Rolul adipocitului XBP1 în reglarea metabolică în timpul alăptării
Margaret F. Gregor
1 Departamente de genetică și boli complexe și nutriție și Institutul larg din Harvard și MIT, Harvard School of Public Health, Boston, MA 02115 SUA
Emily S. Misch
1 Departamente de genetică și boli complexe și nutriție și Institutul larg din Harvard și MIT, Harvard School of Public Health, Boston, MA 02115 SUA
Ling Yang
1 Departamente de genetică și boli complexe și nutriție și Institutul larg din Harvard și MIT, Harvard School of Public Health, Boston, MA 02115 SUA
Sarah Hummasti
1 Departamente de genetică și boli complexe și nutriție și Institutul larg din Harvard și MIT, Harvard School of Public Health, Boston, MA 02115 SUA
Karen E. Inouye
1 Departamente de genetică și boli complexe și nutriție și Institutul larg din Harvard și MIT, Harvard School of Public Health, Boston, MA 02115 SUA
Ann-Hwee Lee
2 Departamentul de patologie și medicină de laborator, Weill Cornell Medical College, New York, NY 10065 SUA
Brian Bierie
3 Whitehead Institute for Biomedical Research, Cambridge, MA 02142 SUA
Gökhan S. Hotamisligil
1 Departamente de genetică și boli complexe și nutriție și Institutul larg din Harvard și MIT, Harvard School of Public Health, Boston, MA 02115 SUA
Date asociate
rezumat
Adipocitul este esențial pentru metabolismul organismului și prezintă o plasticitate funcțională și morfologică semnificativă în timpul formării și duratei sale de viață. Transformări remarcabile ale acestui organ apar în timpul obezității și alăptării, două procese metabolice în care este esențială o mai bună înțelegere a funcției adipocitelor. Având în vedere importanța critică a reticulului endoplasmatic al organului celular (ER) în adaptarea la fluctuațiile proceselor sintetice, am explorat rolul XBP1, un regulator central al răspunsurilor adaptive ER, în formarea și funcția adipocitelor. În mod neașteptat, ștergerea adipocitului-XBP1 in vivo la șoareci (XBP1 ΔAd) nu a avut niciun efect asupra formării adipocitelor sau asupra metabolismului homeostatic sistemic pe dieta obișnuită sau bogată în grăsimi. Cu toate acestea, în timpul alăptării XBP1 dam barajele de ad au prezentat adipozitate crescută, producție scăzută de lapte și creștere scăzută a așternutului comparativ cu barajele de control. Mai mult, demonstrăm că XBP1 este reglat în timpul alăptării, unde răspunde la prolactină pentru a modifica expresia genei lipogene. Aceste rezultate demonstrează un rol nerecunoscut anterior pentru adipocit-XBP1 în reglarea metabolismului lactațional.
Introducere
Celula grasă, sau adipocitul, este un regulator central al metabolismului care este conservat în organisme de la muște la oameni. La baza funcției adipocite se află capacitatea sa de a stoca și elibera lipide în flux cu cerințele de energie ale organismului. Ca atare, viața adipocitului cuprinde multe fluctuații extreme ale capacității de stocare a lipidelor, începând cu dezvoltarea unui pre-adipocit într-un adipocit matur și apoi continuând să răspundă la semnalele metabolice. De exemplu, adipocitul trebuie să-și epuizeze aportul de lipide în condiții de cerere de energie redusă sau cu energie ridicată, cum ar fi foametea sau alăptarea, sau să-și crească depozitele de lipide în condiții bogate în nutrienți, inclusiv obezitatea (Attie și Scherer, 2009).
Am constatat că ștergerea genetică a adipocitului XBP1 nu, spre deosebire de așteptări, a afectat formarea și funcția țesutului adipos în condiții metabolice homeostatice. Cu toate acestea, raportăm rolul neprevăzut al XBP1 în reglarea funcției țesutului adipos în timpul metabolismului homeoretic sau direcțional al lactației.
Rezultate
Ștergerea in vivo a adipocitului XBP1
(A-C) Suprimarea lentivirală a ARNm-ului XBP1 în preadipocite 3T3L1. (A) Nivelurile de ARNm Xbp1 au fost măsurate prin RT-PCR cantitativă în timp real (QPCR). Preadipocitele care au control sau shRNA XBP1 (iXBP1) au fost induse să se diferențieze cu sau fără rosiglitazonă (10 uM). (B) În ziua a 8-a de diferențiere, nivelurile de ARNm ale genei Adiponectin au fost măsurate prin QPCR și (C) au fost luate imagini de microscopie în fază luminoasă. (D) Nivelurile de proteine XBP1 în explanții de grăsime de la șoareci WT și XBP1 ΔAd după tratament cu sau fără inhibitor de protează MG132 (25μM) timp de 20 de ore pentru a stabiliza proteina XBP1. Extractele de proteine au fost sondate folosind XBP1 sau anticorp Actin (Santa Cruz). * denotă o bandă nespecifică. (E-K) au fost efectuate cu șoareci masculi (n = 7-12) pe dietă bogată în grăsimi (HFD). (E) Greutatea corporală a șoarecilor WT și XBP1 ΔAd în timp pe HFD. (F) Procent de grăsime, (G) Masă slabă și Masă grasă de șoareci WT și XBP1 ΔAd (n = 5-11) măsurată prin analiza DEXA. (H) Colorarea hematoxilinei și a eozinei (H&E) a secțiunilor de țesut adipos de la șoareci WT și XBP1 ΔAd (mărire 100x). Țesut adipos alb inghinal sau epididimal (IWAT sau EWAT). (I) insulină serică și (J) niveluri de adiponectină la șoareci WT și XBP1 ΔAd (n = 5,6). (K) Test de toleranță la glucoză efectuat după 16 săptămâni pe HFD cu (1,0 g/kg injecție de glucoză, n = 6). Toate barele de eroare indică +/- SEM. Vezi și Figura S1.
XBP1 este reglat în timpul alăptării în adipocite
Apoi, am testat o altă condiție extremă a transformării adipocitelor: lactația. De-a lungul sarcinii, greutatea maternă crește și, după naștere, începe lactația și depozitele de lipide din țesutul adipos sunt utilizate ca componente sau energie pentru producerea laptelui. Pentru a realiza această partiție a nutrienților, adipocitele suferă o transformare dramatică care implică epuizarea severă a lipidelor și suprimarea absorbției de glucoză și lipide. Deși acest fenomen a fost observat morfologic (Elias și colab., 1973), se știe puțin despre rolul funcțional al adipocitului în timpul alăptării sau al oricărui mediator molecular implicat în acest proces.