреждения, а также избежания липотоксичности при гипоксии.В этом отношении настоящее исследование предоставляет убедительные доказательства того, что антилиполитический путь HIF-1-HIG2 является центральным компонентом такой стратегии выживания. При гипоксии восстановление липолиза за счет удаления HIG2 или HIF-1α вызывало значительное увеличение генерации FAO и ROS наряду со снижением жизнеспособности клеток. Причинно-следственная связь между повышением АФК и повышенной гибелью клеток демонстрируется тем фактом, что экзогенно применяемый антиоксидант NAC защищал клетки HIG2 KO от апоптоза, индуцированного гипоксией.Кроме того, мы обнаружили, что сверхэкспрессия HIG2 дикого типа, но не HIG2∆7-11, мутанта, лишенного ингибирования ATGL, снижает продукцию ROS и повышает устойчивость к апоптозу, индуцированному гипоксией. Эти результаты четко устанавливают, что ингибирование ATGL-опосредованного липолиза с помощью HIG2 является нижестоящим и требуется для HIF-1, чтобы вызвать защитные эффекты в гипоксических раковых клетках.

Наши результаты дополняют существующую модель, демонстрирующую, что HIF-1 подавляет поток глюкозы в цикл TCA посредством опосредования экспрессии PDK1, который ингибирует окисление пирувата посредством фосфорилирования и инактивации PDH (Kim et al., 2006). В раковых клетках, расположенных в плохо оксигенированных областях солидных опухолей, скоординированное ингибирование ATGL и PDH с помощью HIG2 и PDK1, соответственно, должно в совокупности приводить к снижению митохондриального окислительного метаболизма и продукции ROS, а также к улучшению тканевого гомеостаза кислорода (рис. 8C). Кроме того, мы наблюдали, что делеция HIG2 не повлияла ни на потребление глюкозы, ни на гликолиз, вызванное гипоксией. Хотя избыточный митохондриальный FAO может нарушать утилизацию глюкозы через классический цикл Рэндла, наши результаты предполагают, что приобретение гликолитических фенотипов гипоксическими раковыми клетками не зависит от ингибирования мобилизации FA с помощью HIG2.Мы предполагаем, что основная цель накопления избыточных ЖК в TG-LD при гипоксии, вероятно, заключается в предотвращении потенциальной цитотоксичности, связанной с генерацией АФК, управляемой ФАО.

Основываясь на данных, полученных в результате настоящего исследования, мы предполагаем, что HIG2 является новым метаболическим онкогенным фактором, который выполняет свою функцию, нейтрализуя подавляющую опухоль роль ATGL / CGI-58. Наши наблюдения, что ингибирование ATGL с помощью HIG2 способствует выживанию гипоксических раковых клеток in vitro и росту опухоли in vivo, подтверждают эту гипотезу.Предполагая критическую роль липолитического ингибирования в областях гипоксических опухолей, настоящее исследование обеспечивает обоснование разработки конкретных химических разрушителей взаимодействия HIG2-ATGL. Предположительно, такие препараты будут способны высвобождать ATGL и усиливать производство АФК, управляемое ФАО, до токсичных уровней, что приводит к апоптотической гибели гипоксических раковых клеток. Наши выводы о том, что HIG2 сильно повышена во множественных солидных опухолях человека, согласуются с этой концепцией. Антилиполитический путь HIF-1-HIG2 представляет собой отход от типичных метаболических путей, которые были терапевтически нацелены на лишение клеток необходимого топлива / строительных блоков.Наконец, важно отметить, что хотя биоинформатический анализ выявил повышенную экспрессию HIG2 в различных солидных опухолях, в наших механистических исследованиях в основном использовались клеточные линии HeLa, CRC и ПКР. Вполне возможно, что влияние HIG2 как липолитического ингибитора варьируется в зависимости от типа опухоли. В связи с этим, недавно было показано, что повышенная экспрессия белка оболочки LD Perilipin 2 ниже HIF-2 способствует накоплению липидов в светлоклеточном ПКР (Qiu et al., 2015). В совокупности накопленные данные нарисовали сложную и запутанную картину, в которой раковые клетки регулируют накопление липидов при гипоксии.

Регулирование

с помощью PPAR-мишеней ANGPTL4 и HILPDA — Research @ WUR

TY — THES

T1 — Внутриклеточный и внеклеточный липолиз

T2 — регулирование с помощью PPAR-мишеней ANGPTL4 и HILPDA

AU — Dijk

, Wieneke дипломная работа 6550 Включает библиографические ссылки. — С резюме на английском языке

PY — 2016

Y1 — 2016

N2 — Организм эффективно накапливает энергию в виде молекул триглицеридов (жира).Однако триглицериды не могут напрямую входить в наши клетки или выходить из них, их нужно сначала разложить до так называемых жирных кислот, прежде чем войти в клетку или выйти из нее. Этот процесс разложения, называемый липолизом, имеет решающее значение для физиологии человека и строго регулируется для предотвращения накопления жиров внутри органов или в кровотоке — отличительных чертах таких заболеваний, как ожирение и сердечно-сосудистые заболевания. Чтобы обеспечить поглощение нижележащими органами, триглицериды в кровотоке эффективно расщепляются ферментом, называемым липопротеинлипазой (ЛПЛ), который находится в кровотоке многих органов (внеклеточный липолиз).В этой диссертации мы охарактеризовали белок, названный ангиопоэтин-подобным 4 (ANGPTL4), который сильно ингибирует LPL и, таким образом, ингибирует расщепление триглицеридов в кровотоке. Наши данные показывают, что, регулируя уровни экспрессии ANGPTL4 в тканях, различные органы взаимодействуют, чтобы обеспечить распределение триглицеридов в органах, нуждающихся в энергии. Более того, мы обнаружили, что в жировой ткани ANGPTL4 начинает ингибировать LPL до того, как LPL попадает в кровоток. Предотвращая попадание LPL в кровоток, ANGPTL4 способен быстро регулировать скорость разложения триглицеридов и сопутствующее поглощение жирных кислот из кровотока в соответствии с энергетическими потребностями нижележащего органа.Чтобы выйти из наших клеток, хранящиеся триглицериды, например, присутствующие в нашей жировой ткани, необходимо расщепить до жирных кислот. Впоследствии высвободившиеся жирные кислоты могут подпитывать другие органы, нуждающиеся в энергии. Чтобы дополнительно прояснить механизмы, лежащие в основе этого процесса внутриклеточного липолиза, мы исследовали роль многообещающего нового белка, названного HILPDA. Наши данные показывают, однако, что потеря HILPDA не влияет на высвобождение жирных кислот из жировой ткани, в то время как высокое содержание HILPDA оказывает лишь умеренное ослабляющее действие на высвобождение жирных кислот.Это говорит о том, что HILPDA не является основным физиологическим регулятором внутриклеточного липолиза в жировых клетках. В заключение, в этой диссертации мы прояснили регуляцию внутриклеточного и внеклеточного липолиза, изучив соответствующие роли белков ANGPTL4 и HILPDA. Такие усилия имеют клиническое значение, поскольку регуляторы липолиза являются потенциальными терапевтическими мишенями для снижения риска сердечно-сосудистых заболеваний.

