A zsírszövet gyulladása és a megnövekedett keramidtartalom jellemzi az elhízástól független, magas májzsírtartalmú alanyokat

Absztrakt

CÉLKITŰZÉS- Arra kerestük a választ, hogy az elhízástól függetlenül a zsírszövet gyulladt-e fokozott májzsírban (LFAT) szenvedő egyéneknél.

KUTATÁSI TERVEZÉS ÉS MÓDSZEREK Összesen 20 nem cukorbeteg, egészséges, elhízott nőt osztottak normális és magas LFAT csoportokba az átlagos LFAT-szint alapján (2,3 ± 0,3 vs. 14,4 ± 2,9%). A műtéti szubkután zsírszöveti biopsziákat kvantitatív PCR, immunhisztokémiai és lipidomikai megközelítéssel vizsgálták az inzulinrezisztencia és a gyulladás feltételezett mediátorainak felkutatására. A csoportokat kor és BMI alapján egyeztettük. A magas LFAT csoportban nőtt az inzulin (P = 0,0025) és alacsonyabb a HDL koleszterin (P = 0,02) koncentráció.

EREDMÉNYEK- A CD68 makrofág marker, a kemokinek monocita kemoattraktáns fehérje-1 és a makrofág gyulladásos fehérje-1α, valamint a plazminogén aktivátor inhibitor-1 expressziós szintje szignifikánsan megemelkedett, a peroxiszóma proliferátor-aktivált receptor-γ és az adiponektin expressziós szintje csökkent a magas LFAT csoportban . A CD68 expresszió korrelált a makrofágok és a koronaszerű struktúrák számával (több makrofág fuzionálódott az elhalt adipociták körül). 154 lipidfaj koncentrációja a zsírszövetben számos különbséget tárt fel a csoportok között, a legszembetűnőbb a triacil-glicerinek, különösen a hosszú láncú, és a ceramidok, különösen a Cer (d18: 1/24: 1) (P = 0,01) megnövekedett koncentrációja a magas LFAT csoport. A szfingomyelinázok expressziója Az SMPD1 és az SMPD3 szintén szignifikánsan megnőtt a normál LFAT csoporthoz képest.

KÖVETKEZTETÉSEK A zsírszövet makrofágokba van beszivárogva, és a hosszú láncú triacil-glicerinek és a ceramidok tartalma megnövekszik azoknál az egyéneknél, akiknél megnövekedett az LFAT, szemben az ugyanolyan elhízott, normál LFAT-tartalmú alanyokkal. A keramidok vagy metabolitjaik hozzájárulhatnak a hosszú láncú zsírsavak inzulinrezisztenciára és gyulladásra gyakorolt káros hatásaihoz.

LFAT, májzsír
MCP-1, monocita kemoattraktáns protein-1
MIP-1α, makrofág gyulladásos fehérje-1α
PAI, plazminogén aktivátor inhibitor
PPAR, proliferátor-aktivált receptor
TNF-α, tumor nekrózis faktor-α

A legújabb tanulmányok kimutatták, hogy a zsírmáj inzulinrezisztens és túltermeli a metabolikus szindrómához kapcsolódó kardiovaszkuláris rizikófaktorok számát, ha nem a legtöbbet (1). A máj inzulinrezisztenciája VLDL túltermelést eredményez, ami hipertrigliceridémiához és alacsony HDL-koleszterinszinthez vezet (2). A máj, miután zsíros, túltermeli a fibrinogént, a von Willebrand faktort, a C-reaktív fehérjét (3) és a plazminogén aktivátor gátlót (PAI) -1 (3,4) is. A máj glükóztermelésének inzulingátlással szembeni ellenállása alapvetően és étkezés után hiperglikémiát és hiperinsulinémiát eredményez (1). A hasi elhízás gyakrabban fordul elő zsíros májú egyéneknél, mint azoknál, akiknek nincs, és az intraabdominális zsír korrelál a májzsírral (LFAT) (5,6). A máj zsírtartalma azonban rosszul korrelál a szubkután elhízással (1,5), és az elhízástól függetlenül megjósolja a metabolikus szindrómát (7), a 2-es típusú cukorbetegséget (8,9) és a szív- és érrendszeri betegségeket (10).

Az elhízástól független, az LFAT-tartalmat szabályozó tényezőket nemigen értik. Korábbi tanulmányok kimutatták, hogy az elhízott alanyok zsírszövete gyulladt a nem elhízott alanyokhoz képest (11,12). Ezt a gyulladást a makrofágok számának növekedése és a makrofág markerek, például a CD68 (11,12) expressziója jellemzi. Az inzulinrezisztens gének expressziója és fehérjetermékeik makrofágok helyi termelése a zsírszövetben szintén fokozott az elhízottaknál a nem elhízott alanyokhoz képest (13–16). Ezek és más változások hozzájárulhatnak a fokozott lipolízishez és az adiponektin-hiányhoz, amelyek az inzulinrezisztens alanyok zsírszövetét jellemzik, és növelhetik az LFAT-tartalmat (17). A zsírszövetben a makrofágok felhalmozódásának ingere viszont nem világos. Az elhízott és nem elhízott alanyokat összehasonlító első vizsgálatok azt mutatták, hogy a makrofágok felhalmozódása közvetlenül összefügg a sejtmérettel (11). Nemrégiben Cinti és mtsai. (18) kimutatták, hogy az elhízottaknál a nem elhízott alanyokhoz képest a makrofágok körülveszik az elhalt adipocitákat, és azt javasolták, hogy az adipocita sejtek pusztulása szolgálhat egy stimulusként a makrofágok beszivárgására.

