Az adipocita hipertrófia és a hiperplázia egyensúlya hozzájárul a bariatrikus műtét utáni súlycsökkenéshez

Lindsey A. Muir

a Michigan Egyetem Orvostudományi Karának Gyermekgyógyászati és Fertőző Betegségek Tanszéke, Ann Arbor, MI, USA

e Immunológiai Diploma Program, University of Michigan Medical School, Ann Arbor, MI, USA

Nicki A. Baker

b Sebészeti Osztály, University of Michigan Medical School, Ann Arbor, MI, USA

e Immunológiai Diploma Program, University of Michigan Medical School, Ann Arbor, MI, USA

Alexandra R. Washabaugh

b Sebészeti Osztály, University of Michigan Medical School, Ann Arbor, MI, USA

e Immunológiai diploma program, University of Michigan Medical School, Ann Arbor, MI, USA

Christopher K. Neeley

b Sebészeti Osztály, University of Michigan Medical School, Ann Arbor, MI, USA

e Immunológiai diploma program, University of Michigan Medical School, Ann Arbor, MI, USA

Carmen G. Flesher

c Egyetemi kutatási lehetőségek programja, Michigani Egyetem, Ann Arbor, MI, USA

e Immunológiai Diploma Program, University of Michigan Medical School, Ann Arbor, MI, USA

Jennifer B. DelProposto

a Michigan Egyetem Orvostudományi Karának Gyermekgyógyászati és Fertőző Betegségek Tanszéke, Ann Arbor, MI, USA

e Immunológiai Diploma Program, University of Michigan Medical School, Ann Arbor, MI, USA

Lynn M. Geletka

a Michigan Egyetem Orvostudományi Karának Gyermekgyógyászati és Fertőző Betegségek Tanszéke, Ann Arbor, MI, USA

e Immunológiai Diploma Program, University of Michigan Medical School, Ann Arbor, MI, USA

Amir A. Ghaferi

b Sebészeti Osztály, University of Michigan Medical School, Ann Arbor, MI, USA

d Sebészeti Osztály, Ann Arbor Veteran's Administration Hospital, Ann Arbor, MI, USA

e Immunológiai Diploma Program, University of Michigan Medical School, Ann Arbor, MI, USA

Jonathan F. Finks

b Sebészeti Osztály, University of Michigan Medical School, Ann Arbor, MI, USA

e Immunológiai Diploma Program, University of Michigan Medical School, Ann Arbor, MI, USA

Kanakadurga Singer

a Michigan Egyetem Orvostudományi Karának Gyermekgyógyászati és Fertőző Betegségek Tanszéke, Ann Arbor, MI, USA

e Immunológiai diploma program, University of Michigan Medical School, Ann Arbor, MI, USA

Oliver A. Varban

b Sebészeti Osztály, University of Michigan Medical School, Ann Arbor, MI, USA

e Immunológiai Diploma Program, University of Michigan Medical School, Ann Arbor, MI, USA

Carey N. Lumeng

a Michigan Egyetem Orvostudományi Karának Gyermekgyógyászati és Fertőző Betegségek Tanszéke, Ann Arbor, MI, USA

e Immunológiai diploma program, University of Michigan Medical School, Ann Arbor, MI, USA

f Sejt- és molekuláris biológiai diplomás program, University of Michigan Medical School, Ann Arbor, MI, USA

Robert W. O'Rourke

b Sebészeti Osztály, University of Michigan Medical School, Ann Arbor, MI, USA

d Sebészeti Osztály, Ann Arbor Veteran's Administration Hospital, Ann Arbor, MI, USA

e Immunológiai Diploma Program, University of Michigan Medical School, Ann Arbor, MI, USA

ABSZTRAKT

A súlycsökkenési válaszok előrejelzői nincsenek pontosan meghatározva. Feltételeztük, hogy az átalakítással kapcsolatos zsírszöveti fenotípusos jellemzők összefüggenek a bariatrikus műtét súlycsökkenési válaszaival. A bariatrikus műtét során a betegektől gyűjtött zsigeri és szubkután zsírszöveteket áramlási citometriával, immunhisztokémiával és QRTPCR-rel vizsgálták, és az eredmények korreláltak a súlycsökkenés kimenetelével. Az életkor, a férfi nem és a 2-es típusú cukorbetegség diagnózisa kisebb súlycsökkenéssel járt együtt. A cukorbetegek visceralis zsírszövetében nőtt az adipocita mérete és csökkent a preadipocyta gyakorisága. A zsírszövet preadipocita gyakoriságának csökkenésével kevesebb fogyás társult nőknél, de férfiaknál nem. Ezek az adatok arra utalnak, hogy a zsírszövet átalakításának fenotípusos jellemzői előre jelezhetik a választ a súlycsökkentő beavatkozásokra.