AB — Организм эффективно хранит энергию в виде молекул триглицеридов (жиров).Однако триглицериды не могут напрямую входить в наши клетки или выходить из них, их нужно сначала разложить до так называемых жирных кислот, прежде чем войти в клетку или выйти из нее. Этот процесс разложения, называемый липолизом, имеет решающее значение для физиологии человека и строго регулируется для предотвращения накопления жиров внутри органов или в кровотоке — отличительных чертах таких заболеваний, как ожирение и сердечно-сосудистые заболевания. Чтобы обеспечить поглощение нижележащими органами, триглицериды в кровотоке эффективно расщепляются ферментом, называемым липопротеинлипазой (ЛПЛ), который находится в кровотоке многих органов (внеклеточный липолиз).В этой диссертации мы охарактеризовали белок, названный ангиопоэтин-подобным 4 (ANGPTL4), который сильно ингибирует LPL и, таким образом, ингибирует расщепление триглицеридов в кровотоке. Наши данные показывают, что, регулируя уровни экспрессии ANGPTL4 в тканях, различные органы взаимодействуют, чтобы обеспечить распределение триглицеридов в органах, нуждающихся в энергии. Более того, мы обнаружили, что в жировой ткани ANGPTL4 начинает ингибировать LPL до того, как LPL попадает в кровоток. Предотвращая попадание LPL в кровоток, ANGPTL4 способен быстро регулировать скорость разложения триглицеридов и сопутствующее поглощение жирных кислот из кровотока в соответствии с энергетическими потребностями нижележащего органа.Чтобы выйти из наших клеток, хранящиеся триглицериды, например, присутствующие в нашей жировой ткани, необходимо расщепить до жирных кислот. Впоследствии высвободившиеся жирные кислоты могут подпитывать другие органы, нуждающиеся в энергии. Чтобы дополнительно прояснить механизмы, лежащие в основе этого процесса внутриклеточного липолиза, мы исследовали роль многообещающего нового белка, названного HILPDA. Наши данные показывают, однако, что потеря HILPDA не влияет на высвобождение жирных кислот из жировой ткани, в то время как высокое содержание HILPDA оказывает лишь умеренное ослабляющее действие на высвобождение жирных кислот.Это говорит о том, что HILPDA не является основным физиологическим регулятором внутриклеточного липолиза в жировых клетках. В заключение, в этой диссертации мы прояснили регуляцию внутриклеточного и внеклеточного липолиза, изучив соответствующие роли белков ANGPTL4 и HILPDA. Такие усилия имеют клиническое значение, поскольку регуляторы липолиза являются потенциальными терапевтическими мишенями для снижения риска сердечно-сосудистых заболеваний.

кВт — пена

кВт — вспенивание

кВт — молочные продукты

кВт — переработка

кВт — агрегаты

кВт — казеин

кВт — мицеллы

кВт — физические свойства

кВт — физические свойства

кВт — schuimen

KW — melkproducten

KW — verwerking

KW — bodemdeeltjes

KW — caseïne

KW — micellen

KW — fysische eigenschappen eigenschappen

.wur.nl/3

U2 — 10.18174 / 3

DO — 10.18174 / 3

M3 — внутренний доктор философии, WU

SN — 9789462579460

PB — Wageningen University

05

00 CY —000 к внутри- и внеклеточным липолитическим агентам и транслокации гормон-чувствительной липазы нарушены в адипоцитах крыс, адаптированных к высокобелковой безуглеводной диете | Журнал питания

Аннотация

Ранее мы показали, что крысы, адаптированные к диете с высоким содержанием белка (70%) и без углеводов (HP), обладают пониженной липолитической активностью.Чтобы прояснить лежащие в основе биохимические механизмы, были исследованы несколько метаболических процессов, участвующих в липолизе жировой ткани. Эксперименты проводились на крысах, адаптированных в течение 15 дней к HP или сбалансированной диете. В соответствии с предыдущими результатами, эксперименты по микродиализу показали, что концентрации интерстициального жировой ткани и глицерина артериальной плазмы были ниже у крыс, адаптированных к диете HP. В нестимулированных условиях скорость липолиза, оцениваемая по высвобождению глицерина в инкубационную среду, была снижена в адипоцитах крыс HP.В тех же условиях наблюдалось небольшое, но значительное (17%) снижение активности гормоночувствительной липазы (HSL) без изменения содержания фермента. При стимуляции изопротеренолом процент фермента в цитозоле адипоцитов, перемещенного в жировую каплю, составлял 20-25% у крыс HP и 40-50% у крыс, получавших сбалансированную диету. Адипоциты крыс, адаптированных к диете HP, имели значительно сниженный ответ (~ 40%) на липолитическое действие неспецифических (норадреналин, адреналин, изопротеренол) и специфических (CL316,243, BRL37,344, добутамин, кленбутерол) β-адренергических агонистов.Адипоциты крыс HP также имели пониженный липолитический ответ на внутриклеточные агенты, дибутирил-цАМФ (44%), форсколин (46%) и изобутилметилксантин (29%). Данные предполагают, что основным механизмом, ответственным за сниженный базальный и стимулированный липолиз у крыс, адаптированных к диете HP, является нарушение внутриклеточного процесса активации липолиза с недостаточной транслокацией HSL в жировую каплю.

Адипоциты — это высокоспециализированные клетки, которые играют решающую роль в регуляции энергии и гомеостазе.Их основная и наиболее известная роль у млекопитающих заключается в хранении энергии в форме триглицеридов, когда потребление энергии превышает расход энергии, и в высвобождении ее в виде свободных жирных кислот во время голодания. Белая жировая ткань (WAT) 3 быстро реагирует на гормональные, метаболические и нервные раздражители. Исследования в нашей лаборатории показали, что воздействие холода у крыс увеличивает обмен норадреналина (NE) и липолиз в WAT, эффекты, которые не блокируются демедулляцией надпочечников (1). Также при длительном голодании наблюдалось увеличение оборота NE и липолиза в WAT (2).Эти данные предполагают, что прямая иннервация WAT симпатической нервной системой играет важную роль в контроле мобилизации FFA.

Липолитические эффекты, вызываемые катехоламинами (адреналином и норэпинефрином) в белых жировых клетках, первоначально были определены в терминах активации, опосредованной β 1 и / или β 2 -адренорецепторами (AR). Присутствие β 1 — и β 2 -AR было четко установлено в жировых клетках человека (3–5) и нечеловеческих приматов (6,7).Было показано, что у грызунов основной липолитический эффект катехоламинов является результатом активации третьего β-AR с небольшой второстепенной ролью β 1 -AR (8–10). С момента открытия Arch et al. (11), β 3 -AR был клонирован (12), и было обнаружено, что он экспрессируется в WAT (13–15) и стимулирует липолиз с высвобождением жирных кислот (9,16). Многочисленные исследования, рассмотренные LaFontan et al. (17) указали, что адренергический эффект на продукцию циклического АМФ, фосфорилирование и транслокацию гормон-чувствительной липазы (HSL) в жировую каплю и стимуляция липолиза опосредуются контролем активности аденилатциклазы с помощью β 1 , β 2 и β 3 стимулирующих и α 2 ингибирующих рецепторов, связанных с G-белками.

Настоящие эксперименты были мотивированы предыдущими открытиями на крысах, адаптированных к диете с высоким содержанием белка и без углеводов (HP), препарату, который использовался в этой лаборатории для исследования контроля за питанием энергетического метаболизма. Из-за значительного увеличения глюконеогенеза в печени крысы, адаптированные к диете HP, имеют нормальный уровень глюкозы в крови, что очень устойчиво к длительному голоданию (18). Что касается липидного метаболизма, у этих крыс наблюдается пониженная мобилизация FFA in vivo, что сопровождается снижением липолиза эпидидимальной жировой ткани in vitro, что оценивается по высвобождению глицерина и FFA в среду инкубации (19).Настоящие эксперименты были разработаны для изучения биохимических механизмов, лежащих в основе снижения липолиза жировой ткани, вызванного адаптацией к диете HP. С этой целью мы исследовали, в дополнение к изменениям в интерстициальных уровнях и уровнях глицерина в плазме в экспериментах по микродиализу, изменения, вызванные диетой HP, на следующие: 1 ) базальная липолитическая активность адипоцитов, содержание и активность HSL и транслокация фермента в жировую каплю; и 2 ) ответ адипоцитов на неселективные и селективные α- и β-адренергические агонисты и на внутриклеточные липолитические агенты.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Животные.

