Az adipociták fiziológiai válasza a fogyásra és a fenntartásra

Tartozás Maastrichti Egyetem, Táplálkozási és Toxikológiai Kutatóintézet Maastricht, Humánbiológiai Tanszék, Maastricht, Hollandia

Sanne P. M. Verhoef,
Stefan G. J. A. táborok,
Freek G. Bouwman,
Edwin C. M. Mariman,
Klaas R. Westerterp

Ábrák

Absztrakt

Háttér

Az elhízott egyéneknél a zsírszövetben zajló anyagcsere-folyamatok nem szabályozottak, és a súlycsökkenésre reagálva normalizálódnak vagy megváltoznak a súly visszanyerése mellett.

Célkitűzés

Az adipocita glükóz és zsírsav anyagcserében bekövetkező változások meghatározása az adipocita méret változásához viszonyítva a fogyás és a fenntartás során.

Mód

Huszonnyolc egészséges alany (12 férfi), 20-50 éves kor és BMI 28-35 kg/m 2, nagyon alacsony energiatartalmú étrendet követett 2 hónapig, majd 10 hónapos testsúly-fenntartási időszakot követett. A testsúlyt, a testösszetételt (deutérium hígítás és BodPod), a fehérje szintet (Western blot) és az adipocita méretét értékeltük a fogyás előtt és után, valamint a 10 hónapos követés után.

Eredmények

10% -os súlycsökkenés az adipocita méretének 16% -os csökkenését eredményezte. A glikolízis markerje csökkent (AldoC) a fogyás során az adipocita zsugorodásával összefüggésben, és csökkent maradt a nyomon követés során a testsúly fenntartásával összefüggésben. A zsírsav transzport markerje növekedett (FABP4) a fogyás során, és emelkedett maradt a követés során. A mitokondriális béta-oxidáció (HADHsc) és a lipolízis (ATGL) markerei csak a 10 hónapos követés után emelkedtek. A súlycsökkenés során a HADHsc és az ATGL koordináltan szabályozódott, amely a követés során gyengült a HADHsc expresszió adipocita méretével kapcsolatos változások miatt. Az AldoC volt a fő nevezője az adipocita méretének és testtömegének, míg a súlyvesztés során bekövetkezett ATGL-változások hozzájárultak a testtömeghez a követés során. Az ATGL és a HADHsc szabályozása negatív energiamérleg hiányában következett be, amelyet adipocita zsugorodás vagy jelzett preadipocita differenciálódás váltott ki.

Következtetés

Az adipocita glükóz és a zsírsav metabolizmusának markerei megváltoznak a súlycsökkenésre reagálva, a normalizálódásnak megfelelően a szabályozatlan elhízott állapottól a jobb anyagcsere állapotig.

Próba regisztráció

Idézet: Verhoef SPM, Camps SGJA, Bouwman FG, Mariman ECM, Westerterp KR (2013) Az adipociták fiziológiai válasza a fogyásra és a fenntartásra. PLoS ONE 8 (3): e58011. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0058011

Szerkesztő: Susanne Breuer Votruba, NIDDK/NIH, Amerikai Egyesült Államok

Fogadott: 2012. október 8 .; Elfogadott: 2013. január 30 .; Közzétett: 2013. március 7

Finanszírozás: Ezt a munkát a NUTRIM támogatta (http://www.nutrim.unimaas.nl/). A finanszírozóknak nem volt szerepük a tanulmányok tervezésében, adatgyűjtésben és elemzésben, a közzétételre vonatkozó döntésben vagy a kézirat elkészítésében.

Versenyző érdeklődési körök: A szerzők kijelentették, hogy nincsenek versengő érdekek.

Bevezetés

A zsírszövet egy fő energiatároló szövet, és ennek a szerepnek az ellátásához az adipocitáknak gyorsan reagálniuk kell a tápanyaghiány és az anyagcsere-szabályozás által okozott túlzott változásokra. Számos tanulmány talált bizonyítékot a metabolikus folyamatok bevonására az elhízás kialakulásában, mint például elhízott emberek csökkent zsíroxidációja [1] - [3]. De az adipocita belsejében is ezek az anyagcsere folyamatok összekapcsolódnak az elhízással. Walewski és mtsai. kimutatta, hogy a hosszú láncú zsírsavak fokozott felvétele és csökkent metabolizmusa hozzájárul e hosszú láncú zsírsavak felhalmozódásához az elhízott zsírsejtekben [4]. Ezenkívül az elhízott alanyok zsírszöveteinek károsodott hormonérzékeny lipáz fehérje expressziója az elhízás csökkent lipolízisére utal [5]. A súlycsökkenéssel kapcsolatos vizsgálatok azt mutatják, hogy a kalória-korlátozás megváltoztatja a zsírszövetben a lipid-, szénhidrát- és energia-anyagcserében részt vevő gének és a zsírszövet növekedését szabályozó fehérjék expresszióját [7]. Az endokannabinoid rendszer elhízott állapotban a zsírszövetben szabályozatlan, de súlycsökkenés után normalizálódik [8].

