A P62 plazmid enyhítheti a diéta által kiváltott elhízást és metabolikus diszfunkciókat

Oncotarget, 2017, Vol. 8, (34. sz.), 56030-56040 kutatási cikk

A P62 plazmid enyhítheti az étrend által kiváltott elhízást és anyagcsere-diszfunkciókat. Michael Y. Sherman10, Vladimir L. Gabai2,10 és Alexander M. Shneider2,9,11 1

Oktatási és Tudományos Központ „Biológiai és Orvostudományi Intézet”, Tarasz Sevcsenko Kijevi Nemzeti Egyetem, Kijev, Ukrajna

Curelab Oncology Inc., Dedham, MA, Amerikai Egyesült Államok

Biológiai Tudományok Iskolája, Camerino Egyetem, Camerino, Olaszország

Influenzakutató Intézet, Szentpétervár, Oroszország

Orosz Tudományos Akadémia, Moszkva, Oroszország

Lomonoszov Moszkvai Állami Egyetem, Moszkva, Oroszország

Családegészségügyi és szaporodási problémák kutatóközpontja, Irkutszk, Oroszország

Szövetségi Idegsebészeti Központ, Tyumen, Oroszország

Szecsenov Első Moszkvai Állami Orvostudományi Egyetem, Moszkva, Oroszország

Biokémiai Tanszék, Bostoni Egyetem Orvostudományi Kar, Boston, MA, USA

Molekuláris Biológiai Tanszék, Ariel Egyetem, Ariel, Izrael

Az elhízás gyakran 2-es típusú cukorbetegség (T2D) és társbetegségek (metabolikus szindróma) kialakulásához vezet, amelyek korai fogyatékosságot és halálozást váltanak ki. Számos erőfeszítés ellenére azonban nincs valódi gyógymód az elhízás és más kapcsolódó betegségek ellen. Az elmúlt évek kísérleti és klinikai tanulmányai azt mutatták, hogy az elhízás összefügg a makrofágok felhalmozódásával

Az elhízást a XXI. Század egyik legfontosabb orvosi problémájának tekintik: a WHO adatai (2014) szerint több mint 1,9 milliárd embernek van túlsúlya, és 600 milliót érint az elhízás. Az Egyesült Államokban az elhízás aránya jelenleg 35%, szemben a 80-as évek eleji 15% -kal [1].

1. ábra: A p62 plazmid hatása a gyulladásos citokinekre magas kalóriatartalmú táplálékkal etetett patkányok szérumában. Patkányok táplálkoztak

normál étrendet (kontroll) vagy magas kalóriatartalmú étrendet (Hi-Cal) kezeltünk i.m. p62 plazmiddal hetente 6-szor és szérumaikat a kísérlet kezdete óta a 11. héten gyűjtöttük össze. A bemutatott adatok a +/- SEM átlagot jelentik. (A) A p62 plazmid hatása az interferon-y szintre. # p = 3,84e-05 Hi-Cal vs kontroll, p = 0,00181 Hi-Cal + p62 vs Hi-Cal (B) A p62 plazmid hatása az IL-1β szintekre. # p = 7,34e-05 Hi-Cal vs kontroll, p = 0,00201 Hi-Cal + p62 vs Hi-Cal (C) A p62 plazmid hatása az IL-12 szintekre. # p = 3.58e-07 HCD vs kontroll, p = 0.000309 Hi-Cal + p62 vs Hi-Cal. www.impactjournals.com/oncotarget

(MF) és a zsírszövet krónikus gyulladása (AT), amely befolyásolja metabolikus és szekréciós funkcióit, és kulcsszerepet játszik az elhízással kapcsolatos patológiában [2, 3]. Az MF két fő fenotípusa van: gyulladásgátló, azaz klasszikusan aktivált (M1) és gyulladáscsökkentő, azaz alternatív módon aktivált (M2). A magas kalóriatartalmú étrendben takarmányozott állatokban mind az MF teljes száma nő az AT-ban, mind az M1-MF frakciójának hirtelen növekedése [4]; ennek megfelelően az M1MF dominál az AT-ban is elhízott vagy T2D-s betegeknél [5].

Fontos, hogy az M1-MF eltávolítása megakadályozza a diéta okozta elhízás kialakulását [6, 7]. A krónikus gyulladásnak központi hatása is van, különösen azáltal, hogy befolyásolja a szerotonin szintjét, amelynek az agyban történő felszabadulása az étvágyszabályozás kulcsfontosságú tényezője [8] [9-11]. A központi szerotonin tartalmának csökkenése ilyen körülmények között magasabb élelmiszer-fogyasztáshoz vezethet, az inzulin későbbi szekréciójával, ami inzulinrezisztenciát és elhízást eredményez [11, 12].