крысы Вистар были получены из колонии факультета, которая оставалась закрытой около 50 лет. Самцов крыс с исходной массой 100–110 г помещали в подвесные клетки с проволочным дном и поддерживали при 25 ± 2 ° C в течение 12-часового цикла свет: темнота. В этом исследовании использовались два типа очищенных диет, подробно описанных ранее (20), то есть диета с высоким содержанием белка, без углеводов (HP), содержащая 70% белка, без углеводов и 8% кукурузного масла, и сбалансированная (N) диета, содержащая 17% белка, 66% углеводов и 8% кукурузного масла.Две диеты были примерно изоэнергетическими и содержали равное количество витаминов и минералов. Крысы ели рацион в течение 15 дней и весили 180–200 г при использовании в экспериментах, которые проводились между 08:00 и 1000 часами. Уход и лечение подопытных крыс получили предварительное институциональное одобрение этического комитета Государственного университета Сан-Паулу.

Эксперименты по микродиализу.

Крысам вводили анестезию внутрибрюшинно. с тионембуталом натрия (4 мг / 100 г веса тела) и помещают на грелки для поддержания адекватной температуры (37 ° C).Для забора крови в левую сонную артерию поместили полиэтиленовый катетер. Зонд для микродиализа вводили в подкожную клетчатку правой брюшной полости и оставляли на 45 минут для установления равновесия. Катетер из одинарной диализной трубки (12 × 0,3 мм, Gambro, Cuprophane, отсечка по массе 3000 мол.) Был приклеен к нейлоновой трубке (стандартизованная длина 30 мм) цианоакрилатом. После подключения входа катетера к микроинъекционному насосу (Гарвард) систему перфузировали 10 г / л бычьего сывороточного альбумина и 1 ммоль / л глюкозы в изотоническом физиологическом растворе со скоростью 2.5 мкл / мин. Образцы интерстициальной жидкости жировой ткани и артериальной плазмы отбирали с 20-минутными интервалами в течение 1 часа эксперимента. Восстановление зонда глицерина in vivo оценивалось в соответствии с методом калибровки внутреннего эталона (21), который основан на фракционной экстракции радиоактивности из [ 14 C] -глицерина, добавленного в перфузат.

Выделение адипоцитов.

После смещения шейки матки жировые подушечки придатка яичка у 5-7 крыс каждой группы рациона удаляли, объединяли и дезагрегировали коллагеназой в соответствии с методом Родбелла (22) в буфере, содержащем 27 ммоль / л HEPES, 137 ммоль / Л NaCl, 4.2 ммоль / л NaHCO 3 , 0,4 ммоль / л MgSO 4 · 7H 2 O, 0,5 ммоль / л MgCl 2 · 6H 2 O, 0,4 ммоль / л KH 2 PO 4 , 5,4 ммоль / л KCl, 1,3 ммоль / л CaCl 2 · 2H 2 O, pH 7,4, с добавлением 10 г / л альбумина, не содержащего жирных кислот, и 0,5 ммоль / л глюкозы. После инкубации при непрерывном встряхивании в течение 1 ч при 37 ° C адипоциты фильтровали через нейлоновую сетку 300 мкм и промывали 3 раза тем же буфером.

Липолиз in vitro.

Аликвоты 1 мл суспензии адипоцитов, содержащей 400000 клеток, инкубировали с добавкой 4,5 ммоль / л глюкозы в присутствии следующих различных адренергических агонистов: норадреналина и эпинефрина (неселективные α и β), изопротеренола (β-селективного), фенилэфрина. (α-селективный), добутамин (β 1 -специфический), кленбутерол (β 2 -специфический), BRL37,344 и CL316,243 (β 3 -специфический). Также использовали следующие агенты внутриклеточного действия: дибутирил-цАМФ (DBcAMP, 1 ммоль / л), форсколин (FSK, 10 мкмоль / л) или изобутилметилксантин (IBMX, 0.1 ммоль / л). Скорость липолиза оценивали по высвобождению глицерина в среду для инкубации и выражали в мкмоль / (400000 клеток · час). Концентрацию глицерина определяли ферментативно (23).

Вестерн-блоттинг для анализа белка HSL.

Адипоциты обрабатывали ультразвуком в буфере, содержащем 250 ммоль / л сахарозы, 1 ммоль / л EDTA, 0,1 ммоль / л фенилметилсульфонилфторида (PMSF) и 20 ммоль / л HEPES, pH 7,4, с использованием разрушителя клеток (модель Virsonic 150) 3. раз за 20 с.Гомогенаты центрифугировали (13000 × г в течение 5 минут), обезжиренный супернатант под слоем триглицеридов собирали и центрифугировали (150000 × г в течение 1 ч) для приготовления цитозольного экстракта. Экстракты анализировали на белок с помощью набора для анализа белков бицинхониновой кислоты (Pierce Chemical), разбавляли до равных концентраций белка 2-кратно концентрированным буфером для образцов Лэммли (24) и нагревали в течение 5 минут при 95 ° C. Экстракты разделяли на SDS-PAGE (8% гель) и затем электрофоретически переносили на нитроцеллюлозу.Нитроцеллюлозные мембраны (0,45 мкм) блокировали 50 г / л молока, зондировали антисывороткой против HSL (белок 84 кДа) и проявляли с помощью козьего антикроличьего IgG, связанного с щелочной фосфатазой (25). Блоты количественно оценивали денситометрией в программе Image Quant и выражали в условных единицах / 400000 клеток.

Измерение общей активности HSL.

Жировые клетки выделяли, как описано выше, за исключением того, что буфер содержал 20 г / л альбумина и 5 ммоль / л глюкозы.Упакованные клетки (200 мкл) гомогенизировали в пластиковой пробирке с 450 мкл буфера [50 ммоль / л Трис-HCl, 250 ммоль / л сахарозы, 1 ммоль / л ЭДТА, 2 мг / л лейпептина, 1 мкмоль / л окадаиновой кислоты. , pH 7,0 (26)]. Гомогенат центрифугировали при 5500 × g в течение 10 мин при 4 ° C; после добавления 100 мкл этилового эфира к жировому слою центрифужную пробирку встряхивали в течение 30 с вручную и центрифугировали при 1200 × g в течение 5 мин при 4 ° C (26). Верхний эфирный слой отсасывали и аликвоту супернатанта использовали в качестве раствора фермента для анализа HSL.Общую активность HSL определяли в присутствии 14 C-триолеина, как описано ранее (27). Инкубацию проводили в течение 1 ч при 37 ° C. Высвободившуюся олеиновую кислоту [ 14 C] измеряли методом Belfrage и Vaughan (28). Аликвоту верхней водной фазы объемом 1 мл использовали для жидкостного сцинтилляционного счета. Результаты выражали в нмоль / (400000 клеток · ч).

Транслокация HSL.