A súlycsökkenés sikeres megtartása, amelyet „a testtömeg legalább 10% -os szándékos veszteségének legalább egy évig történő visszatartása” -ként [9] nehéz megadni, és csak az esetek körülbelül 20% -ában érhető el [10]. A súlycsökkenésre adott biológiai válasz a súlyosságra való hajlam visszaszerzését idézi elő MacLean és mtsai. [11]. Ez a válasz egy olyan energiahézag-hálózat, amely elősegíti a visszanyerést és az élettani változásokat, amelyek ellenállást jelentenek a további fogyás iránt, amint Mariman összefoglalta [12]. Kevés tanulmány értékelte a testsúlycsökkentés fenntartásának a szubkután zsírszövetben való génexpresszióra gyakorolt hatását [13] - [15]. Az olyan folyamatokban részt vevő gének, mint a zsírsav-anyagcsere, a citromsav-ciklus, az oxidatív foszforiláció és az apoptózis, az ezt követő súlycsökkenés és fenntartás során eltérő módon fejeződtek ki [13] - [15]. Mutch és mtsai. kimutatta, hogy ezeknek a géneknek a súlycsökkenéssel történő szabályozása különbözött a testsúly-fenntartók és a súly-visszaszerzők között, ami a rövid távú sikeres testsúly fenntartásának előrejelzését javasolta [15].

Célunk az volt, hogy meghatározzuk az adipocita glükóz- és zsírsav-anyagcsere markereinek változását a fogyás és a fenntartás során a fehérjeszintek mérésével egy 8 hetes, nagyon alacsony energiatartalmú étrend előtt és után, valamint egy 10 hónapos utánkövetés után, annak kiderítése érdekében, hogy ezek a változások összefüggenek az adipocita méretével, és összhangban vannak a súly visszanyerésével vagy fenntartásával.

Mód

Etikai nyilatkozat

Valamennyi eljárást az alanyok megfelelő megértésével és írásos beleegyezésével hajtották végre. A vizsgálatot a Helsinki Nyilatkozatban lefektetett iránymutatások szerint végezték, és az Emberi Kutatás Központi Bizottsága és a Maastrichti Egyetem Orvosi Etikai Bizottsága jóváhagyta. A vizsgálatot a ClinicalTrials.gov webhelyen regisztrálták (regisztrációs szám: NCT01015508). A jelen tanulmányban itt leírt protokoll eltér a Maastrichti Egyetem Orvosi Etikai Bizottsága által jóváhagyott vizsgálati protokolltól (az adipocita méretét eltérően határozzák meg, és a fehérje szintméréseket nem írják le kifejezetten), mivel csak a jóváhagyott vizsgálati protokoll egy részét tartalmazza. Ennek a tárgyalásnak a protokollja és a támogató CONSORT ellenőrzőlista elérhető kiegészítő információként; lásd az S1 ellenőrzőlistát és az S1 protokollt.

Tárgyak

Antropometria

A magasságot a szűréskor 0,1 cm pontossággal mértük falra szerelt sztadiométerrel (220-as modell; Seca, Hamburg, Németország). A testtömeget fehérnemű alanyokkal mértük egy éjszakai böjt után, a BodPod® kalibrált skálájával. A testtömeg-indexet (BMI) a testtömeg és a négyzetmagasság (kg/m 2) elosztásával számítottuk. A zsíreloszlást úgy értékeltük, hogy megmérettük a derék kerületét a borda és az ileac címer közötti legkisebb kerülés helyén, az alanyok álló helyzetben. A csípő kerületét a derék és a comb közötti legnagyobb kerület helyén mértük.

A testösszetételt a BodPod® (Life measuring, Concord, CA, USA) testtömegéből [16] és a deutérium hígítási technikájának teljes testvízéből (TBW) [17] számoltuk, Siri három rekeszes modelljével [18]. A deutérium izotóp (2 H2O) hígítása a teljes testvíz mértéke. Az alanyok szorosan illeszkedő fürdőruhát és úszósapkát viseltek a BodPod® térfogatmérése során, és a teszt előtt legalább 1 órával nem végeztek testmozgást.

