Вплив втрати ваги на концентрацію глутатіонпероксидази 3 у сироватці крові та жирову тканину
Маттіас Блюер, доктор медичних наук
Лейпцизький університет, кафедра медицини
DE – 04103 Лейпциг (Німеччина)
Статті, пов’язані з "
- Електронна пошта
Анотація
Вступ
Підвищений окислювальний стрес, стан тимчасово або хронічно підвищеного вироблення активних форм кисню (АФК), належить до основних проявів ожиріння та діабету 2 типу (T2D) [1, 2]. Підвищена продукція АФК може погіршити клітинний метаболізм та пошкодити клітинні компоненти [3]. Отже, у здорових клітинах існують антиоксидантні захисні механізми для детоксикації цих високореактивних молекул та підтримки низького ступеня окисного стресу [2, 4]. Антиоксидантні ферменти, такі як супероксиддисмутаза, каталаза та глутатіонпероксидаза (GPx), а також ендогенні метаболіти відповідають за знешкодження та розщеплення АФК до менш або неактивних продуктів [2, 4]. Виявлено принаймні сім ізоформ білків GPx, з яких на глутатіонпероксидазу 3 (GPX3) припадає основна антиоксидантна активність у циркуляції [5, 6].
GPX3 рясно експресується в нирках і легенях і в меншій кількості в жировій тканині (AT) [6, 7]. Експресія GPX3 регулюється механізмами, опосередкованими гіперметилюванням та глюкокортикоїдними рецепторами [8]. На додачу, GPX3 є прямим геном цільового альфа-рецептора естрогену в білому AT [9]. GPX3 діє як модулятор окисно-відновної сигналізації, має імуномодулюючу функцію, каталізує детоксикацію АФК і був ідентифікований як супресор пухлини при різних типах раку [6, 8]. Окислювальний стрес сприяє дисфункції AT при ожирінні [10, 11], отже, GPX3 може відігравати вирішальну роль як місцевий захисний механізм, особливо при ожирінні [5, 12].
Дійсно, було показано, що концентрація GPX3 у сироватці крові та експресія АТ є нерегульованими при ожирінні та порушеннях метаболізму людини [5, 12, 13], а також на тваринних моделях ожиріння та діабету [5]. У контексті проекту анатомії геному діабету, GPX3 було визначено як один з найсильніших асоційованих генів за ознаками чутливості до інсуліну, адипогенезу та T2D [14]. Нещодавно ми виявили, що циркулюючий GPX3 належить до кластеру адипокінів, який тісно пов'язаний з чутливістю до інсуліну, гіперглікемією та ліпідним обміном [15]. Більше того, GPX3 Показано, що варіант гена rs8177409 асоціюється із серцево-судинним ризиком у мексиканської популяції [13]. Однак зміни концентрацій GPX3 у сироватці крові, виявлені у зв'язку з ожирінням, є неоднорідними і коливаються від суттєво підвищених концентрацій GPX3 у сироватці у пацієнтів із ожирінням із Центральної Мексики [12, 13] до помітно зниженого вмісту GPX3 у плазмі у когорті з Кореї [5].
Дані про людей та гризунів вказують на роль GPX3 у підтримці функції АТ та системному захисті від підвищеного вироблення АФК і свідчать про те, що порушення регуляції GPX3 сприяє зв'язку між збільшенням маси АТ та метаболічними та серцево-судинними захворюваннями, пов'язаними з ожирінням. Тут ми прагнули визначити потенційні асоціації між циркулюючим GPX3, експресією AT GPX3, ожирінням та T2D у кавказькій когорті з широким діапазоном ІМТ, розподілу жиру та параметрів метаболізму глюкози. Далі ми перевірили гіпотезу про те, що заходи щодо зниження ваги спричиняють зміни концентрації GPX3 у сироватці крові та експресії АТ.
