Impactul obezității copilăriei asupra inflamației, frecvenței celulare imune înnăscute și microARN-ului metabolic
Eirin Carolan, Andrew E. Hogan, Michelle Corrigan, Gadintshware Gaotswe, Jean O'Connell, Niamh Foley, Luke A. O'Neill, Declan Cody, Donal O'Shea, The Impact of Childhood Obesity on Inflammation, Innate Immune Cell Frequency, și Metabolic MicroRNA Expression, Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism, Volumul 99, Ediția 3, 1 martie 2014, Pagini E474 - E478, https://doi.org/10.1210/jc.2013-3529
Obezitatea se caracterizează prin inflamație cronică, dereglare imună și alterarea expresiei genelor, asociate cu diabetul zaharat de tip 2 și bolile cardiovasculare. Gradul în care apar aceste modificări în obezitatea infantilă nu este pe deplin definit.
Scopul a fost investigarea efectului obezității copiilor asupra frecvenței celulelor imune, activarea macrofagelor, producția de citokine și regulatori specifici ai expresiei genetice metabolice. Profilarea a fost efectuată pe sânge periferic de la 29 de copii obezi și 20 de copii neobezi folosind PCR în timp real, ELISA și citometrie de flux.
Glucoza la jeun a fost similară în ambele grupuri, dar a existat un grad mai mare de rezistență la insulină la subiecții obezi (model de homeostazie de evaluare a rezistenței la insulină, 4,8 vs 0,84; P
Obezitatea este asociată cu dezvoltarea unor comorbidități metabolice grave, inclusiv boli cardiovasculare premature și diabet zaharat de tip 2 (T2DM).
Impactul greutății asupra sistemului imunitar și metabolic este acum considerat a fi un proces bidirecțional dinamic. Modificările sistemului imunitar la obezitatea la adulți sunt bine descrise, dar impactul obezității la copii asupra stării imune a fost mai puțin bine studiat și este centrul acestei lucrări.
Inflamația stă la baza multor comorbidități legate de obezitate. Citokinele proinflamatorii sunt supraexprimate la obezitatea adultă și sunt legate de sindromul metabolic (1). Profiluri proinflamatorii similare au fost descrise la copii, cu raportări de proteină C reactivă crescută la copiii obezi cu vârsta de până la 3 ani (2-4). S-a observat că parametrii inflamatori, cum ar fi IL-6, IL-8, IFN-γ, TNF-α, proteina chimiotratantă monocitară-1 și monocitele activate, au fost crescute, iar adipokina antiinflamatoare, adiponectina, a fost redusă în obezi comparativ cu copiii cu greutate normală (4-7).
Macrofagele joacă un rol distinct în rezistența la insulină indusă de obezitate și contribuie major la inflamația țesutului adipos (8). La subiecții sănătoși, macrofagele sunt celule M2 reglatoare care produc citokina anti-inflamatorie IL-10. În obezitate, macrofagele sunt polarizate către fenotipul inflamator M1, producând citokina pro-inflamatorie IL-1β. Pe măsură ce macrofagele devin proinflamatorii, îndepărtarea receptorului de haptoglobină-hemoglobină CD163 devine reglată în sus și este măsurabilă ca CD163 solubil (sCD163). sCD163 este puternic asociat cu rezistența la insulină, independent de parametrii inflamatori, cum ar fi TNF-α (9). Recent am identificat un rol pentru celulele iNKT în reglarea greutății și a metabolismului la obezitatea adultă (10). Epuizarea celulelor iNKT la șoarecii obezi este asociată cu proliferarea macrofagelor adipoase M1 (10).
