A GABA-stimulált zsírszármazékú őssejtek elnyomják a szubkután zsírgyulladást elhízás esetén

Keresse meg ezt a szerzőt a Google Tudósban
Keresse meg ezt a szerzőt a PubMed oldalon
Keresse meg ezt a szerzőt ezen a webhelyen
Levelezés céljából: [email protected]

Szerkesztette: Mitchell A. Lazar, Pennsylvaniai Egyetem, Philadelphia, Pennsylvania, és jóváhagyta 2019. május 10-én (felülvizsgálatra érkezett 2018. december 28)

Ez a cikk rendelkezik Javítással. Lásd:

Jelentőség

A zsírszövet gyulladása kulcsfontosságú mediátor, amely összekapcsolja az elhízást az anyagcsere szövődményeivel. Elhízás esetén a proinflammatorikus válaszok gyorsan megemelkednek a zsigeri zsírszövetben, míg a szubkután zsírszövetekben a gyulladásos válaszok viszonylag kevésbé szabályozottak. Mindazonáltal az immunsejteken kívüli zsírszövetkomponensek közül a zsírraktár-szelektív gyulladásos válasz modulátorai nem jól ismertek. Itt megmutatjuk, hogy a γ-amino-vajsav (GABA) csökkenti az elhízás okozta zsírszöveti makrofág (ATM) beszivárgást a szubkután inguinalis zsírszövetekben (IAT), a visceralis epididymális zsírszövetben azonban nem. Adataink azt mutatják, hogy az IAT zsírszármazékokból származó őssejtjei reagálnak a GABA-ra, hogy elnyomják az ATM-infiltrációt. Következésképpen a GABA fokozott inzulinhatással bír az elhízott IAT-ban, amely hozzájárulhat az egész test glükóz metabolizmusának szabályozásához.

Absztrakt

Ebben a tanulmányban arra törekedtünk, hogy megértsük azokat a molekuláris mechanizmusokat, amelyek révén a szubkután inguinalis zsírszövet (IAT) kevesebb ATM-et halmoz fel, mint a zsigeri epididymális zsírszövet (EAT) az elhízásban. Az elhízott EAT-ban és az elhízott IAT-ban a differenciális ATM-felhalmozás szabályozásában döntő jelentőségű környezeti és belső tényezők vizsgálatára zsírszövet-transzplantációt hajtottunk végre. Az EAT és az IAT közötti belső különbségek meghatározására transzkriptómanalízist használtunk. Ezenkívül ex vivo és in vivo fluoreszcensen jelölt mononukleáris sejt (MNC) migrációs vizsgálatokat végeztünk annak érdekében, hogy megtudjuk az elhízás zsírraktár-szelektív differenciális ATM-infiltrációjának magyarázatát. Adataink együttesen azt sugallják, hogy az γ-aminovajsav (GABA) válasz fontos tényező az elhízás zsírraktár-szelektív ATM infiltrációjának és proinflammatorikus válaszainak meghatározásában.

Eredmények

Az IAT kevésbé hajlamos az ATM toborzására elhízás esetén.

Az ATM beszivárgás az elhízott IAT-ban alacsonyabb szintű, mint az elhízott EAT. (A) Az IAT és az EAT (CD11b + és F4/80 +) ATM-ek (felső) és (CD11b +, F4/80 + és CD11c +) M1-szerű ATM-ek (alsó) áramlási citometriája a DIO progressziójában. (B és C) A (B) Ki67 + proliferatív és (C) annekdin V + apoptotikus ATM-ek relatív frakcióit IAT-ban és EAT-ban mértük NCD- vagy HFD-vel táplált egerekből. (D) Az in vivo ATM infiltrációs vizsgálat kísérleti stratégiája. A befogadó egereket intravénásán PBS-sel vagy Ds-Red + MNC-vel injektáltuk, amelyeket Ds-Red transzgenikus egerekből izoláltunk. Az egereket 24 órán át pihentettük, és HFD-vel táplált egerekből IAT-ban és EAT-ban elemeztük az ATM-infiltrációt. (E) Ds-Red + ATM-ek (balra) és M1-szerű ATM-ek (jobbra) áramlási citometriája az IAT-ban és az EAT-ban. A hibasávok a kezelési csoportok átlagát ± SE-t jelentik. * P # P ⇓ –32), úgy döntöttünk, hogy ezeket a folyamatokat HFD-vel táplált egerekben teszteljük. A korábbi jelentéseknek (30, 31) megfelelően a Ki67 + proliferatív ATM-ek nagymértékben bővült az elhízott EAT-ban a sovány EAT-hoz képest (1B. Ábra). Másrészről, az annekcin V + elhalt ATM-ek aránya az elhízott EAT-nál szignifikánsan alacsonyabb volt, mint a sovány EAT-nál (1C. Ábra). Az EAT és az IAT között azonban nem volt szignifikáns különbség a proliferatív és elhalt ATM populációkban (1. B és C ábra). Annak felmérésére, hogy az ATM-infiltráció részt vehet-e, exogén Ds-Red + MNC-ket injektáltunk a befogadó HFD-vel táplált egerekbe, és értékeltük az egyes zsírraktárak exogén ATM-infiltrációjának mértékét (1D. Ábra). Amint azt az 1E. Ábra és az SI függelék, az S1 I és J ábra mutatja, a beszivárgott Ds-Red + összes ATM-ek és a Ds-Red + M1-szerű ATM-ek szintje szignifikánsan megemelkedett az EAT-ban HFD-vel táplált egerekből. Ezzel szemben a Ds-Red + ATM-ek és az M1-szerű ATM-ek száma szignifikánsan alacsonyabb volt a HFD-vel táplált egerek IAT-jában. Összességében ezek az adatok azt sugallják, hogy az elhízott IAT kevésbé hajlamos az ATM felhalmozódására az alacsonyabb makrofág-infiltráció, nem pedig az ATM proliferációja vagy apoptózisa miatt.