Измерение транслокации HSL проводили, как описано Clifford et al.(29) с некоторыми изменениями. Вкратце, аликвоты суспензии адипоцитов (1 мл), содержащие ~ 400 000 клеток, промывали и инкубировали с не содержащим альбумина буфером Кребса-Рингера / HEPES, содержащим либо 1 мкмоль / л ( R ) — (-) N 6 — (1-метил-2-фенилэтил) аденозин (PIA) или 1 мкмоль / л изопротеренола в присутствии аденозиндезаминазы (1000 Ед / л) в течение 5 минут при 37 ° C. Затем образцы переносили в ледяную баню и позволяли подняться, когда буфер был удален.Клетки гомогенизировали в 400 мкл буфера, содержащего 250 ммоль / л сахарозы, 0,2 моль / л трис-малеата, 1 моль / л MgCl 2 , 1 ммоль / л EGTA, 0,1 ммоль / л PMSF, 1 мг / л лейпептина. , 10 ммоль / л MG 115 (ингибитор протеасом) и 20 ммоль / л HEPES. Гомогенаты центрифугировали при 13000 × g при 4 ° C в течение 15 минут, и цитозольную фракцию отсасывали из-под затвердевшего жирового осадка и подвергали SDS-PAGE. Фракцию жировой лепешки снова центрифугировали, а все загрязняющие цитозоли аспирировали и отбрасывали.Жировую лепешку нагревали до комнатной температуры, добавляли 100 мкл буфера HEPES, содержащего 100 г / л SDS, и раствор помещали в вихревой смеситель. После центрифугирования при 13000 × g при 4 ° C в течение 15 мин, белковый экстракт жировой лепешки аспирировали из-под плавающего жирового слоя для SDS-PAGE.

Статистические методы.

Данные выражены как средние значения ± SEM. Двусторонний дисперсионный анализ ANOVA и последующий тест с множественными диапазонами Ньюмана-Кеулса использовали для сравнения эффектов доз и типов различных липолитических агентов.Для сравнения средних значений использовали критерий Стьюдента t . P <0,05 был принят за критерий значимости.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Эксперименты по микродиализу.

В обеих экспериментальных группах уровни глицерина в интерстициальной жировой ткани были значительно выше, чем глицерина в артериальной плазме. У крыс, адаптированных к диете HP, наблюдалось значительное снижение концентрации глицерина в интерстициальной (33%) и артериальной плазме (40%) по сравнению с контрольной группой, получавшей сбалансированную диету (рис.1). Разница между интерстициальной и артериальной концентрацией глицерина в плазме в жировой ткани также значительно уменьшилась у крыс HP на 38% (рис. 1).

РИСУНОК 1

Влияние адаптации к диете HP на артериальную плазму и интерстициальную концентрацию глицерина крыс. Данные представляют собой средние значения ± SEM, n = 10. * P <0,05 по сравнению с N (сбалансированной) диетой.

РИСУНОК 1

Влияние адаптации к диете HP на артериальную плазму и интерстициальную концентрацию глицерина крыс.Данные представляют собой средние значения ± SEM, n = 10. * P <0,05 по сравнению с N (сбалансированной) диетой.

Базальный липолиз.

Адаптация к диете HP снизила базальную (нестимулированную) скорость липолиза адипоцитов на 40-50% [0,061 ± 0,005 мкмоль глицерина / (400 000 клеток · час), n = 4-8 экспериментов, P <0,05)] по сравнению с контрольной группой, получавшей сбалансированное питание (0,102 ± 0,010). В тех же условиях содержание HSL не отличалось в адипоцитах от адаптированных к диете HP и контрольных крыс, но адаптация к диете HP снизила общую активность HSL адипоцитов на 17% (рис.2). Процесс транслокации фермента из цитозоля в жировую каплю был снижен в адипоцитах HP (рис. 3). При стимуляции адипоцитов крыс, получавших сбалансированный рацион изопротеренолом, 40–50% HSL в цитозоле перемещалось в жировую каплю, тогда как в адипоцитах крыс HP перемещалось только 20–25% фермента.

РИСУНОК 2

Влияние адаптации к диете HP на содержание адипоцитов крыс и активность HSL. Данные представляют собой средние значения ± SEM, n = 8.* P <0,05 по сравнению с N (сбалансированной) диетой. Вверху : репрезентативные вестерн-блоты адипоцитов HSL от крыс, адаптированных к диете N и HP.

РИСУНОК 2

Влияние адаптации к диете HP на содержание адипоцитов крыс и активность HSL. Данные представляют собой средние значения ± SEM, n = 8. * P <0,05 по сравнению с N (сбалансированной) диетой. Вверху : репрезентативные вестерн-блоты адипоцитов HSL от крыс, адаптированных к диете N и HP.

РИСУНОК 3

Влияние адаптации к диете HP на транслокацию HSL адипоцитов крысы, стимулированную изопротеренолом.Адипоциты крыс, адаптированных к диете N или HP, инкубировали с 1 мкмоль / л PIA или 1 мкмоль / л ISO, и цитозольную фракцию и жировую лепешку готовили, как указано в разделе «Материалы и методы». Данные представляют собой средние значения ± SEM, n = 6, * P <0,05 по сравнению с PIA; † P <0,05 по сравнению с диетой N. Вверху : репрезентативные вестерн-блоты HSL адипоцитов.

РИСУНОК 3

Влияние адаптации к диете HP на транслокацию HSL адипоцитов крысы, стимулированную изопротеренолом.Адипоциты крыс, адаптированных к диете N или HP, инкубировали с 1 мкмоль / л PIA или 1 мкмоль / л ISO, и цитозольную фракцию и жировую лепешку готовили, как указано в разделе «Материалы и методы». Данные представляют собой средние значения ± SEM, n = 6, * P <0,05 по сравнению с PIA; † P <0,05 по сравнению с диетой N. Вверху : репрезентативные вестерн-блоты HSL адипоцитов.

Ответ на липолитические агенты.

Сравнение липолитических эффектов NE, адреналина, изопротеренола или фенилэфрина (неспецифических агонистов) (рис.4А) показывает, что максимальные липолитические ответы на адренергические стимулы были заметно снижены (~ 50%) у крыс HP. У крыс, получавших HP, и контрольных крыс. ранжирование эффективности было: изопротеренол> NE> адреналин ≫ фенилэфрин.

РИСУНОК 4

Влияние различных концентраций неспецифических ( A ) или специфических ( B ) адренергических агентов на скорость липолиза в адипоцитах крыс, адаптированных к диете HP или N. Данные представляют собой средние значения ± SEM, n = 4–8.* P <0,05 по сравнению с диетой N.

РИСУНОК 4

Влияние различных концентраций неспецифических ( A ) или специфических ( B ) адренергических агентов на скорость липолиза в адипоцитах крыс, адаптированных к диете HP или N. Данные представляют собой средние значения ± SEM, n = 4–8. * P <0,05 по сравнению с диетой N.

Крысы, получавшие диету HP, имели заметное снижение максимального липолитического ответа на специфические адренергические агонисты (добутамин, кленбутерол, BRL37,344 или CL316,243), аналогичное тому, которое наблюдалось при применении неспецифических агентов (рис.4Б). Порядок ранжирования эффективности был CL316 243> BRL 37 344> добутамин> кленбутерол для обеих групп.

Липолитический ответ на внутриклеточные липолитические агенты (DBcAMP и FSK) в адипоцитах крыс, получавших диету HP, был снижен до 44 и 46%, соответственно, по сравнению с адипоцитами крыс, получавших контрольную диету (рис. 5). Липолитический ответ на IBMX также был снижен, но менее заметно (29%).

