Біомаркери побуріння білої жирової тканини та їх регуляція під час фізичних вправ та

Асіф Нахуда, Андреа Р Джоссе, Валентина Гбурчик, Ханна Кросленд, Фредерік Реймонд, Сільвіан Метейрон, Ліам Гуд, Філіп Дж. індукована втрата ваги, Американський журнал клінічного харчування, том 104, випуск 3, вересень 2016 року, сторінки 557–565, https://doi.org/10.3945/ajcn.116.132563

АНОТАЦІЯ

Передумови: Існує гіпотеза, згідно з якою індукований фізичним навантаженням або дієтою негативний енергетичний баланс зменшує масу підшкірної білої жирової тканини людини (scWAT) за рахунок утворення коричнеподібних клітин адипоцитів (брита). Однак валідність біомаркерів утворення брити не була достовірно оцінена у людей, і клінічні дані, що пов'язують утворення брилі та втрату ваги, є рідкісними.

Завдання: Ми використовували розиглітазон та первинні адипоцити, щоб строго оцінити набір біомаркерів для утворення бритів та визначили, чи може експресія генів біомаркерів у scWAT пояснити зміну складу тіла у відповідь на фізичні вправи у поєднанні з обмеженням калорій у жінок із ожирінням та надмірною вагою (n = 79).

Дизайн: Експресія генів була отримана з мікрочипів ДНК екзонів та преадипоцитів від стійких до ожиріння та чутливих мишей, оброблених розиглітазоном, з метою генерування біомаркерів-кандидатів з мікроматриці. Ці біомаркери оцінювали на основі даних, отриманих від РНК scWAT жінок, що страждають ожирінням та надмірною вагою, до та після контрольованих вправ 5 д/тиждень протягом 16 тижнів у поєднанні зі скромним обмеженням калорій (∼0,84 МДж/день).

Результати: У сорока відсотках часто використовуваних біомаркерів гена брита виявляли екзон або специфічну для штаму регуляцію. Жоден біомаркер не був позитивно пов’язаний із втратою ваги при scWAT людини. Більша втрата ваги була суттєво пов'язана з меншою експресією білка 1 (P = 0,006, R 2 = 0,09). Під час подальшого глобального аналізу було виявлено 161 ген, коварирующийся із втратою ваги, який був пов’язаний з більшою активністю α-β-зв’язувального білка CCAAT/енхансер (z = 2,0, P = 6,6 × 10 −7), агонізмом α/β рецептора печінки X (z = 2,1, P = 2,8 × 10 −7) та інгібування лептиноподібної сигналізації (z = −2,6, P = 3,9 × 10 −5).

Висновок: Ми виявили підмножину надійних РНК-біомаркерів для утворення бритів і показали, що опосередкована обмеженням калорій втрата ваги у жінок динамічно реконструює scWAT, приймаючи більш білий, ніж більш коричневий фенотип адипоцитів.

Дивіться відповідну редакційну статтю на сторінці 545 .

ВСТУП

МЕТОДИ

Дані експериментів з мікрочипами людських тканин та ДНК

Учасники нашого дослідження на людях взяли участь у попередньо опублікованому дослідженні "Поліпшення дієти, фізичних вправ та способу життя для жінок" (18, 19) (Clinicaltrials.gov; NCT00710398), яке було схвалено Комісією з етичних досліджень Гамільтонських наук з охорони здоров'я та відповідало найбільш нещодавня заява канадської урядової політики щодо фінансування триради щодо використання людей у дослідженнях. Біопсії були отримані у 85 осіб із надмірною вагою до і після 16 тижнів фізичних вправ у поєднанні із зменшенням добових енергетичних потреб на 20%, з яких 79 суб'єктів були до і після вимірювань складу тіла та даних генних чіпів (Додаткова таблиця 1). Основним результатом цього клінічного дослідження було вивчення впливу різних молочних та білкових дієт за допомогою фізичних вправ і показало, що підвищений вміст білка з високим вмістом молочних продуктів є помірним корисним для складу тіла з точки зору приросту нежирної маси та втрати жирової маси (18, 19). Незалежно від групи дієти, в поточному молекулярному аналізі групи були об'єднані.

Виробництво мікрочипів ДНК екзонів

Аналіз біологічного шляху та аналіз регулятора вище за течією

Статистичний аналіз

Вся статистика немікрочипів проводилася з використанням програмного забезпечення GraphPad Prism (версія 6.0; Програмне забезпечення GraphPad). Для аналізу RT-qPCR проводили U-тест Манна-Уітні з використанням порогового значення Δциклу між контрольною групою та групою розиглітазону. Для аналізу мишей проводили неспарений t-тест із використанням значень лінійної експресії з екзоноспецифічних наборів зондів між контрольною та розиглітазоновою групами. Для людського аналізу було проведено парний t-тест на значеннях загальної маси тіла, маси жиру та лінійного вираження з наборів зондів до та після втручання. Коефіцієнти кореляції Пірсона були отримані між зміною ваги та зміною експресії генів із втручанням.

РЕЗУЛЬТАТИ

Лікування розиглітазоном призвело до значної диференціальної експресії генів (Додатковий список 1). У білих адипоцитах, отриманих з C57BL/6, лікування розиглітазоном призвело до того, що 1270 та 736 генів були регульованими та регульованими вниз відповідно. У адипоцитах Sv/129 833 та 308 генів були регульованими та зниженими відповідно. Валідація RT-qPCR підтвердила подібні зміни експресії Fabp4- та Ucp1 в обох штамах (Малюнок 1А) та очікувані шляхи, які пов'язані з метаболізмом ліпідів та окисленням субстрату в обох штамах (Малюнок 1В). Вихідний аналіз (Додаткова таблиця 2) показали, що як у списках генів Sv/129, так і в C57BL/6 домінувала надзвичайно сильна транскрипційна сигнатура, пов'язана з росиглітазоном (Sv/129: z = 5,8, P = 1,2 × 10 −23; C57BL/6: z = 6,5, P = 3,7 × 10 −30), що відповідало підпису PPARγ-активації (Sv/129: z = 5,7, P = 1,63 × 10 −25; C57BL/6: z = 5,9, P = 4,16 × 10 −29). Цей аналіз забезпечив надійну експериментальну перевірку методу попереднього аналізу для подальшого використання з клінічними даними людини.

Характеристика біології відповіді на ROSI між мишами Sv/129 та C57BL/6. (A) Середнє значення ± SD RT-qPCR - похідні зміни експресії маркера адипогенезу Fabp4 та маркера термогенезу Ucp1; обидва гени вимірювали в пахових білих адипоцитах, що походять або від мишей Sv/129, або від C57BL/6, яких обробляли ROSI або без них, і в результаті отримали наступні 4 групи: Sv/129 + ROSI, Sv/129 - ROSI, C57BL/6 + ROSI, а C57BL/6 - ROSI. Відповідь обох штамів підтвердив індукцію побуріння та дозрівання адипоцитів. Кожна група складається з n = 4. * Значення між контрольною та ROSI-групами, P −3). B-H, Бенджаміні-Хохберг – виправлено; Fabp4, білок, що зв’язує жирні кислоти 4; ROSI, розиглітазон; RT-qPCR, зворотна транскриптаза – кількісна ланцюгова реакція полімерази; Ucp1, роз'єднуючий білок 1.