Роль адипоциту XBP1 у метаболічній регуляції під час лактації
Маргарет Ф. Грегор
1 Відділи генетики та складних захворювань та харчування, а також Інститут широкого загалу Гарварда та Массачусетського технологічного університету, Гарвардська школа охорони здоров'я, Бостон, Массачусетс 02115 США
Емілі С. Міш
1 Відділи генетики та складних захворювань та харчування, а також Інститут широкого загалу Гарварда та Массачусетського технологічного університету, Гарвардська школа охорони здоров'я, Бостон, Массачусетс 02115 США
Лінг Ян
1 Відділи генетики та складних захворювань та харчування, а також Інститут широкого загалу Гарварда та Массачусетського технологічного університету, Гарвардська школа громадського здоров'я, Бостон, Массачусетс 02115 США
Сара Гуммасті
1 Відділи генетики та складних захворювань та харчування, а також Інститут широкого загалу Гарварда та Массачусетського технологічного університету, Гарвардська школа охорони здоров'я, Бостон, Массачусетс 02115 США
Карен Е. Інує
1 Відділи генетики та складних захворювань та харчування, а також Інститут широкого загалу Гарварда та Массачусетського технологічного університету, Гарвардська школа охорони здоров'я, Бостон, Массачусетс 02115 США
Енн-Хві Лі
2 Кафедра патології та лабораторної медицини, Медичний коледж Weill Cornell, Нью-Йорк, Нью-Йорк, 10065 США
Брайан Бірі
3 Інститут біомедичних досліджень Уайтхеда, Кембридж, Массачусетс 02142 США
Гьокхан С. Готаміслігіл
1 Відділи генетики та складних захворювань та харчування, а також Інститут широкого загалу Гарварда та Массачусетського технологічного університету, Гарвардська школа охорони здоров'я, Бостон, Массачусетс 02115 США
Пов’язані дані
Резюме
Адипоцит займає центральне місце в метаболізмі організму та виявляє значну функціональну та морфологічну пластичність під час свого формування та тривалості життя. Чудові трансформації цього органу відбуваються під час ожиріння та лактації - двох метаболічних процесів, де краще розуміння функції адипоцитів є важливим. Розглядаючи критичну важливість клітинного ендоплазматичного ретикулума органел (ER) у адаптації до коливань синтетичних процесів, ми дослідили роль XBP1, центрального регулятора адаптивних реакцій ER, у формуванні та функціонуванні адипоцитів. Несподівано делеція адипоцитів-XBP1 in vivo у мишей (XBP1 ΔAd) не вплинула на формування адипоцитів або системний гомеостатичний метаболізм на регулярній дієті або високожирній дієті. Однак під час лактації дамби XBP1 ΔAd виявляли підвищену ожиріння, зменшували виробництво молока та зменшували ріст посліду порівняно з контрольними дамбами. Більше того, ми демонструємо, що XBP1 регулюється під час лактації, коли він реагує на пролактин, змінюючи експресію ліпогенних генів. Ці результати демонструють невизнану раніше роль адипоциту-XBP1 у регуляції лактаційного метаболізму.
Вступ
Жирова клітина, або адипоцит, є центральним регулятором метаболізму, який зберігається в організмах від мух до людини. В основі функції адипоцитів лежить його здатність накопичувати та вивільняти ліпіди в потоці відповідно до енергетичних потреб організму. Таким чином, життя адипоцита охоплює багато екстремальних коливань ємності для зберігання ліпідів, починаючи з розвитку преадипоцита у зрілий адипоцит, а потім продовжуючи реагувати на метаболічні сигнали. Наприклад, адипоцит повинен виснажувати свій запас ліпідів в умовах дефіциту поживних речовин або високої енергії, таких як голодування або лактація, або збільшувати запаси ліпідів у багатих поживними речовинами умовах, включаючи ожиріння (Attie and Scherer, 2009).
Ми виявили, що генетична делеція адипоциту XBP1, на відміну від очікувань, не впливала на формування та функціонування жирової тканини в умовах гомеостатичного метаболізму. Однак ми повідомляємо про непередбачувану роль XBP1 у регуляції функції жирової тканини під час гомеоретичного або спрямованого метаболізму лактації.
Результати
Делеція in vivo адипоциту XBP1
(A-C) Лентивірусна супресія мРНК XBP1 у преадипоцитах 3T3L1. (A) Рівні мРНК Xbp1 вимірювали за допомогою кількісної RT-PCR (QPCR) у реальному часі. Преадипоцити, що несуть контроль або XBP1 shRNA (iXBP1), були індуковані диференціюватися з розиглітазоном або без нього (10 мкМ). (Б) На 8-й день диференціації вимірювали рівні мРНК гена Адіпонектину за допомогою QPCR та знімали яскраво-фазові мікроскопічні зображення. (D) Рівні білка XBP1 у жирових експлантатах від мишей WT та XBP1 ΔAd після обробки інгібітором протеази MG132 (25 мкМ) або без нього протягом 20 годин для стабілізації білка XBP1. Білкові екстракти досліджували за допомогою XBP1 або антитіл до актину (Санта-Крус). * позначає неспецифічну смугу. (E-K) проводили з самцями мишей (n = 7-12) на дієті з високим вмістом жиру (HFD). (E) Маса тіла мишей WT та XBP1 ΔAd з часом на HFD. (F) Відсоток жиру, (G) нежирна маса та жирова маса мишей WT та XBP1 ΔAd (n = 5-11), виміряні за допомогою аналізу DEXA. (H) Фарбування гематоксиліном та еозином (H&E) зрізів жирової тканини від мишей WT та XBP1 ΔAd (збільшення 100x). Пахова або епідидимальна біла жирова тканина (IWAT або EWAT). (I) сироватковий рівень інсуліну та (J) адипонектину у мишей WT та XBP1 ΔAd (n = 5,6). (К) Тест на толерантність до глюкози, проведений через 16 тижнів на ВЧ із (ін’єкцією 1,0 г/кг глюкози, n = 6). Усі рядки помилок позначають +/- SEM. Див. Також Рисунок S1.
XBP1 регулюється під час лактації в адипоцитах
Далі ми протестували ще один екстремальний стан перетворення адипоцитів: лактацію. Протягом вагітності маса тіла матері зростає, і після пологів починається лактація, а запаси ліпідів жирової тканини використовуються як компоненти або енергія для виробництва молока. Для того, щоб досягти такого розподілу поживних речовин, адипоцити зазнають значної трансформації, що включає сильне виснаження ліпідів та придушення поглинання глюкози та ліпідів. Хоча це явище спостерігалося морфологічно (Elias et al., 1973), мало відомо про функціональну роль адипоцита під час лактації або будь-яких молекулярних медіаторів, що беруть участь у цьому процесі.