РИСУНОК 5

Эффект DBcAMP (1 ммоль / л), FSK (10 мкмоль / л) или IBMX (0.1 ммоль / л) от скорости липолиза в адипоцитах крыс, адаптированных к диете HP или N. Данные представляют собой средние значения ± SEM, n = 4. * P <0,05 по сравнению с диетой N.

РИСУНОК 5

Влияние DBcAMP (1 ммоль / л), FSK (10 мкмоль / л) или IBMX (0,1 ммоль / л) на скорость липолиза в адипоцитах крыс, адаптированных к диете HP или N. Данные представляют собой средние значения ± SEM, n = 4. * P <0,05 по сравнению с диетой N.

ОБСУЖДЕНИЕ

Настоящие данные показывают, что в нестимулированных условиях липолитическая активность жировой ткани, оцениваемая in situ с помощью микродиализа (рис.1), а также in vitro с изолированными адипоцитами, снижается у крыс, адаптированных к диете с высоким содержанием белка и без углеводов. Эти результаты согласуются с предыдущими исследованиями с фрагментами жировой ткани (19) и с подтверждением того, что эти крысы имеют более низкие уровни FFA в плазме (18). Снижение липолитической активности сопровождалось относительно небольшим (17%) снижением общей активности гормоночувствительной липазы (рис.2) без изменения тканевого содержания фермента (рис.2), что позволяет предположить, что адаптация HP диета привела к увеличению доли фермента в дефосфорилированной форме.

Несмотря на заметно сниженный ответ адипоцитов от HP-адаптированных крыс на β-адренергические агонисты, ранжирование активности лекарств (β 3 > β 2 > β 1 ) было сходным с таковым у контрольных адипоцитов. В дополнение к подкрепляющим данным из литературы, показывающим, что липолиз у крыс поддерживается в основном β 3 -AR (30,31), которые также обладают высокой устойчивостью к десенсибилизации (30,32), эти результаты позволяют предположить, что состав β- рецепторы в мембране адипоцитов не зависят от диеты HP.Фактически, исходя из данных настоящей работы, нельзя исключить возможность того, что снижение липолитического ответа адипоцитов от HP-адаптированных крыс было связано с нарушением внутриклеточного процесса активации липолиза без изменения рецепторной функции. Действительно, снижение липолитического ответа HP-адипоцитов, рассчитанное как процент от контрольных значений, полученное с β-агонистами, было аналогично (~ 40%, фиг. 4A и B ) таковому, полученному с агентами внутриклеточного действия, DBcAMP и FSK (рис.5). Кроме того, форма кривых, полученных с катехоламинами (фиг. 4A) в HP и контрольных адипоцитах, особенно почти параллельное увеличение до максимального ответа, предполагает, что очевидное сродство рецепторов к адренергическим агентам не изменилось. Однако для подтверждения этой гипотезы необходимы дальнейшие исследования, включая эксперименты по связыванию рецепторов.

Каким бы ни было участие мембранных рецепторов, обнаружение в настоящей работе недостаточной изопротеренол-стимулированной транслокации HSL, присутствующего в цитозоле, к жировой капле (рис.3) наглядно свидетельствует о нарушении внутриклеточного процесса активации липолиза в адипоцитах крыс HP. Широко признано, что действие липолитических гормонов опосредуется так называемым каскадом цАМФ. Гормоны активируют аденилатциклазу, тем самым увеличивая образование цАМФ. Циклический АМФ затем способствует липолитической активности путем активации цАМФ-зависимой протеинкиназы, которая фосфорилирует HSL, что приводит к гидролизу хранящихся триацилглицеринов [обзор в (33)]. Согласно этой точке зрения, повышение каталитической активности фермента, вызванное его фосфорилированием, необходимо для активации липолиза.Однако недавние данные показывают, что процесс активации липолиза более сложен. Было показано, что фосфорилирование HSL in vitro вызывает небольшое (~ 2 раза) увеличение активности против эмульгированных субстратов по сравнению с очень большим (~ 50 раз) увеличением гидролиза триацилглицерина, вызванного стимуляцией интактных адипоцитов (34). Дальнейшие исследования показали, что это несоответствие частично связано с индуцированной стимуляцией миграцией HSL к липидной капле (35) и изменениями на поверхности капли, что обеспечивает доступ липазы к ее субстрату (34).Было показано, что в этом процессе участвует белок перилипин А, на что указывает открытие, что он может защищать нейтральные липиды в каплях от гидролиза. Была выдвинута гипотеза, что при фосфорилировании перилипин A открывает доступ к липидной капле, тем самым обеспечивая взаимодействие HSL с его субстратами (34). Недавние исследования показали, что липолитические агенты, включая катехоламины, цАМФ и FSK, активируют липолиз, не влияя на концентрацию или активность HSL, но вызывая перемещение HSL из цитозоля в жировую каплю (36).Таким образом, критическим событием липолитической активации адипоцитов, по-видимому, является не повышение каталитической активности HSL, а скорее перемещение фермента к его субстрату на поверхности липидных капель. Эта точка зрения подтверждается подтверждением в настоящем исследовании нарушения процесса транслокации в физиологической ситуации, в которой липолиз адипоцитов был снижен.

Ранее мы измерили диаметр адипоцитов у крыс, получавших питание HP, и у контрольных крыс, получавших нормальное питание (19).Несмотря на аналогичное распределение, без существенных различий в минимальных или максимальных значениях, а также в наиболее распространенных (модальных) значениях, рассчитанный средний диаметр был на ~ 16% ниже в адипоцитах крыс, адаптированных к диете HP. Кажется весьма маловероятным, что эта разница в размере способствовала наблюдаемым здесь изменениям липолиза адипоцитов, особенно в ответ на внеклеточные и внутриклеточные агенты. Фактически, единственной причиной повышения возможности такого вклада является существующий консенсус о том, что у крыс (37), но не у людей (38,39), существует прямая корреляция между базальным липолизом и размером адипоцитов.Напротив, связь между липолитической реакцией на внеклеточные агенты является спорной, о прямой (40), обратной (41) или нулевой корреляции (42) не сообщается.

Таким образом, адипоциты крыс, адаптированных к диете HP, имели пониженную скорость липолиза в нестимулированных условиях, что сопровождалось небольшим снижением активности HSL без изменения содержания фермента. При стимуляции изопротеренолом процент фермента, присутствующего в цитозоле, который переместился в жировую каплю, был ниже у крыс, адаптированных к диете HP.Адипоциты крыс HP также имели пониженный ответ на липолитические агенты. Данные предполагают, что основным механизмом, ответственным за сниженный базальный и стимулированный липолиз у крыс, адаптированных к диете HP, является нарушение внутриклеточного процесса активации липолиза с недостаточной транслокацией HSL в жировую каплю.

Мы очень благодарны доктору Аллану Грину за антитело к HSL. Мы признательны Эльзе Апаресиде Филиппин, Неусе Марии Занон Ресано, Карлосу Эдуардо да Силва и Виктору Диасу Гальбану за техническую помощь.

ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1.

Garófalo

,

M.A.R.

,

Kettelhut

,

I. C.

,

Roselino

,

J.E.S.

и

Migliorini

,

R.H.

(

1996

)

Влияние острого холода на скорость обмена норадреналина в белой жировой ткани крыс

.

J. Auton. Nerv. Syst.

60

:

206

208

.2.

Мильорини

,

р.H.

,

Garófalo

,

M.A.R.

и

Kettelhut

,

I.C.

(

1997

)

Повышенная симпатическая активность в белой жировой ткани крыс во время длительного голодания

.

г. J. Physiol.

272

:

R656

R661

. 3.