Această rețea de adipozitate, dereglare a celulelor imune și inflamație este interconectată cu metabolismul acizilor grași și semnalizarea insulinei. Am ales să studiem trei regulatori critici ai genelor în amonte de aceste căi metabolice. MicroARN-urile (miR-urile) sunt ARN-uri mici, necodificate, care modifică expresia genei țintă post-transcripționale și sunt puternic asociate cu boli metabolice la modelele murine și la oamenii adulți (11). MiR-33a și MiR-33b sunt exprimate în mai multe țesuturi, inclusiv macrofage și proteina țintă de legare a elementelor de reglare a sterolului, care reglează homeostazia lipidelor și a colesterolului (12). MiR-107 reglează sensibilitatea la insulină vizând proteinele din membrana plasmatică caveolae, reducând numărul receptorilor de insulină și afectând negativ semnalizarea insulinei din aval (13, 14). Creșterea expresiei miR-107 a fost descrisă la populațiile adulte obeze rezistente la insulină.
Acest studiu investighează nivelurile sCD163, frecvența circulantă a celulelor iNKT, profilul citokinelor și expresia miR la copiii obezi și neobezi.
Subiecte și metode
Studiați cohorte
Aprobarea etică a fost acordată de Comitetul de Etică, Spitalul de Copii al Doamnei, Dublin, Irlanda. Părinții tuturor pacienților au dat consimțământul scris în cunoștință de cauză.
Au fost recrutați patruzeci și nouă de copii (29 obezi, 20 neobezi) cu vârsta cuprinsă între 6-18 ani. Subiecții au fost clasificați ca obezi sau nonobezi utilizând diagramele centile ale Indiciului de masă corporală (IMC) pentru obezitate. IMC a fost calculat ca greutate (kilograme)/înălțime (metri) 2. Nivelurile de insulină (picomoli/litru), glucoză (milimoli/litru) și colesterol (milimoli/litru) au fost măsurate după un post de 12 ore. A fost efectuat un examen clinic la toți participanții și s-a finalizat un istoric detaliat care cuprinde istoricul medical trecut, starea de sănătate actuală, numărul și severitatea infecțiilor anterioare, apariția infecției recente și utilizarea medicamentelor antiinflamatorii. Au fost excluși copiii cu deficiență hormonală, tulburări genetice, afecțiuni inflamatorii sau apariția unei infecții acute recente.
Analiza celulelor mononucleare serice și periferice (PBMC)
Probele PBMC au fost izolate prin centrifugare cu densitate așa cum s-a descris anterior (10). Celulele au fost cultivate în triplu timp de 24 de ore numai în medii, medii cu lipopolizaharidă (LPS) (10 μg/mL) sau medii cu acetat de mirorat de forbol (10 ng/ml) și ionomicină (5 μg/ml). Serurile și supernatantele celulare au fost analizate pentru nivelurile de citokină, adipokină și sCD163 prin ELISA.
Analiza citometrică de flux
PBMC au fost colorate pentru celulele iNKT folosind anticorpi monoclonali BD (6B11/CD3, BD Biosciences), așa cum s-a descris anterior (14). Celulele au fost analizate folosind software-ul FlowJo. Celulele au fost închise electronic (limfogat) prin densitatea și granularitatea lor și au fost interogate pentru marcatorii de interes. Rezultatele sunt exprimate ca procent din totalul celulelor T și determinate folosind debitul minus-1 (controale FMO).
Analiza miR circulantă
ARN-ul total cu conservarea ARN-urilor mici a fost extras din PBMC folosind kitul miRNeasy (QIAGEN) conform instrucțiunilor producătorului. Primerii specifici pentru transcriptază inversă pentru miR-33a, miR-33b și miR-107 (Applied Biosystems) au fost folosiți pentru toate transcrierea inversă miR. PCR-urile cantitative individuale au fost efectuate pe sistemul 7900HT Fast Realtime System (Applied Biosystems, Life Technologies) folosind sonde miR-33a, miR-33b și miR-107 Taqman. SnoU6 a fost utilizat pentru normalizarea studiilor de expresie miR. O modificare relativă a pliurilor în expresia transcrierii genei țintă a fost determinată folosind metoda pragului de ciclu comparativ (2 −ΔΔCT).