Vérparaméterek

Az alvadásból vett vérmintákat vettük és EDTA-t tartalmazó csövekben gyűjtöttük össze az alvadás megakadályozása érdekében. A plazmát centrifugálással nyertük és -80 ° C-on tároltuk a további elemzésig. A leptin, inzulin és adiponektin koncentrációt humán RIA készlet alkalmazásával mértük (Millipore, St Charles, MO, USA, Kabi-Pharmacia, Uppsala, Svédország és Millipore, St Charles, MO, USA).

Western blot elemzés

Öt, a glükóz és a zsírsav metabolizmusában szerepet játszó fehérjét választottunk ki és mértük meg a zsírszövetben Western-blottolással. A fruktóz-biszfoszfát-aldoláz C (AldoC) a glikolízis enzimje, és részt vesz a trigliceridek képződésében. A zsírsavat kötő 4-es fehérje (FABP4) a zsírsavak kezelésének indikátora az adipocytában, megkönnyítve a zsírsavak intracelluláris transzportját. A zsírszövet-triglicerid-lipáz (ATGL) és a rövid láncú 3-hidroxi-acil-CoA dehidrogenáz (HADHsc) a lipolízis és a mitokondriális béta-oxidáció sebességkorlátozó enzimjei. Végül a kataláz a peroxiszomális béta-oxidációt képviseli, mert felelős a reakció káros termékének, a hidrogén-peroxid átalakításáért.

A hasi szubkután zsírszövet biopsziát (kb. 1,5 g) tűzsírleszívással állítottuk elő helyi érzéstelenítésben (2% lidokain, Fresenius Kabi BV, Hollandia) egy éjszakai böjt után, a diéta előtt és után. A mintákat steril hideg sóoldatban öblítettük, folyékony nitrogénben lefagyasztottuk és –80 ° C-on tároltuk a fehérje izolálásáig.

A fagyasztott zsírszövetet habarcsban ledaráltuk, és a port 200 µl 8 M karbamidban, 2% CHAPS-ban, 65 mM DTT/100 mg porban oldottuk fel. A homogenizátumot 5 percig vortexeltük, és 30 percig centrifugáltuk 14000 fordulat/perc sebességgel és 10 ° C-on. A zsírszöveti proteomot tartalmazó felülúszót gondosan összegyűjtöttük, és az alikvot részeket -80 ° C-on tároltuk. A fehérjekoncentrációkat Biorad Bradfort-alapú fehérje-esszével határoztuk meg [19].

Adipocita mérete

A biopsziák egy részét steril hideg sóoldattal öblítettük és 4% paraformaldehidben tároltuk. A szöveteket dehidratáltuk és paraffinba ágyazottuk. Az 5 um-os metszeteket levágtuk és hematoxilinnal és eozinnal festettük. A metszeteket 20x-os nagyítással tekintettük meg, és a képeket a Leica Image Manager (IM50) 1.20-as verziójával (Leica Microsystems AG, Svájc) készítettük. Képelemző számítógépes programot (Leica QWin V3) használtunk az adipocita terület (µm 2) és átmérő (µm) meghatározására Chen és Farese módszere alapján [20]. Az eredményeket elemzés céljából közvetlenül egy táblázatkezelő programba (Excel; Microsoft Inc.) töltöttük be. Átmérők 1. ábra: Folyamatábra (CONSORT).

A t0, t2 és t12 alanyok jellemzőit a Asztal 1. Az átlagos testsúlycsökkenés 10 ± 0,6% volt (4–17% tartományban), és ennek a fogyásnak a 82% -a volt a zsírtömeg. Ez az adipocita térfogatának 16 ± 0,1% -os csökkenésével járt. A súlycsökkenést a leptin csökkenése és az inzulinszint csökkenésének tendenciája is kísérte (P = 0,106). A követés során a BMI jelentősen megnőtt, bár nagy volt a különbség. A várakozásoknak megfelelően az alanyok csupán 18% -ának sikerült fenntartania csökkent súlyát, vagy akár tovább is fogyott a 10 hónapos követés során [10]. Az átlagos adipocita térfogat a követés során nem változott szignifikánsan, de az adipocita térfogatának változásai pozitív korrelációban voltak a t0 és t12 közötti testsúly változásával (P = 0,007, r = 0,519).