Bevezetés

Eredmények

A DM státus, az életkor és a férfi nem korrelál a műtétek által kiváltott kevesebb fogyással

Kilencvenöt alanyot vettek fel. A súlycsökkenéssel járó klinikai jellemzők meghatározásához a betegeket diabéteszes (DM), pre-diabetikus (PRE) és nem diabéteszes (NDM) alcsoportokba osztottuk. Ezek a csoportok szignifikánsan különböztek az életkor, a HbA1c és a komorbiditás prevalenciája tekintetében, de hasonlóak voltak a nem és a műtét előtti BMI tekintetében (1. táblázat). Az életkor, a nem és a műtéthez igazítva a TWL% -a 6 és 12 hónapnál kevesebb volt DM-alanyoknál (1A. Ábra). A műtét után a TWL 6 és 12 hónappal a teljes kohorszban 8–39%, illetve 8–55% között mozgott (1B. Ábra). A lineáris regresszióanalízis inverz összefüggéseket tárt fel a% TWL és a HbA1c, valamint a% TWL és az életkor között (1C. Ábra, D); nem figyeltek meg korrelációt a% TWL és a műtét előtti BMI között (az adatokat nem mutatjuk be). Az életkor, a HbA1c és a működés függvényében a 12 hónapos TWL nagyobb volt a nőknél (1E. Ábra). Nem figyeltek meg különbséget az életkorral korrigált HbA1c-ben a férfiak és a nők között (az adatokat nem közöljük). Ezek az adatok a DM státuszát, életkorát és férfi nemét jelzik a műtétek által kiváltott kevesebb fogyás előrejelzőjeként.

Asztal 1.

n = 95DM (n = 37) PRE (n = 26) NDM (n = 32) p-érték

DEMOGRÁFIA, LABDA ÉRTÉKEK
Nem (F/M, n)	22/15	18/8	26/6	0,146
Életkor (átlag, év)	49	48	38	2)	46	48	46	0,473
HbA1c (átlag,%)	7.2	6.0	5.4	Ábra: 2A, B). Az adipocita mérete és a preadipocyta gyakorisága fordítottan korrelált az VAT-ban és a SAT-ban, ami kölcsönös összefüggésre utal az adipocita hipertrófia és az új adipociták létrehozásának képessége között (2C. Ábra). Az életkorhoz és a nemhez igazodva a preadipocyta-tartalom csökkent, és az adipocyta mérete nőtt az VAT-ban, de nem az SAT-ban DM-ben az NDM-alanyokhoz viszonyítva, és PRE-ben az NDM-alanyokhoz viszonyítva (2D. Ábra, E Nem figyeltek meg nemi különbségeket a preadipocita gyakoriságában az VAT vagy a SAT esetében (2F ábra), de a férfiaknál a VAT hozzáadott érték nagyobb volt, mint a nőknél (2G ábra). A lineáris regresszióból kiderült, hogy a HbA1c közvetlenül korrelál az adipocita méretével és fordítva a preadipocita gyakoriságával az VAT-ban, de nem a SAT-ban. Az adipocita méret és az életkor közvetlen összefüggése megközelítette a VAT szempontjából a jelentőséget, de nem a SAT; a preadipocyták gyakorisága nem korrelált az életkorral egyik depóban sem (2H ábra).

A DM-hez kapcsolódó adipocita hipertrófia természetének további feltárása érdekében arra kerestük a választ, hogy a nagy vagy a kis adipociták alpopulációi aránytalanul korrelálnak-e a DM-vel. Összehasonlítottuk az alanycsoportok közötti adipocita méreteloszlást azáltal, hogy feltérképeztük az adipociták gyakoriságát minden egyes 100 μM 2 méretnövekedésben, az egyes csoportok összes betegére átlagolva (NDM, PRE, DM). Az NDM alanyokhoz viszonyítva a DM és a PRE alanyok csökkent kisebb adipociták (kb. 700–3 300 μM 2) csökkenését mutatták, a nagyobb adipociták növekedésével (kb. 5600–8 700 μM 2) együtt; ezeket a különbségeket az ÁFA-ban figyelték meg, de a SAT-ban nem (2I. ábra). A VAT esetében a PRE átlag, medián, ferdeség és kurtosis értékek az adipocita nagyságú frekvenciaeloszlásokra következetesen az NDM és a DM között voltak. Összehasonlítottuk a csoportok adipocita méretét a 25., a medián és a 75. percentilis között. A DM és a PRE alanyok mérete szignifikánsan megnövekedett az összes percentilisnél az NDM-hez képest, és a 25. percentilisnél a DM adipocita mérete is szignifikánsan magasabb volt, mint a PRE (2J ábra). A SAT esetében nem találtunk különbséget. A frekvenciaeloszlások ezen elemzése kevesebb kis adipocitát és nagyobb DM-áfában nagyobb adipocitákat támogat.

