Efectele obezității asupra relației expresiei mARN-ului leptinei și a dimensiunii adipocitelor din punct de vedere anatomic
Abstract
leptina, un hormon produs predominant în adipocite, are efecte profunde asupra consumului de alimente, consumului de energie și metabolismului (1, 7, 22, 36, 52, 54, 66). Concentrațiile plasmatice de leptină sunt corelate pozitiv cu diferiți indici de grăsime, cum ar fi masa totală de grăsime corporală, procentul de grăsime corporală și indicele de masă corporală, atât la oameni, cât și la rozătoare (10, 17, 32, 44, 51), sugerând că leptina poate funcționa ca semnal umoral al masei grase ca parte a unui mecanism de reglare a echilibrului energetic (29, 53).
Expresia ARNm de leptină și secreția de proteine sunt reglate de mulți factori, inclusiv insulină, glucocorticoizi, catecolamine și TNF-α (6, 47, 48, 55, 61). Postul suprimă în mod acut expresia genei leptinei, iar hrănirea restabilește expresia mARN-ului leptinei la niveluri care nu postesc în 4-7 ore (5, 41, 48). Efectele postului și hrănirii asupra nivelurilor de ARNm ale leptinei sunt parțial mediate de concentrația circulantă a insulinei și de efectele insulinei asupra metabolismului adipocitelor (38, 48). Am arătat anterior că nivelurile de ARNm de leptină și ratele de secreție de proteine sunt puternic corelate între ele și cu volumul adipocitelor în depozitele de grăsime inghinale, perigonadale și retroperitoneale ale șoarecilor tineri slabi în starea postabsorptivă (C57BL/6J masculin de 10 săptămâni ). Pante ale liniilor de regresie care leagă nivelul mARN de leptină tisulară cu volumul mediu de adipocite sunt ușor mai mari în perigonadal decât în depozitele de grăsime inghinale și retroperitoneale, iar volumul adipocitelor reprezintă 64% din variația nivelurilor de mARN de leptină tisulară la acești șoareci ( 65). Aceste rezultate oferă o bază mecanicistă pentru rolul fiziologic al leptinei ca semnal umoral al masei grase.
Deși concentrațiile plasmatice de leptină sunt în general mai mari la obezii decât la oamenii slabi, concentrațiile plasmatice de leptină pe unitate de masă grasă par să fie mai împrăștiate și posibil mai mici, la oamenii mai în vârstă și obezi comparativ cu subiecții cu greutate normală, 50, 51). Mecanismul care stă la baza variației concentrației plasmatice de leptină pe unitate de masă grasă la oamenii obezi nu este clar. Concentrațiile plasmatice de leptină sunt, de asemenea, mai mari la obezi decât la șoareci slabi (17, 31). Cu toate acestea, relația precisă dintre expresia genei leptinei și mărimea adipocitelor în depozitele de grăsime anatomice distincte la șoareci obezi sau oameni nu este clară. Studiile sugerează că concentrația plasmatică de leptină pe unitate de masă grasă este un parametru important pentru homeostazia energetică la om și la rozătoare (4, 9, 42, 56, 57, 62, 63). Concentrațiile scăzute de leptină plasmatică pe unitate de masă grasă sunt asociate cu rate crescute de obezitate la indienii Pima și adipozități crescute la Grozav ob/+ șoareci (9, 42), în timp ce concentrațiile plasmatice ridicate de leptină pe unitate de masă grasă sunt asociate cu un fenotip slab și rezistență la obezitate indusă de dietă în mai multe modele de șoareci (4, 56, 57, 62, 63).
În acest raport, am examinat în mod sistematic relațiile dintre nivelul ARNm leptinei și volumul adipocitelor în depozite de grăsime anatomice distincte în patru modele de obezitate de la șoareci și am comparat rezultatele cu cele ale șoarecilor tineri slabi. Întrebările specifice pe care le-am pus sunt următoarele. 1) Nivelurile de ARNm de leptină pe unitate de volum de adipocite sunt similare între depozitele de grăsime anatomice distincte la șoareci obezi și similare cu cele ale șoarecilor tineri slabi? 2) Corelația pozitivă dintre nivelul ARNm de leptină și volumul adipocitelor se extinde de la adipocite mici la hipertrofice la șoareci obezi?
Colectarea probelor de animale și țesut adipos.
Izolarea și fracționarea mărimii adipocitelor.
Adipocitele au fost izolate prin digestia colagenazei așa cum s-a descris anterior (43). Pentru fracționarea mărimii, adipocitele izolate dintr-un singur strat de grăsime (0,5-1 g) au fost suspendate în 20 ml tampon bicarbonat Krebs-Ringer suplimentat cu 4% BSA și 1 g/l glucoză într-un tub conic de 50 ml și amestecate ușor. Adipocitele au fost apoi lăsate să plutească timp de 90 de secunde, iar celulele din 10 ml de tampon de jos au fost colectate (fracție de dimensiuni mici). Zece mililitri de tampon proaspăt au fost adăugați la adipocitele rămase. Celulele au fost amestecate și lăsate să plutească din nou timp de 30-45 s, și adipocitele din fundul de 10 ml de tampon au fost colectate (fracțiune de dimensiuni medii). În cele din urmă, adipocitele din top 5 ml de tampon au fost colectate după ce adipocitele rămase au fost amestecate din nou în 20 ml tampon și lăsate să plutească timp de 10-15 s (fracție de dimensiuni mari). O porțiune de adipocite din fiecare fracție a fost utilizată pentru a determina volumul celulei, iar celulele rămase au fost utilizate pentru prepararea ARN (vezi mai jos). Un rezultat reprezentativ, distribuțiile de mărime ale celor trei fracții de mărime adipocitelor din tamponul parametric de grăsime al unei femele de 3 luni ob/ob mouse-ul, este prezentat în Fig. 1.
FIG. 1.Graficul cu bare al valorilor medii și SE ale volumului adipocitelor (μg lipidă/celulă)A), nivelurile de ARNm pentru leptină () și TNF-α (C) (ca raporturi la β-actină, unități arbitrare) la țesuturile adipose inghinale (Ing), epididimale (Epi) și retroperitoneale (Ret) de la șoareci masculi C57BL/6J de 10 săptămâni, = 30) (9), bărbat C57BL/6J de 10 săptămâni Grozav ob / Lep ob soareci (ob/ob, n = 10), mascul de 5 luni C57/BL/6J-A y soareci (A y, = 5), șoareci masculi C57BL/6J de 11 luni, = 6), și șoareci C57BL/6J hrăniți cu dietă bogată în grăsimi în vârstă de 8 luni, = 5). Volumele adipocitelor, nivelurile de ARNm de leptină și nivelurile de ARNm de TNF-α au fost semnificativ diferite între modelele animale (