Burns

,

T. W.

,

Langley

,

P. E.

,

Terry

,

B. E.

,

Bylund

,

D. B.

,

Hoffman

,

B.B.

,

Tharp

,

M D.

,

Lefkowitz

,

RJ

,

Garcia-Sainz

,

JA

и

Fain

,

JN

(

1981 9000 по фармакологической характеристике) рецепторы в адипоцитах человека

.

J. Clin. Расследование.

67

:

467

475

.4.

Mauriège

,

P.

,

De Pergola

,

G.

,

Berlan

,

M.

и

LaFontan

,

M.

(

1988

)

Бета-адренорецепторы жировых клеток человека: липолитические реакции, зависимые от бета-агонистов, и характеристика участков связывания бета-адренорецепторов на мембранах жировых клеток человека с помощью высокоселективных бета1-антагонистов

.

J. Lipid Res.

29

:

587

601

. 5.

LaFontan

,

M.

и

Berlan

,

M.

(

1993

)

Адренергические рецепторы жировых клеток и контроль функции белых и коричневых жировых клеток

.

J. Lipid Res.

34

:

1057

1091

.6.

Bousquet-Melou

,

A.

,

Galitzky

,

J.

,

Carpéné

,

C.

,

LaFontan

,

M.

и

Berlan

,

M. 5 1994

)

Бета-адренергический контроль липолиза в белых жировых клетках приматов: сравнительное исследование с неприматами-млекопитающими

.

г. J. Physiol.

267

:

R115

R123

.7.

Bousquet-Melou

,

A.

,

Galitzky

,

J.

,

LaFontan

,

M.

и

Berlan

,

M.

(

1995

)

Контроль липолиза во внутрибрюшных жировых клетках нечеловеческих приматов: сравнение с людьми

.

J. Lipid Res.

36

:

451

461

.8.

Wilson

,

C.

,

Wilson

,

S.

,

Piercy

,

V.

,

Senitt

,

M. V.

и

Arch

,

J.R.S.

(

1984

)

Липолитический β-адренорецептор крысы: исследования с использованием агонистов новых адренорецепторов

.

евро. J. Pharmacol.

100

:

309

316

.9.

Langin

,

D.

,

Portillo

,

MP

,

Saulnier-Blanche

,

JS

и

LaFontan

,

M.

(

1991

-адренорецепторов) в белых жировых клетках различных видов млекопитающих

.

евро. J. Pharmacol.

199

:

291

301

.10.

Collins

,

S.

,

Daniel

,

K. W.

,

Rohlfs

,

E. M.

,

Ramkumar

,

V.

,

Taylor

,

I.

(

1994

)

Нарушение экспрессии и функциональной активности бета3- и бета1-адренорецепторов в жировой ткани мышей с врожденным ожирением (C57BL / 6J ob / ob)

.

Мол. Эндокринол.

8

:

518

527

.11.

Арка

,

J.R.S.

,

Anisworth

,

AT

,

Cawthorne

,

MA

,

Piercy

,

V.

,

Senitt

,

MV

,

Thody

,

VE

, Wilson

C.

и

Wilson

,

S.

(

1984

)

Атипичные β-адренорецепторы на коричневых адипоцитах в качестве мишени для лекарств от ожирения

.

Природа (Лондон)

309

:

163

165

.12.

Emorine

,

L. J.

,

Marullo

,

S.

,

Briend-Sutren

,

M.-M.

,

Patey

,

G.

,

Tate

,

K.

,

Dalavier-Klutchko

,

C.

и

Strosberg

,

AD

(

1989

)

молекулярная характеристика человека β 3 -адренорецептор

.

Science (Вашингтон, округ Колумбия)

245

:

1118

1121

. 13.

Granneman

,

J. G.

,

Lahners

,

K. N.

и

Chaudhry

,

A.

(

1991

)

Молекулярное клонирование и экспрессия β

5 3

-адренергического рецептора крысы

Мол. Pharmacol.

40

:

895

899

. 14.

Лелиас

,

Дж. М.

,

Кахад

,

М.

,

Rodriguez

,

M.

,

Chalon

,

P.

,

Bonnin

,

J.

,

Dupre

,

I.

,

Delpech

,

B.

id,

,

M.

,

LeFur

,

G.

,

Ferrara

,

P.

и

Caput

,

D.

(

1993

)

Молекулярное клонирование β 3 -адренергических клеток человека кДНК рецептора

.

FEBS Lett.

324

:

127

130

.15.

Ohsaka

,

Y.

,

Murakami

,

T.

,

Yoshida

,

T.

и

Tokumitsu

,

Y.

(

1988

)

сравн. -агонисты адренорецепторов с их соответствующими метаболическими активностями в адипоцитах белых крыс

.

Jpn. J. Pharmacol.

77

:

41

51

.16.

Hollenga

,

C.

,

Haas

,

M.

,

Deinum

,

JT

и

Zaagsma

,

J.

(

1990

)

Расхождения, вызванные липолитической активностью Агонисты β-адренорецепторов в адипоцитах человека и крысы

.

Horm. Метаб. Res.

22

:

17

21

. 17.

ЛаФонтан

,

М.

,

Буске-Мелу

,

А.

,

Galitzky

,

J.

,

Barbe

,

P.

,

Carpene

,

C.

,

Langin

,

D.

,

Berlan

,

M.

,

Valet ,

P.

,

Castan

,

I.

,

Bouloumie, & Saunier-Blanche

,

JS

(

1995

)

Адренергические рецепторы и жировые клетки: дифференциальное рекрутирование физиологическими аминами и гомологичная регуляция

.

Obes. Res.

3

:

507S

514S

. 18.

Kettelhut

,

IC

,

Foss

,

MC

и

Migliorini

,

RH

(

1980

)

Гомеостаз глюкозы у плотоядных животных (кошек) с высоким содержанием белка 9000 животных (кошек) и крыс с высоким содержанием белка .

г. J. Physiol.

239

:

R437

R444

.19.

Kettelhut

,

I. C.

,

Foss

,

M.C.

и

Migliorini

,

R. H.

(

1985

)

Липолиз и антилиполитический эффект инсулина в адипоцитах крыс, адаптированных к высокобелковой диете

.

Метаболизм

34

:

69

73

.20.

Brito

,

MN

,

Brito

,

NA

и

Migliorini

,

RH

(

1992

)

Термогенная способность коричневой жировой ткани снижена у крыс, получавших диету с высоким содержанием белка и углеводов.

.

J. Nutr.

122

:

2081

2086

. 21.

Lonnroth

,

P.

и

Strindberg

,

L.

(

1995

)

Валидация «метода внутреннего эталона» для калибровки катетеров микродиализа in situ

.

Acta Physiol. Сканд.

153

:

375

380

. 22.

Rodbell

,

M.

(

1964

)

Метаболизм изолированных жировых клеток.I- Влияние гормонов на метаболизм и липолиз глюкозы

.

J. Biol. Chem.

239

:

375

380

. 23.

Черник

,

S. S.

(

1968

)

Определение глицерина в ацилглицеринах

.

Methods Enzymol.

14

:

627

630

. 24.

Laemmli

,

U. K.

(

1970

)

Расщепление структурных белков во время сборки головки бактериофага T4

.

Природа (Лондон)

227

:

680

685

. 25.

Зеленый

,

A.

,

Johnson

,

JL

и

Milligan

,

G.

(

1990

)

Понижающее регулирование подтипов Gi путем длительной инкубации адипоцитов с рецептором аденозина A1

.

J. Biol. Chem.

265

:

5206

5210

0,26.

Моримото

,

С.

,

Sumiyoshi

,

M.

