Роль мікроРНК у спричиненому ожирінням метаболічному розладі та імунній відповіді
1 Ключова лабораторія з молекулярних та медичних біотехнологій Цзянсу, Коледж наук про життя, Нанкінський звичайний університет, Нанкін, Цзянсу 210023, Китай
2 Департамент біоінформатики Школи географічної та біологічної інформації Нанкінського університету пошти та телекомунікацій, Нанкін, Цзянсу 210023, Китай
Анотація
У всіх живих організмах метаболічний гомеостаз та імунна система є найважливішими вимогами до виживання. Останнім часом ожиріння стало глобальною проблемою охорони здоров’я, що є головним фактором ризику метаболічних розладів. Багато захворювань, спричинених метаболічною дисфункцією, спричиненою ожирінням, відповідають за активовану імунну систему, включаючи вроджені та адаптивні реакції. Слід зазначити, що запалення є явним сигналом бухгалтера. Глибоко вивчені мікроРНК (miРНК) брали участь у багатьох шляхах, що беруть участь у метаболізмі та імунних реакціях, щоб захистити клітини від численних шкідливих стимуляторів, і вони відіграють важливу роль у визначенні прогресу шляхом націлення на різні запальні шляхи. Таким чином, імунна відповідь та метаболічна регуляція дуже інтегровані з міРНК. У сукупності мікроРНК є новими мішенями для терапії імунної дисфункції.
1. Вступ
Ожиріння є результатом незбалансованого споживання та витрачання енергії, що визначається як ненормальне або надмірне накопичення позаматкової жирової тканини в периферичних тканинах, що може погіршити стан здоров'я. За підрахунками, до 2030 року прогнозується, що дорослі з надмірною вагою (індекс маси тіла (ІМТ)> 25 кг/м 2) становлять 1,35 млрд., І 573 млн. Із них вважаються клінічно ожирінням (ІМТ> 30 кг/м 2). світ [1]. Ожиріння відіграє важливу роль у порушеннях функції печінки, серцевої, легеневої, ендокринної та репродуктивної систем, що призводить до серйозних метаболічних порушень, таких як діабет, жирова хвороба печінки, атеросклероз та деякі види раку. Це покладає вражаюче навантаження на особисте здоров'я, суспільство та економіку. Лікування ескалації ожиріння та порушення обміну речовин було довгим шляхом, який вимагав зусиль від кожного рівня суспільства. Крім того, медична терапія та хірургія - це також потужні заходи для формування програм боротьби та обмеження.
З початку життя метаболічна реакція та імунна система тісно переплітаються для здоров'я тканин та організму. Повідомлялося, що імунні клітини, такі як макрофаги та тучні клітини, проникали в жирову тканину на моделях ожирілих тварин [2], що свідчить про імунологічну природу метаболічного захворювання. Це спостереження може пояснити інше дослідження, яке показало, що у деяких хворих на цукровий діабет, які отримували аспірин, швидко покращувався гомеостаз глюкози [3]. З іншого боку, розлад імунітету є головним для порушення обміну речовин. Фокс та ін. повідомляли, що у хворих на менінгіт спостерігався минущий діабетичний синдром [4]. Інше дослідження також виявило, що лікування ліпополісахаридом у собак викликало резистентність до інсуліну, скасовуючи здатність інсуліну індукувати всмоктування глюкози в м’язи [5]. Крім того, було визнано, що гостра інфекція у пацієнтів людини пов'язана зі зниженням зв'язування інсуліну з рецептором інсуліну в ізольованих клітинах крові [6]. Отже, делікатна регуляція цих шляхів життєво необхідна для клітинного гомеостазу.
miРНК - це невеликі некодуючі ендогенні одноланцюгові РНК, що зазвичай складаються з 18-25 нуклеотидів, які регулюють експресію генів шляхом репресії або деградації цільових мРНК на посттранскрипційному рівні [7]. За підрахунками, близько 30–50% генів, що кодують білок, регулюються мікроРНК [8]. Порушена експресія мікроРНК, що беруть участь у клітинному процесі, пов’язана з багатьма захворюваннями, такими як гіперліпідемія, спричинена ожирінням, неалкогольна жирова хвороба печінки (NAFLD), цукровий діабет 2 типу (T2DM) та атеросклероз через регуляцію множинних генів [9]. В імунній системі мережі зворотного зв'язку служать для регулювання експресії білка в стійкому стані та в умовах стресу навколишнього середовища, необхідних для здійснення долі [10]. Отже, мікроРНК, пов’язані з розвитком та функцією імунної системи, відіграють потенційну роль у терапії захворювань, пов’язаних з імунітетом.
