Фенофібрат пригнічує гіпертрофію адипоцитів та резистентність до інсуліну, активуючи жировий PPARα у

Анотація

Вступ

Резистентність до інсуліну найбільш тісно пов'язана з вісцеральним ожирінням (Kissebah, 1997; Jensen, 2006). Дані досліджень на людях і тваринах вказують на те, що ожиріння внаслідок гіпертрофії адипоцитів призводить до інсулінорезистентності та діабету, тоді як відновлення нормальних рівнів жирової тканини полегшує інсулінорезистентність, наявну при ожирінні (Spiegelmanand Flier, 1996; Murphy et al., 1997; Wickelgren, 1998; Brunzell and Hokanson, 1999). Гіпертрофічні адипоцити збільшують TNFα, лептин та циркулюючі вільні жирні кислоти, які були залучені до розвитку резистентності до інсуліну (Hotamisligil et al., 1993; Taylor et al., 1996; Boden, 1997; Okuno et al., 1998). Таким чином, перетворення гіпертрофічних адипоцитів у малі адипоцити, як видається, відіграє важливу роль у полегшенні як інсулінорезистентності, так і діабету (Okuno et al., 1998; de Souza et al., 2001).

Фібрати діють як агоністи α (PPARα), що активуються проліфератором ядерних пероксисом, що регулюють експресію генів, критичних для метаболізму ліпідів та ліпопротеїнів (Schoonjans et al., 1996; Staels et al., 1998; Kliewer et al., 1999). Показано, що фібрати регулюють ожиріння у гризунів за рахунок збільшення окислення печінкової жирної кислоти та зменшення рівня циркулюючих тригліцеридів, відповідальних за гіпертрофію жирових клітин та гіперплазію (Yoon et al., 2002, 2003; Jeong et al., 2004a, b), що припускає що PPARα бере участь у контролі інсулінорезистентності, спричиненої ожирінням. Однак дослідження показали, що поліпшення передачі сигналів про інсулін шляхом активації PPARα зумовлене в основному зменшенням ектопічних ліпідів у нежировій тканині.

Хоча PPARα відіграє важливу роль у окисленні жирних кислот у печінці та скелетних м’язах, повідомляється, що активатори PPARα можуть впливати на метаболізм жирової тканини. Наприклад, введення безафібрату, типового активатора PPAR, призводить до дедиференціації адипоцитів у преадипоцитоподібні клітини шляхом активації генів, що беруть участь як у мітохондріальному, так і в пероксисомному β-окисленні (Cabrero et al., 2001; Vázquez et al., 2001 ); ліганд PPARα GI259578A зменшує середній розмір адипоцитів у білій жировій тканині (Okamoto et al., 2007). Відповідно, ми припускаємо, що активація жирового PPARα фенофібратом може інгібувати гіпертрофію адипоцитів, що призводить до покращення інсулінорезистентності.

Отже, цілями цього дослідження було 1) визначити, чи активує фенофібрат жирову експресію цільових генів PPARα, що беруть участь у β-окисленні жирних кислот, та 2) вивчити подальший вплив фенофібрату на розмір адипоцитів та чутливість до інсуліну. Отримані нами дані продемонстрували, що лікування фенофібратом збільшує експресію мРНК ферментів, відповідальних за β-окислення жирних кислот у вісцеральній жировій тканині, що призводить до зменшення розміру адипоцитів та полегшення інсулінорезистентності.

Результати

Регулювання маси тіла, маси вісцерального жиру та розміру адипоцитів фенофібратом

Лікування фенофібратом запобігало збільшенню маси тіла, спричиненому дієтою, з високим вмістом жиру (рис. 1А). Як загальна, так і вісцеральна маса жирової тканини також зменшувалась у мишей, які отримували дієту з високим вмістом жиру, доповнену фенофібратом, порівняно з мишами, які харчувалися дієтою з високим вмістом жиру (рис. 1В). Гістологічний аналіз показав, що фенофібрат спричинив зменшення розміру адипоцитів у жировій тканині епідидиму на 43% у збагачених фенофібратом мишах з високим вмістом жиру та жирів, що харчуються з високим вмістом жиру (рис. 2А). Середній розмір адипоцитів у мишей з ожирінням з високим вмістом жиру становив 5 505 ± 354 мкм 2, тоді як розмір адипоцитів становив 3135 ± 182 мкм 2 у мишей із ожирінням, які отримували фенофібрат (рис. 2В). Кількість адипоцитів у фіксованій зоні збільшилася на 75% у мишей із ожирінням, які отримували фенофібрат, порівняно з мишами з високим вмістом жиру, які годувались ожирінням (рис. 2С), припускаючи, що фенофібрат спричиняв збільшення малих адипоцитів та зменшення великих адипоцитів у епідидимальних жирова тканина ожирілих мишей. Що стосується фізіологічного значення таких змін, молекули, які генеруються або секретуються гіпертрофічними адипоцитами, беруть участь у розвитку інсулінорезистентності (Hotamisligil et al., 1993; Taylor et al., 1996). Таким чином, фенофібрат може полегшити резистентність до інсуліну, принаймні частково, завдяки своїй здатності зменшувати розмір адипоцитів.

Експресія цільових генів PPARα, що беруть участь у β-окисленні жирних кислот у вісцеральній жировій тканині та диференційованих адипоцитах 3T3-L1

Щоб визначити, чи може зменшення розміру адипоцитів бути спричинене опосередкованими фенофібратом діями PPARα в жировій тканині, ми виміряли рівні мРНК цільових ферментів PPARα, відповідальних за пероксисомне та мітохондріальне β-окислення жирних кислот у вісцеральній жировій тканині ожирених мишей та адипоцитів миші культур. Миші, що харчуються фенофібратом, з високим вмістом жиру, виявляли значно вищі рівні мРНК ферментів для β-окислення жирних кислот у жировій тканині епідидиму [наприклад, ацил-КоА оксидаза (ACOX), еноїл-КоА гідратаза/3-гідроксиацил-КоА дегідрогеназа (HD) та середньоланцюгової ацил-КоА-дегідрогенази (MCAD) відповідно на 186%, 145% та 20%] у порівнянні з мишами з високим вмістом жиру, яких годували дієтою (рис. 3). Подібним чином, лікування потужним лігандом PPARα, Wy14,643, збільшувало експресію мРНК ACOX, HD та MCAD на 50%, 18% та 11% відповідно у диференційованих клітинах 3T3-L1 (рис.4). Ці результати свідчать про те, що фенофібрат може зменшувати розмір адипоцитів, частково завдяки активації жирового PPARα.