2. ábra: A p62 plazmid gyulladáscsökkentő citokinek hatása a magas kalóriatartalmú étrenddel etetett patkányok szérumában. Patkányok etettek standard

diétát (kontroll) vagy magas kalóriatartalmú étrendet (Hi-Cal) kezeltünk i.m. p62 plazmiddal hetente 6-szor és szérumaikat a kísérlet kezdete óta a 11. héten gyűjtöttük össze. A bemutatott adatok a +/- SEM átlagot jelentik. (A) A p62 plazmid hatása az IL-4 szintekre. # p = 0,012 Hi-Cal vs kontroll, Hi-Cal + p62 vs Hi-Cal (B) A p62 plazmid hatása az IL-10 szintekre. # p = 0,012 Hi-Cal + p62 vs Hi-Cal (C) A p62 plazmid hatása a TGFβ szintekre. # p = 0,012 Hi-Cal + p62 vs Hi-Cal. www.impactjournals.com/oncotarget

Nemrégiben kifejlesztettünk egy p62 (SQSTM1) plazmidot (DNS-vakcina), amely rákellenes hatást mutatott ki állatmodellekben [13-15], valamint az I/IIa fázisú klinikai vizsgálatban szilárd daganatos betegeknél [16]. A p62 egy multifunkcionális fehérje, amely részt vesz a szelektív autofágiában, és jelátviteli hubként szolgál több szignál transzdukciós útvonalhoz, köztük az NFkB, TRAF6, MAP kinázokhoz és az NRF2-hez [17] [18, 19] [20] [21]. Az elhízott állatok és emberek különböző szövetei (beleértve az AT-t is) kevesebb p62-t expresszálnak, mint a nem elhízottaknál [22] [23]. Ezenkívül a p62 kiütése az érett elhízáshoz és a glükóz homeosztázis károsodásához vezetett egerekben [24], és a p62 knockout ilyen hatása nyilvánvalóan az ERK megnövekedett aktivitásával járt együtt AT és fibroblasztokban [25]. Megjegyzendő, hogy a p62 kiütése MF-ben elősegítette az IL-1β felhalmozódását, amelyet a gyulladásos aktiváció okozott [26]. Felfedtük, hogy a p62 plazmid, de nem az üres vektor, elnyomja a krónikus gyulladást az egerek petefészek-eltávolítás által kiváltott osteoporosisában [27]. Mivel feltételezhetően a krónikus gyulladás hozzájárul az elhízás kialakulásához, feltételeztük, hogy a p62 plazmid enyhítheti azt, valamint a kapcsolódó szisztémás és agyi anyagcserezavarokat. Itt teszteltük ezt a hipotézist az étrend okozta elhízás patkánymodelljével.

EREDMÉNYEK A p62 plazmid elnyomja a HCD által kiváltott gyulladásos citokineket. Az elhízást krónikus és szisztémás gyulladásos betegségnek tekintik, ahol a tápanyagokkal túlterhelt AT fontos endokrin szerepet játszik az adipokinek termelése révén [2]. Az adipokinek aktiválhatják a veleszületett immunitást és a gyulladásgátló citokinek felszabadulását.

3. ábra: A p62 plazmid hatása a magas kalóriatartalmú táplálékkal etetett patkányok testtömegindexére. Normál étrenddel etetett patkányok (kontroll),

vagy magas kalóriatartalmú étrendet (Hi-Cal) kezeltünk p62 plazmiddal az 1., 2. ábra szerint, és testtömeg-indexüket a kísérlet kezdete óta a 11. héten mértük. # p = 2,82e-06 Hi-Cal vs kontroll; * p = 0,00115 Hi-Cal + p62 vs Hi-Cal. www.impactjournals.com/oncotarget

A p62 plazmid enyhíti a magas kalóriatartalmú étrend okozta elhízást és normalizálja a glükóz homeosztázist

H62-vel kezelt állatokban a gyulladáscsökkentő citokinek száma hozzájárulhat a krónikus gyulladás enyhítéséhez. Így a p62-plazmid enyhítheti az étrend által kiváltott gyulladást mind a gyulladásgátló citokinek termelésének elnyomásával, mind a gyulladásgátló citokinek szintjének növelésével (1., 2. ábra).

A p62 plazmid krónikus gyulladásra gyakorolt hatása alapján arra kerestük a választ, hogy megakadályozhatja-e az elhízás kialakulását és enyhítheti-e az elhízáshoz társuló

4. ábra: A p62 plazmid hatása a glükóz homeosztázisra magas kalóriatartalmú táplálékkal etetett patkányokban. Patkányok etetése szokásos étrenddel

(kontroll) vagy magas kalóriatartalmú étrendet (Hi-Cal) p62 plazmiddal kezeltük az 1. ábra 2. ábráján látható módon. A bemutatott adatok átlagértékek: +/- SEM. (A) p62 plazmid csökkenti a Hi-Cal által indukált glükózszint növekedést. # p = 2,62e-06 Hi-Cal vs kontroll, p = 0,000692 Hi-Cal + p62 vs Hi-Cal (B) p62 plazmid csökkenti a Hi-Cal által kiváltott inzulinszint növekedést. # p = 2,46e-07 Hi-Cal vs kontroll, p = 0,000231 Hi-Cal + p62 vs Hi-Cal (C) p62 plazmid csökkenti a Hi-Cal által indukált HbA1c felhalmozódás növekedését. * p = 3,57e-11 Hi-Cal vs kontroll, p = 2,59e-06 Hi-Cal + p62 vs Hi-Cal. (D) p62 plazmid csökkenti a Hi-Cal által indukált glükóz intoleranciát. Az orális glükóz tolerancia tesztet az Anyagok és módszerek részben leírtak szerint végeztük. A görbe alatti területet (AUC) 30 és 150 perc között az 1. kiegészítő ábra adatai alapján számítottuk ki a következő képlet alapján: AUC30 = 1/2 (Glucose30 + Glucose150) x (150-30). * P