Biomarcatori ai rumenirii țesutului adipos alb și reglarea lor în timpul exercițiului și
Asif Nakhuda, Andrea R Josse, Valentina Gburcik, Hannah Crossland, Frederic Raymond, Sylviane Metairon, Liam Good, Philip J Atherton, Stuart M Phillips, James A Timmons, Biomarkeri de rumenire a țesutului adipos alb și reglarea lor în timpul exercițiului și regimului alimentar pierderea în greutate indusă, The American Journal of Clinical Nutrition, volumul 104, numărul 3, septembrie 2016, paginile 557-565, https://doi.org/10.3945/ajcn.116.132563
ABSTRACT
Fundal: Există o ipoteză prin care un echilibru energetic negativ indus de efort sau dietetic reduce masa țesutului adipos alb subcutane uman (scWAT) prin formarea celulelor adipocite (brite) asemănătoare maro. Cu toate acestea, validitatea biomarkerilor de formare a britei nu a fost evaluată în mod robust la om, iar datele clinice care leagă formarea britei și pierderea în greutate sunt rare.
Obiective: Am folosit rosiglitazonă și adipocite primare pentru a evalua cu strictețe un set de biomarkeri pentru formarea brite și am determinat dacă expresia genelor biomarkerului în scWAT ar putea explica schimbarea compoziției corpului ca răspuns la antrenamentele de exercițiu combinate cu restricția calorică la femeile obeze și supraponderale (n = 79).
Proiecta: Expresia genică a fost derivată din microarrays ADN exon și preadipocite de la șoareci rezistenți la obezitate și sensibili tratați cu rosiglitazonă pentru a genera biomarkeri candidi brite dintr-un microarray. Acești biomarkeri au fost evaluați în raport cu datele derivate din ARN scWAT de la femei obeze și supraponderale înainte și după exerciții supravegheate 5 zile/săptămână pentru 16 săptămâni combinate cu restricție modestă de calorii (∼0,84 MJ/zi).
Rezultate: Patruzeci la sută dintre biomarkerii genelor brite utilizate în mod obișnuit au prezentat un reglaj specific exonului sau tulpina. Niciun biomarker nu a fost pozitiv legat de pierderea în greutate la scWAT uman. O scădere mai mare în greutate a fost asociată semnificativ cu o exprimare mai mică a decuplării proteinei 1 (P = 0,006, R 2 = 0,09). Într-o analiză globală de urmărire, au existat 161 de gene care au covari cu pierderea în greutate, care au fost asociate cu o activitate mai mare a proteinei de legare CCAAT/amplificator α (z = 2,0, P = 6,6 × 10 −7), a receptorului ficatului X α/β agonism (z = 2.1, P = 2.8 × 10 −7) și inhibarea semnalizării asemănătoare leptinei (z = −2.6, P = 3.9 × 10 −5).
Concluzie: Identificăm un subgrup de biomarkeri de ARN robust pentru formarea brite și arată că pierderea în greutate mediată de restricția caloriilor la femei remodelează în mod dinamic scWAT pentru a lua un fenotip de adipocit mai alb decât mai mult brun.
Vezi editorialul corespunzător la pagina 545 .
INTRODUCERE
METODE
Datele experimentului asupra țesutului uman și ADN-ului
Participanții la studiul nostru uman au fost din studiul nostru publicat anterior „Îmbunătățirea dietei, exercițiului și stilului de viață pentru femei” (18, 19) (clinictrials.gov; NCT00710398), care a fost aprobat de Comitetul de etică al cercetării din Hamilton Health Sciences și conform cu cele mai multe- Declarația recentă a politicii de finanțare a guvernului canadian privind utilizarea subiecților umani în cercetare. Biopsiile au fost obținute de la 85 de subiecți supraponderali înainte și după 16 săptămâni de antrenament cuplat cu o reducere de ~ 20% a necesităților zilnice de energie, din care 79 de subiecți au avut înainte și după măsurători ale compoziției corpului și date cu cipuri genetice (Tabelul suplimentar 1). Rezultatul principal al acestui studiu clinic a fost investigarea efectului diferitelor diete lactate și proteice cu exerciții fizice și a arătat că proteinele mai ridicate, cu lactate bogate, au fost modest benefice compoziției corpului în ceea ce privește creșterea masei slabe și pierderea masei grase . (18, 19). Indiferent de grupul de dietă, în analiza moleculară actuală, grupurile au fost combinate.