A zsírszövet belső karakterei meghatározzák a zsírraktár-szelektív ATM-infiltrációt.

A zsírraktár belső karakterei meghatározzák az ATM beszivárgását a DIO-ban. (A) A zsírszövet transzplantációjának illusztrációja. Az elhízott IAT vagy az elhízott EAT minden donor mintáját szubkután vagy zsigeri helyre ültettük át HFD-vel táplált recipiens egerekben. Az egyes csoportokból átültetett donor zsírszövetek nomenklatúráját az ábra alatti táblázat jelzi. (B) A transzplantált donor zsírszövetekben a Ds-Red + ATM infiltráció (bal oldali) és M1-szerű ATM-ek (jobb oldali) mennyiségének összehasonlítása. (C) A befogadó zsírszövetekbe beszivárgott Ds-Red + ATM-ek (balra) és M1-szerű ATM-ek (jobbra) összehasonlítása. A hibasávok a kezelési csoportok átlagát ± SE-t jelentik. n.s., nem jelentős. n = 3 minden kísérleti csoportra.

A GABA jelzése eltér az EAT és az IAT között.

A GABA-stimulált zsírszármazékokból származó őssejtek csökkentik az ATM-infiltrációt elhízott IAT-ban.

Ebben a munkában az IAT-ADSC-ket és az EAT-ADSC-ket izoláltuk ugyanazokkal az adipogén prekurzor felületi markerekkel, beleértve a CD31-, CD34 + és Sca-1 + -okat. Mindazonáltal a GABA-val kapcsolatos génexpresszió szintje és a GABAB-receptor-válasz mértéke javult az IAT-ADSC-kben, összehasonlítva az EAT-ADSC-kkel az ATM-infiltráció szabályozásában. Ezek az adatok arra utalnak, hogy az IAT-ADSC-k és az EAT-ADSC-k önmagukban lényegesen eltérő tulajdonságokkal rendelkeznek, ami összhangban állna a zsírszövet-transzplantációs kísérlet eredményeivel. Nemrégiben beszámoltak arról, hogy az EAT és az IAT ADSC-i nemcsak jelzőgén-expresszióban, hanem karakterükben is különböznek egymástól (46, 59). Elhízás esetén a fibrotikus ADSC-k az EAT-ban nagyobb mennyiségben fordulnak elő, mint az IAT-ban (60, 61). Ezenkívül ezek a fibrotikus ADSC-k erősen expresszálják a CD9 felületi markert (60). Ezek a jelentések némileg összhangban vannak azzal a megállapításunkkal, hogy az EAT és az IAT ADSC-i nemcsak jellemzőikben, hanem fejlődési eredetükben is eltérhetnek. Ezt az elképzelést támasztják alá azok a korábbi megállapítások is, amelyek szerint az IAT és az EAT különböző sejtvonalakból származik (62, 63). Ezért fontos meghatározni azokat a tényezőket, amelyek meghatározzák az IAT-ADSC és az EAT-ADSC közötti különbségeket a zsírraktár-szelektív gyulladásos válaszok szabályozásában.

