Вплив ожиріння на взаємозв’язок експресії мРНК лептину та розміру адипоцитів в анатомічному плані
Анотація
лептин, гормон, який виробляється переважно в адипоцитах, має глибокий вплив на споживання їжі, витрату енергії та метаболізм (1, 7, 22, 36, 52, 54, 66). Концентрації лептину в плазмі позитивно корелюють з різними показниками жирності, такими як загальна маса жиру, відсоток жиру та індекс маси тіла як у людей, так і у гризунів (10, 17, 32, 44, 51), що свідчить про те, що лептин може функціонувати як гуморальний сигнал жирової маси як частина регуляторного механізму енергетичного балансу (29, 53).
Експресія мРНК лептину та секреція білка регулюються багатьма факторами, включаючи інсулін, глюкокортикоїди, катехоламіни та TNF-α (6, 47, 48, 55, 61). Голодування різко пригнічує експресію гена лептину, а годування відновлює експресію мРНК лептину до рівнів, що не дотримуються протягом 4–7 год (5, 41, 48). Ефекти голодування та годування на рівні мРНК лептину частково опосередковані концентрацією циркулюючого інсуліну та ефектом інсуліну на метаболізм адипоцитів (38, 48). Раніше ми показали, що рівні мРНК лептину та швидкість секреції білка сильно корелюють між собою та з обсягом адипоцитів у пахових, перигонадальних та заочеревинних жирових депо худих молодих мишей у постабсорбтивному стані (самці C57BL/6J у віці 10 тижнів) ). Нахили ліній регресії, що відносять рівень мРНК тканинного лептину до середнього об'єму адипоцитів, трохи вищі в перигонадальних, ніж у пахових та заочеревинних жирових депо, і на обсяг адипоцитів припадає 64% зміни рівня мРНК тканинного лептину у цих мишей ( 65). Ці результати забезпечують механістичну основу фізіологічної ролі лептину як гуморального сигналу жирової маси.
Хоча концентрація лептину в плазмі крові, як правило, вища у людей із ожирінням, ніж у нежирних людей, проте концентрація лептину в плазмі на одиницю жирової маси виявляється більш розсіяною і, можливо, нижчою, у людей старшого віку та людей із ожирінням порівняно з пацієнтами із нормальною вагою (10, 28, 35, 45, 50, 51). Основний механізм зміни концентрації лептину в плазмі на одиницю жирової маси у людей із ожирінням не ясний. Концентрації лептину в плазмі крові також вищі у людей із ожирінням, ніж у худих мишей (17, 31). Однак точний зв’язок між експресією гена лептину та розміром адипоцитів в анатомічно відмінних жирових депо у ожирілих мишей або людей не ясний. Дослідження показують, що концентрація лептину в плазмі на одиницю жирової маси є важливим параметром енергетичного гомеостазу у людей та гризунів (4, 9, 42, 56, 57, 62, 63). Низькі концентрації лептину в плазмі на одиницю жирової маси пов’язані зі збільшенням рівня ожиріння у індіанців Піма та збільшенням ожиріння у Леп об/+ миші (9, 42), тоді як високі концентрації лептину в плазмі на одиницю жирової маси асоціюються з худим фенотипом та стійкістю до ожиріння, спричиненого дієтою, у кількох моделях мишей (4, 56, 57, 62, 63).
У цьому звіті ми систематично досліджували взаємозв’язок рівня мРНК лептину з об’ємом адипоцитів в анатомічно відмінних жирових депо на чотирьох мишачих моделях ожиріння та порівнювали результати з результатами худих молодих мишей. Конкретні запитання, які ми задали, такі. 1) Чи рівні рівнів мРНК лептину на одиницю об’єму адипоцитів подібні між анатомічно різними жировими депо у мишей із ожирінням та подібні до рівня худих молодих мишей? 2) Чи поширюється позитивна кореляція між рівнем мРНК лептину та обсягом адипоцитів від малих до гіпертрофічних адипоцитів у мишей із ожирінням?
Тварини та збір зразків жирової тканини.
Виділення та розмірне фракціонування адипоцитів.
Адипоцити виділяли шляхом перетравлення колагенази, як описано раніше (43). Для фракціонування за розмірами виділені адипоцити з однієї жирової прокладки (0,5–1 г) суспендували у 20 мл бікарбонатного буфера Кребса-Рінгера, доповненого 4% BSA та 1 г/л глюкози, у конічній пробірці об’ємом 50 мл і обережно перемішували. Потім адипоцитам давали плавати протягом 90 с, і клітини в дні 10 мл буфера збирали (невелика фракція). До решти адипоцитів додавали десять мілілітрів свіжого буфера. Клітини змішували і давали можливість знову плавати протягом 30–45 с, і відбирали адипоцити в дні 10 мл буфера (фракція середнього розміру). Нарешті, адипоцити з верхніх 5 мл буфера збирали після того, як решта адипоцити знову змішували в 20-міліметровому буфері і залишали плавати протягом 10–15 с (велика фракція). Частину адипоцитів у кожній фракції використовували для визначення об'єму клітин, а решта клітин використовували для приготування РНК (див. Нижче). Репрезентативний результат - розподіл розмірів трьох фракцій розміру адипоцитів із параметричної жирової подушечки 3-місячної жінки об/об миші, показано на рис. 1.
Рис. 1.Стовпчаста діаграма середніх значень та СЕ обсягу адипоцитів (мкг ліпіду/клітина) (A), рівні мРНК для лептину () і TNF-α (C.) (як співвідношення до β-актину, довільні одиниці) у паховій (Ing), епідидимальній (Epi) та заочеревинній (Ret) жировій тканині у самців мишей C57BL/6J віком 10 тижнів (худі, = 30) (9), 10-тижневий чоловік C57BL/6J чоловік Леп об / Леп об миші (об/об, н = 10), 5-місячний чоловік C57/BL/6J-A р миші (A р, = 5), 11 самців мишей C57BL/6J у віці (старий, = 6) та 8-місячних самців мишей C57BL/6J з високим вмістом жиру, що харчуються (HFD, = 5). Обсяги адипоцитів, рівні мРНК лептину та рівні мРНК TNF-α суттєво відрізнялись серед моделей на тваринах (