Veziculele extracelulare din țesutul adipos - un rol potențial în obezitate și diabetul de tip 2
Xuan Gao
1 Institutul de Științe Cardiovasculare și Medicale, Universitatea din Glasgow, Glasgow, Regatul Unit
Carlos Salomon
2 Laboratorul de biologie Exosome, Centrul pentru Diagnostice Clinice, Universitatea din Queensland Centrul de Cercetări Clinice, Royal Brisbane and Women’s Hospital, Universitatea din Queensland, Brisbane, QLD, Australia
3 Facultatea de Farmacie, Departamentul de Biochimie Clinică și Imunologie, Universitatea din Concepción, Concepción, Chile
4 Medicină materno-fetală, Departamentul de obstetrică și ginecologie, Fundația Clinicii Ochsner, New Orleans, LA, Statele Unite
5 Mater Research Institute-University of Queensland, Translational Research Institute, Woolloongabba, QLD, Australia
Dilys J. Freeman
1 Institutul de Științe Cardiovasculare și Medicale, Universitatea din Glasgow, Glasgow, Regatul Unit
Abstract
Introducere
În ultimele decenii, funcția țesutului adipos și a adipocitelor a fost supusă unui studiu amplu datorită rolului lor central în homeostazia energetică, obezitatea și diabetul (1, 2). Descoperirea adipokinelor a condus la recunoașterea rolului cheie al produselor secretoare de țesut adipos în medierea consecințelor acumulării excesive de țesut adipos și a rolului său mai larg în metabolism. Mai recent, secreția de țesut adipos a veziculelor extracelulare (EV) și rolul lor potențial în reglarea metabolismului și dezvoltarea rezistenței la insulină (IR) și a diabetului de tip 2 a fost investigat. Acest articol va analiza datele disponibile cu privire la natura EV produsă de părțile componente ale țesutului adipos și potențialele lor efecte locale și la distanță asupra organelor finale.
Veziculele extracelulare sunt vezicule sferice cu un strat strat lipidic extern, care sunt eliberate din aproape toate celulele vii de la bacterii la organismele multicelulare (3). EV-urile sunt clasificate în funcție de mărimea lor și de calea prin care au fost produse (adică membrana endocitică sau plasmatică). EV-urile sunt grupate după mărime și origine ca exosomi (
40–100 nm), microvesicule
100-1.000 nm) și corpuri apoptotice
Structura și funcția țesutului adipos
Tipuri de țesut adipos
Țesutul adipos alb uman este distribuit pe tot corpul, depozitele principale fiind clasificate ca țesut adipos subcutanat și țesut adipos visceral (7). Optzeci la sută din țesutul adipos alb se află în compartimentul subcutanat și până la 10-20% se află în compartimentul visceral, în principal în jurul mezenterului și al omentului (7). Există, de asemenea, cantități mici de țesut adipos localizate în jurul vaselor de sânge (țesut adipos perivascular) și în ficat, mușchi, articulații și măduvă osoasă. În timp ce țesutul adipos subcutanat funcționează predominant benign ca depozit de exces de acizi grași, țesutul adipos visceral este mai strâns legat de profilul metabolic și inflamator advers observat la persoanele cu obezitate și IR (8-10). Depozitele de țesut adipos maro sunt substanțiale la rozătoare, dar la om se găsesc în principal numai la sugari sau la adulți care au suferit o adaptare la frig (11). Țesutul adipos maro promovează termogeneza care nu tremură prin exprimarea proteinei 1 de decuplare în membranele sale mitocondriale și poate avea un rol important în homeostazia energetică (12). Țesutul adipos alb poate fi indus pentru a exprima unele dintre caracteristicile țesutului adipos maro, iar adipocitele rezultate sunt denumite bej (13).
Compoziția celulară a țesutului adipos
Țesutul adipos comprimă adipocitele și celulele stromale derivate din adipoză (Figura (Figura 1). 1). Adipocitele sunt principalul tip de celule din țesutul adipos. Excesul de calorii, ca acizi grași, sunt stocate în picături de lipide în adipocite sub formă de trigliceride. În perioada postprandială, nou formate, adipocite mai mici preiau mai avid acizii grași liberi eliberați din trigliceridele circulante în lipoproteinele plasmatice de către lipoproteinele lipazice rezultând în producerea de adipocite mai mari (14). Celulele stromale adipoase comprimă pre-adipocite, celule endoteliale, fibroblaste, limfocite, macrofage, celule mieloide, pericite, celule musculare netede și celule stem mezenchimale stromale (15). Celulele stromale adipoase sprijină proliferarea și diferențierea pre-adipocitelor în adipocite in vivo și in vitro și secretă o varietate de citokine și factori de creștere care exercită potențiale efecte paracrine (15). celulele stem mezenchimale derivate din țesutul adipos (ADSC) sunt multipotente și se pot diferenția în adipocite, osteoblaste, condrocite și miocite (16).
Adipocit alb și EV derivat din ADSC. Abrevieri: EV, vezicula extracelulară; ADSC, celule stem mezenchimale derivate din țesutul adipos; IR, rezistență la insulină; TGF, factor de creștere transformator; T2DM, diabet zaharat tip 2; BCV, boli cardiovasculare; NAFLD, boală hepatică grasă nealcoolică.
Extinderea țesutului adipos
Când indivizii devin obezi, aportul lor caloric în exces este stocat sub formă de trigliceride în adipocitele țesutului adipos alb. Dacă nu există o capacitate suficientă în adipocitele mature, se formează adipocite noi din pre-adipocite pentru a crește capacitatea de stocare (17). Formarea adipocitelor (adipogeneza) are loc în două faze (18). Prima fază a adipogenezei țesutului adipos alb este dedicată diferențierii și implică producerea de pre-adipocite albe angajate din celulele stem mezenchimale. Odată comise, pre-adipocitele își pierd puterea multiplă și se pot diferenția doar în adipocite sau pot prolifera. Diferențierea terminală pentru a forma adipocite albe mature are ca rezultat aspectul caracteristic al adipocitului matur conținând o singură picătură lipidică care ocupă aproape tot spațiul din celulă. În mod similar, diferențierea țesutului adipos maro cuprinde o etapă de diferențiere angajată urmată de o etapă de diferențiere terminală (18).
La unii indivizi, pare să existe o capacitate limitată de a produce adipocite mature din pre-adipocite (expansiune adipocitară hiperplazică) și, în schimb, acizii grași în exces sunt depozitați în adipocite mature existente, ducând la o creștere a dimensiunii acestora (expansiune hipertrofică) (19). Adipocitele mai mari tind să fie mai disfuncționale și devin rezistente la insulină, rezultând o lipoliză crescută datorită rezistenței la efectele anti-lipolitice ale insulinei (8). Eșecul angiogenezei și furnizarea unui aport sanguin adecvat adipocitelor hipertrofice duce la necroză, infiltrarea macrofagelor în țesutul adipos și inflamație și eliberarea adipokinei. „Spillover” de acizi grași care nu pot fi reținuți în adipocitele subcutanate duce la o creștere a compartimentului de grăsime viscerală și, în cele din urmă, la fluxul de acizi grași în locurile ectopice, stocate ca picături de lipide intracelulare în țesuturi, cum ar fi ficatul și pancreasul. Formarea grăsimii ectopice este strâns legată de dezvoltarea IR și T2DM, iar indivizii cu expansibilitate limitată a adipocitelor, cum ar fi sud-asiaticii, prezintă un risc crescut de diabet de tip 2 (20).