Producția de microarray de ADN Exon
Analiza căilor biologice și analiza regulatorului din amonte
analize statistice
Toate statisticile nonmicroarray au fost realizate cu utilizarea software-ului GraphPad Prism (versiunea 6.0; Software GraphPad). Pentru analiza RT-qPCR, s-a efectuat un test U Mann-Whitney cu utilizarea unei valori prag a ciclului de prag între grupul martor și grupul rosiglitazonă. Pentru analiza murină, s-a efectuat un test t nepereche cu utilizarea valorilor de expresie liniară din seturi de sonde specifice exonului între grupurile martor și rosiglitazonă. Pentru analiza umană, s-a efectuat un test t asociat valorilor greutății corporale totale, a masei grase și a expresiei liniare din seturile de sonde înainte și după intervenție. Coeficienții de corelație Pearson au fost derivați între schimbarea în greutate și schimbarea expresiei genice cu intervenția.
REZULTATE
Tratamentul cu rosiglitazonă a dus la o expresie substanțială diferențiată a genelor (Lista suplimentară 1). În adipocitele albe derivate din C57BL/6, tratamentul cu rosiglitazonă a dus la 1270 și 736 de gene reglate în sus și, respectiv, reglate în jos. În adipocitele Sv/129, 833 și 308 gene au fost reglate în sus și, respectiv, în jos. Validarea RT-qPCR a confirmat modificări similare ale expresiei Fabp4 și Ucp1 în ambele tulpini (Figura 1A) și căile așteptate care sunt asociate cu metabolismul lipidic și oxidarea substratului în ambele tulpini (Figura 1B). O analiză în amonte (Tabelul suplimentar 2) au arătat că atât genele Sv/129, cât și C57BL/6 au fost dominate de o semnătură transcripțională extrem de puternică legată de rosiglitazonă (Sv/129: z = 5,8, P = 1,2 × 10 −23; C57BL/6: z = 6,5, P = 3,7 × 10 −30) care a fost în concordanță cu o semnătură de activare PPARγ (Sv/129: z = 5,7, P = 1,63 × 10 −25; C57BL/6: z = 5,9, P = 4,16 × 10 −29). Această analiză a furnizat validarea experimentală robustă a metodei de analiză în amonte pentru utilizarea ulterioară cu datele clinice umane.
Caracterizarea biologiei răspunsului ROSI între șoarecii Sv/129 și C57BL/6. (A) Media ± SD RT-qPCR - modificări de expresie derivate ale markerului adipogenezei Fabp4 și ale markerului de termogeneză Ucp1; ambele gene au fost măsurate în adipocite albe inghinale provenite de la șoareci Sv/129 sau C57BL/6, care au fost tratați cu sau fără ROSI și au rezultat în următoarele 4 grupuri: Sv/129 + ROSI, Sv/129 - ROSI, C57BL/6 + ROSI și C57BL/6 - ROSI. Răspunsul de la ambele tulpini a confirmat inducerea rumenirii și maturarea adipocitelor. Fiecare grup este compus din n = 4. * Semnificația între grupurile de control și grupurile ROSI, P −3). BH, Benjamini-Hochberg - corectat; Fabp4, proteina de legare a acidului gras 4; ROSI, rosiglitazonă; RT-qPCR, transcriptază inversă - reacție în lanț cantitativă a polimerazei; Ucp1, proteina de decuplare 1.