Ezek a megfigyelések együttesen azt sugallják, hogy az adipocita hipertrófia és a preadipocita hiperplázia közötti egyensúlyhiány hozzájárul az elhízás DM patogeneziséhez.

A preadipocyták gyakorisága összefügg a fogyással

A műtétek által kiváltott súlycsökkenés zsírszövet-alapú összefüggései: Korrelációk az adipocita területe (μM 2) és a preadipocita (PA) gyakoriságának (az összes SVF-sejt% -a) minden alanyában% TWL-vel 12 hónapon belül minden alanyban, valamint női és férfi alcsoportokban; A bemutatott p-értékek egyváltozósak (uv), életkorhoz igazítottak (a) és életkor-, HbA1c-, működéshez igazítottak (a, h, o).

Vita

Megfigyeltük, hogy a DM státus, az életkor és a férfi nem negatív előrejelzője a műtétek által kiváltott fogyásnak, összhangban a korábbi adatokkal. 3-5 DM alany idősebb a kohorszunkban, és az életkor és a férfi nem fordított összefüggésben van a HbA1c-től független fogyással, ami arra utal, hogy az életkor és a nem DM-független mechanizmusok révén hozzájárulnak a fogyáshoz.

Bemutatjuk a zsírszövet hipertrófia és a fogyás független DM státusza közötti összefüggéseket is. Az egérkutatások bizonyítják, hogy a nagyon nagy zsírsejtek megváltoztatták a génexpressziót és a fehérjetartalmat, és jobban inzulinrezisztensek, mint a kisebb zsírsejtek. 11,12 Ezenfelül, az itt és a korábban publikált munkáinkban megállapított eredményeinkkel összhangban mások megmutatták, hogy a nagyobb adipociták nagyobb inzulinrezisztenciával járnak az emberben. 7,13,14 Érdekességként azt tapasztaltuk, hogy a DM-ben lévő adipocita hipertrófia a méret alapján befolyásolja az adipocyták specifikus alcsoportjait, a csökkent adipociták száma ~ 700-3300 μM 2 és a megnövekedett adipociták száma ~ 60000 - 8700 μM. 2 Mások kimutatták, hogy az inzulinérzékenység nagyobb javulása összefügg a nagy és nagyon nagy adipocita szubfrakciók csökkenésével a DM-ben szenvedő betegeknél a kalória korlátozás és a testmozgás okozta súlycsökkenés után. 15 Ezek a megfigyelések együttesen felvetik annak az érdekes lehetőségét, hogy az ilyen méretű tartományban lévő sejtek metabolikusan védőek és patogének lehetnek. Ezen hipotézis megerősítéséhez további kutatásokra lesz szükség, amelyek ezen specifikus adipocita szubpopulációkra összpontosítanak.

Megállapításunk a DM és a csökkent preadipocita gyakoriság közötti összefüggésről összhangban áll a korábbi tanulmányokkal (14,16,17), és megerősíti a csoportunk által egy kisebb kohorszban közzétett korábbi adatokat, amelyek a jelen kézirat adatainak részhalmazát képezik. 6 A preadipocita gyakoriságának és a proliferációs képességének csökkenése néhány, 6,14,16-18, de nem mind a 19 vizsgálatban elhízással és metabolikus betegséggel jár. Ezek az ellentmondó irodalmak a beteg heterogenitásából, az emberi preadipocita gyakoriságának széles belső változékonyságából, 19,20 és a preadipocyták mennyiségi meghatározásához használt különböző technikákból származhatnak. Egy tanulmány kimutatta a csökkenést a preadipocytaszám és az áfára korlátozott DM között, 16 hasonlóan eredményeinkhez és összhangban áll a metabolikus betegség és az áfa közötti szoros összefüggéssel. 21

Kohorszunk alulteljesítés alatt áll az összes lehetséges zavaró kezelésére vagy a DM remissziójának tanulmányozására, olyan kérdésekre, amelyek kezelése sokkal nagyobb tanulmányokat igényel. A rendelkezésre álló szövetek korlátai kizárták a SAT-minták nagy számának elemzését. A zsírszövet egyéb funkciói szabályozzák az átalakulást, beleértve a fibrózist, a 22 gyulladást és az anyagcserét, amelyek a jövőbeni kutatások célpontjai. Mindazonáltal adataink alátámasztják azt az elképzelést, hogy az adipocita hipertrófia és a preadipocita hiperplázia közötti egyensúlyhiány hozzájárul a DM patogeneziséhez és a műtétek által kiváltott fogyáshoz. Ezenkívül megállapításaink hangsúlyozzák a nemek közötti különbségek fontosságát ezekben a hatásokban, és a preadipocitákat javasolják a súlycsökkentő beavatkozásokra adott válaszok mechanizmusainak tanulmányozásának célpontjaként.