A zsírszövet gyulladásának okaival kapcsolatban két független vizsgálatban korábban kimutattuk, hogy az étrendben a teljes zsír százalékos aránya pozitívan korrelál az LFAT-tartalommal (19,20). Ez megváltoztathatja a zsírszövet zsírsavösszetételét (21). Az ultrateljesítményű folyadékkromatográfia legújabb eredményei, a tömegspektrometriás módszerrel és az adatfeldolgozással kombinálva, lehetővé tették több száz lipidfajta strukturális jellemzését és mennyiségi meghatározását percnyi biológiai mintákban (22, 23). Ilyen módszertant eddig nem használtak az emberi zsírszövet tanulmányozására.

Jelen tanulmányunkban azzal indokoltuk, hogy a zsír felhalmozódása megkülönbözteti azokat az elhízott személyeket, akiknél kialakul az inzulinrezisztencia, és azokat, akik nem. Feltételeztük, hogy a zsírszöveti gyulladás fontos-e a máj zsírfelhalmozódása szempontjából, akkor a zsírszövetet gyulladni kell olyan elhízott alanyoknál, akiknek zsírfeleslegük van a májban, összehasonlítva az ugyanolyan elhízott, normális LFAT-tartalmú alanyokkal. Ennek vizsgálatához egy elhízott nők csoportját toboroztuk szűk BMI-tartományokkal, és protonmágneses rezonancia spektroszkópiával, valamint mágneses rezonancia képalkotás (MRI) és egyéb technikák alkalmazásával mértük LFAT-tartalmukat. A nőket az átlagos LFAT-tartalom alapján magas és normális LFAT-tartalommal rendelkező csoportokba osztották. A csoportokat az életkor és a testsúly szempontjából egyeztettük. A szubkután zsírszövet műtéti biopsziáját immunhisztokémiai és génexpressziós vizsgálatokhoz készítettük. A lipidómikus elemzéseket ultrateljesítményű folyadékkromatográfiával és tömegspektrometriás platformmal kombinálva végeztük.

KUTATÁSI TERVEZÉS ÉS MÓDSZEREK

LFAT százalékos és éhomi szérum (fS) inzulin, fS-HDL koleszterin és fS-triglicerid koncentráció normális (□) és magas (▪) LFAT-ban szenvedő nőknél. * P Tekintse meg ezt a táblázatot:

Soron belüli megtekintése
Felugró ablak megtekintése

A vizsgálati alanyok fizikai és biokémiai jellemzői normál és magas LFAT csoportokra osztva

A CD68, CCL2 (MCP-1) és CCL3 (makrofág gyulladásos fehérje [MIP] -1α) és a PAI-1 makrofág markerek szubkután zsírszövetben való expressziója a magas LFAT csoportban szignifikánsan magasabb volt, mint a normál LFAT csoportban (táblázat És 2. ábra). Az MCP-1 fehérje expressziója a zsírszövetben korrelált a génexpresszióval (r = 0,53, P = 0,023). Az adiponektin és a PPAR-y expressziója szignifikánsan alacsonyabb volt a magas LFAT csoportban, mint a normál LFAT csoportban (2. táblázat). A 11βHSD1, az interleukin 6 és a TNF-a expressziója nem különbözött szignifikánsan a csoportok között, bár a magas LFAT csoportban a TNF-α általában növekedett (2. táblázat). Az RPLP0 és a TBP takarítógének expressziója nem különbözött a csoportok között (RPLP0: 1,9 ± 0,3 vs. 2,1 ± 0,2, NS és TBP: 4,0 ± 0,5 és 4,0 ± 0,4, NS, normál vagy magas LFAT csoport esetén, illetőleg). A CD68 makrofág marker expressziója szignifikánsan korrelált az LFAT-tal (r = 0,67, P = 0,0035), de nem a BMI-vel (r = 0,10, NS) (3B és C ábra).

A zsírszövetben a CD68 expresszió és a makrofágok (A) (r = 0,53, P = 0,02), LFAT (B) (r = 0,67, P = 0,0035) és BMI (C) (r = 0,10, NS).

Relatív génexpressziós szintek a szubkután zsírszövetben normál és magas LFAT csoportokban

Adipocita sejtméret.