,

Kameda

,

K.

,

Tsujita

,

T.

и

Okuda

,

H.

(

1999

)

Взаимосвязь между липолизом и активность липазы в жировых клетках крыс

.

J. Biochem.

125

:

976

981

0,27.

Ninomiya

,

H.

,

Morimoto

,

C.

,

Tsujita

,

T.

,

Sumida

,

M.

и

Okuda

,

H.

(

1990

)

Опосредованная биомодуляторами чувствительность эндогенных липидных капель из адипоцитов крысы к гормоночувствительной липазе

.

Biochem. Med. Метаб. Биол.

43

:

112

127

. 28.

Belfrage

,

P.

и

Vaughan

,

M.

(

1969

)

Простая система разделения жидкость-жидкость для выделения меченой олеиновой кислоты из смесей с глицеридами

.

J. Lipid Res.

10

:

341

344

,29.

Granneman

,

J. G.

&

Lahners

,

K. N.

(

1992

)

Дифференциальная адренергическая регуляция β 1 — и β 3 -адренергических рецепторов к аденилилипсиназам

, изолированным аденилилипидом.

J. Pharmacol. Exp. Ther.

261

:

638

642

. 30.

Germáck

,

р.

,

Starzec

,

A. B.

,

Vassy

,

R.

и

Perret

,

G. Y.

(

1997

)

Экспрессия и функция подтипа β-адренорецепторов в белых адипоцитах крыс

.

руб. J. Pharmacol.

120

:

201

210

. 31.

Carpéné

,

C.

,

Galitzky

,

J.

,

Collon

,

P.

,

Esclapez

,

F.

,

Даузац

,

М.

и

ЛаФонтан

,

М.

(

1993

)

Десенсибилизация бета-1 и бета-2, но не бета-3, адренорецепторные липолитические реакции адипоцитов после длительная инфузия норадреналина

.

J. Pharmacol. Exp. Терапия.

265

:

237

247

. 32.

Кэри

,

Г. Б.

(

1998

)

Механизмы регуляции липолиза адипоцитов

.

Richter

,

E.A.

Kiens

,

B.

Galbo

,

H.

Saltin

,

B.

ред.

Метаболизм скелетных мышц при упражнениях и диабете:

157

170

Plenum Press

New York, NY

. 33.

Лондос

,

C.

,

Brasaemle

,

D. L.

,

Schultz

,

C. J.

,

Adler-Wailes

,

D.C.

,

Levin

,

D. M.

,

Kimmel

,

A. R.

&

Pondinone

,

C. M.

(

1999

)

О контроле липолиза в адипоцитах

.

Ann. N.Y. Acad. Sci.

892

:

155

168

. 34.

Egan

,

J. J.

,

Greenberg

,

A. S.

,

Chang

,

M. K.

,

Wek

,

A. S.

,

Moos

,

M.C.

, Jr &

Londos

,

C.

(

1992

)

Механизм гормон-стимулированного липолиза в адипоцитах: транслокация гормон-чувствительной липазы в каплю хранения липидов

.

Proc. Natl. Акад. Sci. США

89

:

8537

8541

0,35.

Langin

,

D.

,

Lucas

,

S.

и

LaFontan

,

M.

(

2000

)

Липолиз жировых клеток Millenium обнаруживает неожиданные новые следы

.

Horm. Метаб. Res.

32

:

443

452

. 36.

Morimoto

,

C.

,

Kameda

,

K.

,

Tsujita

,

T.

и

Okuda

,

H.

(

2001

)

Связь между липолизом агенты и гормоночувствительная липаза в жировых клетках крыс

.

J. Lipid Res.

42

:

120

127

.37.

Ogundipe

,

O.O.

&

Bray

,

A.

(

1974

)

Влияние диеты и размера жировых клеток на метаболизм, липогенез и липолиз глюкозы у крыс

.

Horm. Метаб. Res.

6

:

351

356

0,38.

Bjorntorp

,

P.

,

Berchtold

,

P.

и

Tibblin

,

G.

(

1971

)

Секреция инсулина в отношении жировой ткани у мужчин

.

Диабет

20

:

65

70

. 39.

Smith

,

U.

(

1970

)

Влияние глюкозы и инсулина на скорость липолиза в человеческих жировых клетках различного размера

.

FEBS Lett.

11

:

8

10

.40.

Zinder

,

O.

и

Shapiro

,

B.

(

1971

)

Влияние размера клеток на адреналин и АКТГ-индуцированное высвобождение жирных кислот из изолированных жировых клеток

.

J. Lipid Res.

12

:

91

95

.41.

Nakano

,

J.

,

Gin

,

AC

и

Eshii

,

T.

(

1971

)

Влияние возраста на норэпинефрин, АКТГ, теофиллин, цитофосфат и дибутрил индуцировал липолиз в изолированных жировых клетках крысы

.

J. Gerontol.

26

:

8

12

.42.

Хартман

,

А.D.

,

Cohen

,

AI

,

Richane

,

CJ

и

Hsu

,

T.

(

1971

)

Липолитический ответ и активность аденилциклазы адипоцитов крысы

в зависимости от размера клетки .

J. Lipid Res.

12

:

498

505

.

Сокращения

  • AR

  • DBcAMP

  • FSK

  • HP

    с высоким содержанием белка, не содержит углеводов

  • HSL

  • 9000 9000 9000 921 NEX 921
  • PIA

    ( R ) — (-) N 6 — (1-метил-2-фенилэтил) аденозин

  • PMSF

    фенилметилсульфонилфторид

    2
  • WAT

    2 9218

    2
  • © 2004 Американское общество диетологии

    Биохимия и патофизиология внутрисосудистого и внутриклеточного липолиза.

    Номер продукта

    Марка

    Описание продукта


    Sigma-Aldrich

    Липаза из поджелудочной железы свиньи, тип II, 100-650 единиц / мг белка (с использованием оливкового масла (30 мин инкубации)), 30-90 единиц / мг белка (с использованием триацетина)

    Sigma-Aldrich

    Липаза из Candida rugosa , тип VII, ≥700 ед. / мг твердого вещества

    Sigma-Aldrich

    Акриловая смола липаза, ≥5000 ед. / г, рекомбинантная, выраженная в Aspergillus niger

    Sigma-Aldrich

    Липаза B Candida antarctica, рекомбинантная из Aspergillus oryzae , порошок, бежевый, ~ 9 Ед / мг

    Sigma-Aldrich

    Липаза из Aspergill , ~ 200 Ед / г

    Sigma-Aldrich

    Липаза из Pseudomonas cepacia , порошок, светло-бежевый, ≥30 Ед / мг

    Sigma-Aldrich

    Липаза из поджелудочной железы свиньи, тип VI-S, ≥20,000 единиц / мг белка, лиофилизировать d порошок

    Sigma-Aldrich

    Липаза из Aspergillus oryzae , раствор, ≥100000 Ед / г

    Sigma-Aldrich

    Липаза из Candida sp., рекомбинантный, экспрессируется в Aspergillus niger

    Sigma-Aldrich

    Липаза из Aspergillus oryzae , ≥20,000 Ед / г

    Sigma-Aldrich

    Липаза, иммобилизованная из Candida beads, слегка Ед / мг

    Sigma-Aldrich

    Липаза из Rhizopus oryzae , порошок (мелкий), ~ 10 Ед / мг

    Sigma-Aldrich

    Липаза из Candida rugosa , лиофилизированный порошок, ≥40,000 единиц / мг белка

    Sigma-Aldrich

    Липаза из Candida antarctica , лиофилизированная, порошок, бежевый, ~ 0.3 Ед / мг