У цьому огляді ми зосереджуємось на метаболічному розладі, спричиненому ожирінням, з метою проілюструвати зв'язки з імунною реакцією та роллю мікроРНК, а отже, розробити ефективні терапевтичні стратегії.
2. мікроРНК та метаболічний розлад, спричинений ожирінням
Ожиріння є основною метою для профілактики та лікування, оскільки підвищена концентрація ліпідів у сироватці крові у осіб із ожирінням може призвести до серйозних порушень (ліпотоксичність) та неминучих метаболічних розладів. Жирова тканина є головним органом для зберігання ліпідів; однак надлишок калорій змінить ендокринні функції адипоцитів та накопичення ектопічного жиру в периферичних тканинах, таких як печінка, скелетні м'язи, підшлункова залоза β-клітин та нирок [11] призведе до ліпотоксичного стресу та запалення низького ступеня, що супроводжується порушенням обміну речовин.
В останні кілька років зростає інтерес до ролі мікроРНК у розвитку метаболічного розладу, спричиненого ожирінням. Ці мікроРНК відіграють важливу роль у фізіологічних та патофізіологічних станах, які беруть участь у диференціації клітин, проліферації, апоптозі, кровотворенні, морфогенезі кінцівок та важливих метаболічних шляхах, таких як секреція інсуліну, біосинтез тригліцеридів та холестерину та окислювальний стрес [12, 13]. Серед них показано, що miR-103, miR-107 та miR-143 прискорюють розвиток жирових клітин [14]. miR-935, miR-4772, miR-223 та miR-376b є репортерами ожиріння, спричиненого дієтою [15]. А миші, у яких відсутній miR-378, стійкі до ожиріння та виявляють посилений метаболізм жирних кислот мітохондрій та підвищену окислювальну здатність у тканинах-мішенях інсуліну [16]. miR-221, miR-28 та miR-486 пов'язані з ІМТ, масою жиру у відсотках, талією та регіональним розподілом жиру [17]. Крім того, miR-126, miR-15a, miR-29b, miR-223 та miR-28-3p пов'язані з T2DM, а miR-155, miR-302a та miR-712 - з атеросклерозом [18].
3. Запалення та імунна реакція при метаболічному розладі, спричиненому ожирінням
Живі організми активізують імунну систему, що складається з ліній клітин, що мешкають в лімфоїдних органах, або змінюють тканини, і проходять через периферичну кров проти інфекційних патогенів. Запалення - це самозахисна реакція з метою очищення антигенів і повернення системи до нормального вихідного рівня, яке набирає лейкоцити до жиру, але не має багатьох основних ознак класичного запалення, таких як долор, рубор, калорія та пухлина . Імунна активація повторюється при накладеному метаболічному розладі на ожиріння з тонічним запаленням низького ступеня. Вроджені та адаптивні імунні відповіді - це різні види імунітету, які взаємодіють з додатковими клітинами, утворюючи динамічні клітинні спільноти в тканинах. Вроджений імунітет - це внутрішня, клітинно-автономна реакція, яка представляє перший бар’єр швидкодіючого захисту від патогенних мікроорганізмів, тоді як адаптивна імунна відповідь стимулює антиген-специфічні молекули рецепторів, що експресуються Т і В лімфоцитами [19]. Надлишок ліпідів у людей із ожирінням є основною причиною порушення обміну речовин. Так само це може також впливати на здатність імунної системи. Таким чином, життєво важливо оцінити роль імунної відповіді та запалення у метаболічному розладі, спричиненому ожирінням.
Всі метаболічні тканини містять резидентні популяції імунних клітин, і всі клітини з нормальним метаболізмом виконують специфічні для клітин біологічні функції, що беруть участь в імунній реакції на навколишнє середовище [20], що породило поняття «імунометаболізм» [21] та « пожежа »[22]. Імунометаболізм пропонується для відображення метаболізму, пов’язаного з імунітетом, та метаболічного впливу на функцію імунних клітин, тоді як запалення запалення - це дисципліна хронічної низькоякісної запальної реакції на ожиріння.