Lactobacillus amylovorus KU4 покращує ожиріння, спричинене дієтою у мишей, сприяючи жировому побурінню
Предмети
Анотація
Вступ
Вважається, що пробіотики роблять різноманітний благотворний вплив на здоров’я людини 8. Ми та інші групи нещодавно показали, що введення пробіотичних бактерій мишам, які харчуються дієтою з високим вмістом жиру (HFD), сприяє окисленню жирних кислот у метаболічних тканинах, зменшуючи ожиріння і тим самим захищаючи від ожиріння, спричиненого дієтою, та пов'язаних з цим метаболічних порушень 9,10, 11,12. Це свідчить про те, що цей сприятливий ефект пробіотичних бактерій може бути пов’язаний із перетворенням WAT у бежевий колір; отже, ми припустили, що деякі пробіотики можуть сприяти або викликати побуріння білих адипоцитів, що, в свою чергу, може полегшити витрату енергії та захистити від ожиріння, спричиненого дієтою. Тут ми демонструємо, що адміністрація Lactobacillus amylovorus KU4 (LKU4), пробіотична бактерія, для мишей, які отримували HFD, підвищували рівні мітохондрій та експресію BAT-селективних генів в iWAT, з супутнім підвищенням температури тіла; крім того, ми також показуємо, що лактат опосередковує ці ефекти LKU4 на побуріння білих адипоцитів, переробляючи транскрипційний комплекс PPARγ шляхом переключення RIP140 на PGC-1α, що призводить до захисту від індукованого HFD ожиріння.
Результати
Введення LKU4 покращувало ожиріння, спричинене HFD
Введення LKU4 сприяло фенотипу, подібному до BAT, у підшкірному iWAT мишей HFD
LKU4-CM сприяв побурінню адипоцитів 3T3-L1
LKU4 посилив активність PPARγ шляхом зміни співвідношення PGC-1α до RIP140, пов’язаного з PPARγ
Лактат є ключовим метаболітом LKU4, який збільшує експресію генів, важливих для побуріння адипоцитів
Для подальшого тестування, чи може лактат опосередковувати LKU4-індуковане побуріння iWAT, ми спочатку порівняли вплив обробки LKU4-CM та лактатом на експресію генів, що беруть участь у побурінні адипоцитів. Відповідно до результатів лікування LKU4-CM, рівні мРНК Ucp1, PPARγ, і PGC-1α були збільшені в адипоцитах 3T3-L1 після обробки 5 мМ лактатом (рис. 5С). Навпаки, лікування лактатом знижувало рівень мРНК RIP140 ген. Як і очікувалось, лікування лактатом також збільшило рівні білка UCP1, PPARγ та PGC-1α в адипоцитах 3T3-L1 відповідно в 1,7-, 2,2- та 2-кратний, порівняно з контрольними адипоцитами, тоді як рівень білка RIP140 знизився на 60% (Рис. 5D). Крім того, нокдаун MCT1 за допомогою MCT1-специфічних siРНК зменшив експресію Ucp1 ген на 47
51% тих, хто отримував адипоцити, оброблені LKU4-CM, припускаючи, що лактат є необхідним для індукованого LKU4-CM підрум'янення адипоцитів (Додаткова інформація, рис. 3).
Лактат сприяв побурінню адипоцитів 3T3-L1, модулюючи взаємодію PGC-1α та RIP140 з PPARγ
Обговорення
Метаболічний дисбаланс через велике споживання енергії та низькі витрати енергії спричинює ожиріння та пов'язані з цим метаболічні ускладнення 18. Нещодавно індукція коричневого адипоцитоподібного фенотипу в iWAT розглядається як потенційний терапевтичний підхід для лікування ожиріння, спричиненого дієтою, шляхом сприяння витраті енергії 5. Тут ми продемонстрували, що введення LKU4, пробіотичної бактерії, мишам HFD призвело до підвищення рівнів та активності мітохондрій та посилення експресії специфічних для BAT генів, таких Ucp1 і Cidea в iWAT; це, в свою чергу, активізувало зарум'янення адипоцитів та підвищувало температуру тіла, що призводило до захисту від ожиріння, спричиненого дієтою. Відповідно до в природних умовах результати, в пробірці Лікування LKU4-CM викликало той самий ефект на біогенез мітохондрій та експресію гена BAT, що призвело до збільшення OCR в адипоцитах 3T3-L1.
Матеріали і методи
Всі експерименти проводились відповідно до відповідних рекомендацій та норм.
Експерименти на тваринах
Усі дослідження на тваринах проводились відповідно до процедур, затверджених Інституційним комітетом з догляду та використання тварин Національного університету Чоннам. Мишей самців C57BL/6 (7 тижнів; вага 19 ± 2 г; Damul Science, Теджон, Корея) годували або звичайною дієтою (ND; 16% від загальної кількості калорій, отриманих з жиру, Damul Science), або HFD ( 45% від загальної кількості калорій, отриманих з жиром, Research Diets Inc., Нью-Брансвік, США) за 12-годинного циклу світло/темно. Клітини LKU4 культивували в бульйоні MRS і ресуспендували в PBS при
1,0 × 10 8 КОЕ/мл і 200 мкл цієї LKU4-ресуспензії або PBS вводили мишам щодня перорально протягом 14 тижнів.
Культура клітин, трансфекція та приготування LKU4-CM
Імуногістохімія
Для гістологічного аналізу тканини фіксували 10% розчином формаліну (Sigma-Aldrich, Сент-Луїс, США) у PBS (pH 7,4), а потім вносили у парафін. Після серійної дегідратації розрізані тканини фарбували гематоксиліном та еозином (H&E). Щоб оцінити розмір адипоцитів, довгу та коротку осі вимірювали та усереднювали. Чисельні дані, отримані за допомогою ImageJ, представлені як середні значення ± S.E.M. Для імуногістохімії на зразках тканин тканини з фіксованим формаліном заморожували. В якості первинних антитіл використовували антитіла UCP1 (SH2436525, 1: 500, Invitrogen, Карлсбад, США) та анти-VDAC2 (ab37985, 1: 200, AbCam, Кембридж, Великобританія). В якості вторинних антитіл використовувались анти-кролячі анти-кролячі кози (1: 500) та кон’юговані Alexa 568 та ослині (1: 1000). Ядра були забруднені DAPI.
Аналізи RT-qPCR, ChIP, імуноблот та імунопреципітація
Загальна РНК, витягнута з культивованих клітин або тканин, була зворотно транскрибована в кДНК з використанням зворотної транскриптази M-MLV (Promega, Madison, WI, USA). Аналіз RT-qPCR проводили, як описано раніше, і рівні РНК 9 і 36B4 використовували як контроль для кількісного визначення кожного гена. Аналізи ChIP проводили з використанням нормальних антитіл IgG та анти-PPARγ, анти-PGC-1α та анти-RIP140 в адипоцитах 3T3-L1. Послідовності праймерів для ПЛР наведені в таблиці додаткової інформації. Імуноблотинг проводили з використанням анти-PPARγ, анти-PGC-1α, анти-RIP140, анти-UCP1 та анти-β-актинових антитіл, як описано раніше 9. Для аналізів ІР тканини та адипоцити 3T3-L1 лізували в буфері RIPA, обертаючи інкубацію при 4 ° C протягом 20 хв. Після короткого ультразвукового обробки лізати імунопреципітували, використовуючи анти-PPARγ, анти-PGC-1α та анти-RIP140 антитіла. Потім імунопреципітати аналізували за допомогою імуноблотингу.