A szekcionált szövet- és zsírsejtméretben a kollagenáz emésztéssel mért átlagos adipocita keresztmetszeti terület nem különbözött a normál és a magas LFAT csoportok között (2067 ± 109 vs. 2 118 ± 207 önkényes egységek, NS a keresztmetszeti terület és 25,2 ± 0,8 vs. 24,9 ± 1,0 μm zsírsejtméret esetén, NS).

Immunhisztokémia.

A CD68 makrofág marker pozitív festését 20 zsírszöveti biopsziából 19-ben észleltük. A metszetek területére eső makrofágok teljes száma nem különbözött a normál és a magas LFAT csoportok között (22 ± 6 vs. 37 ± 10, NS a normál és a magas LFAT csoportok esetében), de szignifikánsan korrelált a CD68 mRNS expressziójával a zsírszövetben minden alanynál (r = 0,53, P = 0,02) (3A. ábra). Néhány makrofág koronaszerű struktúrába rendeződött (4. ábra) nekrotikus perilipinmentes adipociták körül (5. ábra). A koronaszerű struktúrák száma szakaszonként korrelált a határvonal szignifikanciájával a CD68 mRNS expressziójával (r = 0,44, P = 0,057).

Reprezentatív képek, amelyek egy elhízott nő koronaszerű struktúráit mutatják a szubkután zsírszövetben. A makrofágspecifikus CD68 (A és B) immunhisztokémiai festése barna színű. C és D: Az A és B soros szakaszokat festettük a perilipinre (barna). Valamennyi részt kék színű hematoxilinnal festettük. Méretarány: 20 μm.

Egy elhízott nő szubkután zsírszövetének fénymikroszkópiája perilipinre festve (barna), amelyen korona-szerű struktúrát képező makrofágok (kék) által körülvett elhalt (perilipin-mentes) adipociták láthatók. A kék színű magok (C jelzéssel) pozitívan festődtek a CD68 makrofág-specifikus markerre egy soros szakaszon (nem látható). Nyilak, perilipin-pozitív festés; B nyilak, perilipin-negatív festés; és C nyilak, makrofágok. Méretarány: 20 μm.

A zsírszövet lipidomikája.

A szubkután zsírszövet lipidomikai profilozása. V: A kimutatott ceramid, diacilglicerin és kiválasztott szfingomyelin fajok szintje. * P -/- egereknél az adipocita sejtek mérete jelentősen megnőtt, de a testzsír-tömeg hasonló a vad típusú egerekéhez. Ezekben a HSL -/- egerekben a zsírszövetet makrofágokba infiltrálták, ami azt jelenti, hogy a megnövekedett sejtméret, nem pedig az általános elhízás váltja ki a makrofágok beszivárgását (18). Jelen tanulmányban ugyanolyan elhízott csoportokban nem találtunk különbséget az átlagos zsírsejt-méretben.

A keramidok növekedésének hátterében álló mechanizmusokat illetően több tényező is érintett lehet. Először is, az étrend-kiegészítésről kiderült, hogy növeli a plazma szfingomielin-koncentrációját (28). A szfingolipidek különösen bőségesen fordulnak elő a tejtermékekben, ami arra utal, hogy bevitelük nagyobb volt a magas, mint a normál LFAT csoportban. Ezt az elméletet támasztja alá a lipidomikai elemzés során tett megfigyelés, miszerint a leginkább szabályozott triacil-glicerin fajok páratlan számú összes zsírsavszenet tartalmaznak (6B. Ábra), ami azt jelenti, hogy a páratlan láncú zsírsavak koncentrációja megnőtt. Az ilyen zsírsavak valószínűleg tartalmazzák a kérődzők zsírjára jellemző exogén eredetű zsírsavakat, nevezetesen 15: 0 és 17: 0, amelyek a tejzsírbevitel biológiai markerei (43). Ezek az adatok megegyeznek a korábbi adatokkal, amelyek azt mutatják, hogy a relatív magas zsírfogyasztás korrelál a megnövekedett LFAT-kal mind a 2-es típusú cukorbetegeknél (19), mind az elhízás szempontjából diszponáns monozigóta ikreknél (20), és hogy az LFAT-tartalom magas zsír alacsonyabb zsírtartalmú étrendhez képest (44). Így a keramidok közvetítői lehetnek a magas zsírtartalmú étrend káros anyagcsere-hatásainak.

Összefoglalva, bebizonyítottuk, hogy a zsírszövet makrofágokba van beszivárogva, és hogy a hosszú láncú triacil-glicerinek és a ceramidok tartalma megnövekedett azoknál az egyéneknél, akiknél megnövekedett az LFAT, szemben az ugyanolyan elhízott, normál LFAT-tartalmú alanyokkal. A keramidok közvetíthetik a hosszú láncú zsírsavak káros hatásait, és mind inzulinrezisztenciát, mind gyulladást válthatnak ki, bár a jelen tanulmány nem bizonyítja okát és hatását.