Összefoglalva, ez a tanulmány fontos támpontot nyújt a GABA perifériás szerepének megértéséhez a zsírraktár-szelektív gyulladásos válaszok és az energiacsere szabályozásában az elhízásban. Adataink azt sugallják, hogy két fehér zsírraktárnak, a szubkután és a zsigeri zsírszöveteknek vannak olyan belső tényezői, amelyek az ATM infiltráció zsírraktár-szelektív szabályozásához vezetnek, ami végül az elhízás differenciális inzulinérzékenységét eredményezi. Az IAT-ADSC-ket potenciálisan fő sejttípusként azonosítottuk a zsírraktár-szelektív GABA-válasz közvetítésében az elhízás alacsonyabb ATM-infiltrációjára (SI függelék, S9. Ábra). Adataink együttvéve azt sugallják, hogy a zsírszövetben a GABA aktivitás modulálása vonzó megközelítés lenne az elhízás okozta anyagcserezavarok kezelésében.

Anyagok és metódusok

Állatok.

A hathetes C57BL6/J hím és nőstény egereket, valamint a C57BLKS/J-Lepr db/Lepr db (db/db) hím egereket a Central Lab Animal Inc.-től vásároltuk. A Ds-Red + transzgenikus egereket nagyvonalúan Gou Young Koh (KAIST, Daejeon, Dél-Korea). Az egereket telepketrecekben helyezték el 12 órás fény/12 óra sötét ciklusok alatt, szabad hozzáféréssel az élelemhez és a vízhez. 8 hetes korban a hím egereket 60% kkal zsírtartalmú HFD-vel etették (Kutatási étrend), szabad hozzáféréssel az ivóvízhez. Az összes kísérletet a Szöuli Nemzeti Egyetemi Intézményi Állattenyésztési és Felhasználási Bizottság hagyta jóvá.

Emberi minták.

Az emberi zsírszövet mintákat a Szaúd-Arábiai Rijád King Saud Egyetem Orvostudományi Főiskolájának Orvostudományi Főiskolájának Elhízáskutató Központjából nyertük. A protokollt a King Saudi Egyetem Orvostudományi Főiskolájának Etikai Bizottsága (jóváhagyási kód: 07–602) hagyta jóvá a Helsinki Nyilatkozattal összhangban. A vizsgálatba való beiratkozás előtt minden résztvevőtől írásos beleegyező nyilatkozatot kaptak.

Monocita migrációs assay.

A monocita vándorlást a korábban leírtak szerint vizsgáltuk (64). Röviden, a vérből származó THP-1 monocitákat vagy egér monocitákat előzetesen 2 μM Cell Tracker-CMPTX-rel (C34552; Thermo Fisher Scientific) festettük 37 ° C-on 1 órán át, majd PBS-sel mostuk. Az egyes mintákból származó CM-t a 8 μm pórusméretű Transwell-betét alsó rétegébe töltöttük (CLS3428; Sigma-Aldrich). Mindegyik mintacsoportban 3 × 105 THP-1 sejtet töltöttünk a Transwell inzert felső rétegének felső felületére. 12 vagy 48 órás inkubálás után a felső réteget eltávolítottuk. Ezután a kemotaktikus sejteket Hoechst festékkel (H3570; Thermo Fisher Scientific) festettük 30 percig. A festék mosással történő eltávolítása után 10% FBS magas glükózszintű DMEM-et adtunk hozzá, és a lemezeket LSM700 konfokális mikroszkóp alatt figyeltük meg. Randomizált mikroszkóp képeken a Cell-Tracker (piros) és a Hoechst (kék) pozitív sejteket számlálták és számszerűsítették.

Köszönetnyilvánítás

Ezt a munkát a Nemzeti Kreatív Kutatási Kezdeményezés Program (2013-003395), valamint a Tudományos, Információs és Kommunikációs Technológiai (ICT) és a Jövőtervezési Minisztérium (MSIP) támogatta. I.H. támogatta a BK21 program és a Szöuli Ösztöndíj Alapítvány által finanszírozott Hi Seoul Science (Humanities) ösztöndíj. A vizsgálat egy részét a Massachusettsi Egyetem Orvostudományi Karának Országos Egér Metabolikus Fenotipizáló Központjában hajtották végre, amelyet az 5U2C-DK093000 Nemzeti Egészségügyi Intézet finanszírozott (J.K.K. részére).

Lábjegyzetek

↵ 1 Kinek lehet címezni a levelezést. E-mail: jaebkimsnu.ac.kr .

A szerző közreműködései: I.H., S.S.C., J.K.K. és J.B.K. tervezett kutatás; I.H., K.C.S., J.I.K., Y.J., J.P., Y.G.J., S. Ka, S.S. és H.L.N. végzett kutatás; A.A.A. új reagensekkel/analitikai eszközökkel járult hozzá; I. H., K. J., S. Kim és J. B. K. elemzett adatok; és I.H., Y.J.P. és J.B.K. írta a lap.

A szerzők nem jelentenek összeférhetetlenséget.