Betegek, módszerek, anyagok

A zsigeri (VAT, nagyobb omentum) és a szubkután zsírszövetet (SAT, hasfal) összegyűjtöttük a bariatrikus műtéti betegektől, akiket a Michigani Egyetem és az Ann Arbor Veterán Igazgatási Kórház intézményi felülvizsgálati bizottságának jóváhagyásával vettek fel. A hüvelyes gasztrektómia és a gyomor bypass a műtétek 95% -át, illetve 5% -át tette ki. ADA-kritériumok szerint 23 DM-t határoztak meg gyógyszeres kezelést igénylő klinikai diagnózissal és HbA1c> = 6,5; A PRE-alanyoknak nem volt klinikai kórelőzménye a DM-vel, nem volt DM-mel kapcsolatos gyógyszerhasználat, és a HbA1c 5,7–6,4; Az NDM alanyoknál nem volt DM klinikai kórtörténet, nem volt DM-hez kapcsolódó gyógyszeres alkalmazás, és HbA1c 6. Röviden, rögzített hematoxilin-/eozin-festett tárgylemezeket formalin-fixált, paraffinba ágyazott, metszett szövetekből készítettünk Olympus IX-81 fluoreszcens mikroszkópon, több TIFF-szürkeárnyalatos képként rögzítették és ImageJ szoftverrel elemezték. Az egyes sejtek pixelterületeit átlagoltuk minden beteg esetében.

A preadipocyta-tartalmat áramlási citometriával számszerűsítettük a zsírszövetben, és az élő sejtek% -ában fejeztük ki a sztromovaszkuláris sejtfrakcióban (SVF), a leírtak szerint. 6 Röviden, a zsírszövetet II. Típusú kollagenázzal (175 egység/ml PBS/2% BSA, Life Technologies Inc., Carlsbad, Kalifornia, USA) emésztettük 60 percig, 37 ° C-on, centrifugáltuk, és az SVF sejtpelletet elkülönítettük és felhasználtuk. áramlási citometriás elemzéshez. Az SVF sejteket életképes festékkel és antitestekkel festettük, és FACSCanto II áramlási citométerrel elemeztük (Becton-Dickinson Inc., Franklin Lakes, NJ, USA). Az adatokat FlowJo szoftverrel (Tree Star Inc., Ashland, OR, USA) elemeztük, miután a dubletteket és az életképtelen sejteket kizártuk, fluoreszcencia-mínusz egy kontrollokat alkalmazva, előre-szórással/oldalsó szórás kapukkal, amely az összes sejtet magában foglalta, majd a CD45 későbbi elemzésével sejtek. A preadipocytákat CD45-CD34 + CD31- -ként definiáltuk. Antitestek: CD45-FITC, CD31-APC-Cy7, CD34-PERCP-Cy5.5 (Biolegend Inc., San Diego, Kalifornia, USA), nyúlellenes szekunder antitest-PE (Life Technologies, Inc., Carlsbad, CA, USA); CD140a-AlexaFluor 647 (BD Biosciences, Inc., San Jose, Kalifornia, USA).

Egyirányú ANOVA-t alkalmaztak a demográfiai folytonos változók (életkor, BMI, HbA1c, éhomi plazma glükóz) összehasonlítására, és Chi-négyzet tesztet használtak a dichotóm demográfiai változók (nem, metabolikus betegség prevalencia, gyógyszeres alkalmazás) összehasonlítására a DM, PRE, és NDM csoportok (1. táblázat). Többszörös lineáris regressziót használtunk a függő változók (% TWL, adipocita terület, preadipocita gyakoriság) és a független változók (DM státusz, nem, HbA1c) közötti korrelációk meghatározására, miközben a kovariánsokhoz (életkor, HbA1c, nem, működés) igazodtunk (1. ábra, 2C-H). Az egyirányú ANOVA-t Holm-Sidak korrekcióval több összehasonlításhoz alkalmazták az adipocita méret percentilis adatainak összehasonlításához az NDM, PRE és DM csoportok között (2J ábra).