    Sigma-Aldrich

    Липопротеин липаза из Pseudomonas sp., Лиофилизированная, порошок, ≥1200 Ед / мг

    Sigma-Aldrich

    Липаза из Pseudomonas sp., Лиофилизированный тип XIII, лиофилизированный ≥15 единиц / мг твердого вещества

    Sigma-Aldrich

    Липаза A Candida antarctica, рекомбинантная из Aspergillus oryzae , порошок, бежевый, ~ 2 Ед / мг

    Sigma-Aldrich

    Липопротеиновая липаза Burkholderia., лиофилизированный порошок, ≥50,000 единиц / мг твердого вещества

    Sigma-Aldrich

    Липаза из Mucor miehei , лиофилизированный порошок, ≥4000 единиц / мг твердого вещества (с использованием оливкового масла)

    Sigma-Aldrich

    Липопротеин липаза из коровьего молока , суспензия сульфата аммония, ≥2000 единиц / мг белка (BCA)

    Sigma-Aldrich

    Липаза из зародышей пшеницы, тип I, лиофилизированный порошок, 5-15 единиц / мг твердого вещества

    Sigma-Aldrich

    Липаза из Aspergillus oryzae , лиофилизированный, порошок, белый, ~ 50 Ед / мг

    Sigma-Aldrich

    Липаза из Candida rugosa , лиофилизированный, порошок (мелкий), 15-25 Ед / мг

    Sigma-Aldrich

    Липаза из Candida rugosa , порошок, желто-коричневый, ≥2 Ед / мг

    Sigma-Aldrich

    Липаза из Mucor miehei , порошок, слегка коричневый, ~ 1 Ед / мг

    Sigma-Aldrich

    Липаза из Rhizopus niveus , порошок (мелкий), ≥ 1.5 Ед / мг

    Sigma-Aldrich

    Липаза из Mucor javanicus , лиофилизированный порошок, ≥300 единиц / мг твердого вещества (с использованием оливкового масла)

    Ингибирование внутриклеточного липолиза способствует адаптации раковых клеток человека к гипоксии — Mayo Clinic

    @article {b96bab51e5fc4db6a065e1ff82aca322,

    title = «Ингибирование внутриклеточного липолиза способствует адаптации раковых клеток человека к гипоксии»,

    abstract = «Опухолевые ткани хронически подвергаются гипоксии из-за аберрантной сосудистой системы.Накопление липидных капель (ЛК) является признаком гипоксических раковых клеток, однако то, как формируются и функционируют ЛК во время гипоксии, остается малоизученным. Здесь мы сообщаем, что в различных раковых клетках после кислородного голодания активация HIF-1 снижает катаболизм LD, опосредованный липазой триглицеридов жиров (ATGL), ключевым ферментом для внутриклеточного липолиза. Протеомика и функциональные анализы идентифицировали индуцируемый гипоксией ген 2 (HIG2), мишень HIF-1, в качестве нового ингибитора ATGL. Нокаут HIG2 усиливал распад LD и окисление жирных кислот (FA), что приводило к увеличению продукции ROS и апоптозу в гипоксических раковых клетках, а также к нарушению роста ксенотрансплантатов опухоли.Все эти эффекты были отменены совместной абляцией ATGL. Таким образом, ингибируя ATGL, HIG2 действует ниже HIF-1, секвестрируя ЖК в LD вдали от митохондриальных путей для окисления и генерации ROS, тем самым поддерживая выживание раковых клеток при гипоксии. »,

    author =« Xiaodong Zhang and Saarinen, { Алисия М.} и Таро Хитосуги, Чжэнхэ Ван и Лиго Ван и Хо, {Тай Х.} и Цзюнь Лю «,

    note =» Информация о финансировании: Эта работа была поддержана исследовательскими грантами от Национальных институтов здравоохранения (DK089178 и DK109096) к JL и из офиса помощника министра обороны по вопросам здравоохранения (W81XWH-17-1-0546) к Т.Авторские права издателя HH: {\ textcopyright} Моларо и Малик. «,

    год =» 2017 «,

    месяц = ​​декабрь,

    день =» 19 «,

    doi =» 10.7554 / eLife.31132 «,

    language = «English (US)»,

    volume = «6»,

    journal = «eLife»,

    issn = «2050-084X»,

    publisher = «eLife Sciences Publications»,

    }

    Гипоксия, индуцируемый гипоксией ген 2 (HIG2) / HILPDA и внутриклеточный липолиз при раке — Mayo Clinic

    @article {fd5ecadb7ec84b5a98e6ce5e83dbe557,

    title = «Гипоксия, индуцируемый ген 2, гипоксия 2-in-липолиз (HPO2, внутриклеточный HPO2) и внутриклеточный гипоксия-in-in рак «,

    abstract =» Опухолевые ткани хронически подвергаются гипоксии из-за аберрантной сосудистой системы.Гипоксия вызывает метаболические изменения при раке, тем самым способствуя агрессивному злокачественному новообразованию и метастазированию. В то время как предыдущие усилия в основном были сосредоточены на адаптивных ответах в метаболизме глюкозы и глутамина, недавние исследования начали давать важную информацию о гипоксической регуляции липидного метаболического перепрограммирования при раке. Новые данные указывают на накопление липидных капель (LD) как на признак гипоксических раковых клеток. Один из важнейших основных механизмов включает ингибирование опосредованного жировой триглицерид липазой (ATGL) внутриклеточного липолиза небольшим белком, кодируемым индуцируемым гипоксией геном 2 (HIG2), также известным как индуцируемые гипоксией липидные капли (HILPDA).В этом обзоре мы суммируем и обсуждаем недавние ключевые открытия относительно гипоксической регуляции метаболических адаптаций, особенно липолиза при раке. Мы также ставим несколько вопросов и гипотез, касающихся метаболического воздействия липолитической регуляции при раке в условиях гипоксии и во время перехода от гипоксии к реоксигенации. »,

    ключевые слова =« ATGL, жирные кислоты, HIF, HIG2, HILPDA, гипоксия, индуцируемый гипоксией ген 2. , Фактор, индуцируемый гипоксией, Липидная капля, Липолиз, Кислород «,

    author =» Давид Поверо и Джонсон, {Скотт М.} и Цзюнь Лю «,

    note =» Информация о финансировании: Эта публикация была поддержана исследовательским грантом Национального института здравоохранения США, Национальным институтом диабета, болезней органов пищеварения и почек (DK109096, J.L.), постдокторским финансированием D.P. от Национального института здоровья США, Национального института диабета, болезней пищеварительной системы и почек, награды Институциональной национальной исследовательской службы (T32) в области диабета и метаболизма (5T32DK007352-37), а также из авансового финансирования S.M.J. из Фонда медицинского образования и исследований Майо. Эта публикация также была поддержана грантом CTSA номер UL1 TR002377 от Национального центра развития переводческой науки (NCATS). Его содержание является исключительной ответственностью авторов и не обязательно отражает официальную точку зрения NIH. Информация о финансировании: эта публикация была поддержана исследовательским грантом Национального института здоровья США, Национального института диабета, болезней органов пищеварения и почек (DK109096, J.Л.), постдокторское финансирование Д. от Национального института здоровья США, Национального института диабета, болезней органов пищеварения и почек, награды Институциональной национальной исследовательской службы (T32) в области диабета и метаболизма (5T32DK007352-37), а также из средств, предоставленных S.

One thought on “Внутриклеточный липолиз: 16. Внутриклеточный липолиз”

  1. Уведомление: adult sex games free

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.