Матеріал та методи
Предмети
Ми включили шість різних когорт із загальною кількістю 630 осіб у наше дослідження концентрації GPX3 у сироватці крові та експресії мРНК AT. У першій когорті ( = 213), ми досліджували концентрацію GPX3 у сироватці крові щодо показників ожиріння та метаболізму глюкози в поперечному дослідженні (когорта 1) (таблиця 1). В іншому дослідженні поперечного перерізу (когорта 2) ми досліджували експресію мРНК GPX3 у парних вісцеральних сальниках (vis) та підшкірних (SC) AT на додаток до концентрацій GPX3 у сироватці крові ( = 233) (таблиця 2). Крім того, було відібрано 60 чоловіків та жінок із ожирінням ожиріння з ІМТ 45 ± 1,3 кг/м 2, запланованих на вибіркову холецистектомію, дослідну лапаротомію або резекцію шлункового рукава та розподілено на дві експериментальні групи, чутливі до інсуліну (ІС) та стійке (ІЧ) ожиріння з 30 суб'єктами, кожен, як описано раніше (когорта 3) [16].
Таблиця 1.
Дослідження концентрації GPX3 у сироватці крові
Таблиця 2.
Характеристика учасників дослідження жирової тканини GPX3 експресія мРНК ( = 233, когорта 2)
В інтервенційних дослідженнях ми вимірювали циркулюючий GPX3 до і через 6 місяців після комбінованого фізичного навантаження та дієти з обмеженим вмістом калорій (когорта 4, = 20), до та через 6 місяців після баріатричної операції (когорта 5, = 80) (Таблиця 3), а також до та через 12 ± 2 місяці після баріатричної операції в контексті двоступеневого хірургічного підходу (когорта 6, = 24). Ми включили останнє втручання для вимірювання експресії AT GPX3 до і після значної втрати ваги як у вісцеральних, так і в СК жирових складах.
Таблиця 3.
Характеристика учасників баріатричної хірургії (когорта 5) та поєднаних вправ та дієти (когорта 4)
Ми визначили такі критерії виключення: i) дисфункція щитовидної залози, ii) зловживання алкоголем або наркотиками, iii) вагітність, iv) лікування тіазолідиндіонами. Всі дослідження були схвалені комітетом з етики Університету Лейпцига (номери затвердження: 159–12–21052012 та 017–12–23012012), і всі випробувані дали письмову інформовану згоду перед тим, як брати участь у дослідженні.
Когорти мали такі специфічні характеристики:
Когорта 1
213 кавказьких чоловіків ( = 110) та жінок ( = 103) були послідовно набрані в рамках дослідження з питань резистентності до інсуліну на Медичному факультеті Лейпцизького університету для представлення широкого спектру ожиріння, чутливості до інсуліну та толерантності до глюкози. Вік коливався від 19 до 80 років, а ІМТ від 17,1 до 79,1 кг/м 2. У дослідження було включено 100 пацієнтів з T2D та 113 нормальними глюкозотолерантними контролями (Таблиця 1).
Когорта 2
Експресію мРНК AT GPX3 досліджували у 233 донорів парних зразків Vis та SC AT, які перенесли операцію на черевній порожнині з метою холецистектомії, хірургічного втручання, травм черевної порожнини або дослідної лапаротомії (табл. 2). З цих осіб 78 мали Т2Д. Усі суб'єкти мали стабільну вагу, що визначається як відсутність коливань> 2% маси тіла протягом щонайменше 3 місяців до операції. AT негайно заморожували в рідкому азоті після експлантації. Гістологічний аналіз та вимірювання кількості макрофагів у AT проводили, як описано раніше [16, 17]. Для визначення розміру адипоцитів у підгрупі з 122 репрезентативних донорів AT, 200 мкл аликвот адипоцитів як з SC, так і з вісцеральної AT фіксували осмічною кислотою, інкубували протягом 48 годин при 37 ° C і підраховували в лічильнику Коултера (Multisizer III; Бекман Коултер, Крефельд, Німеччина).
Когорта 3
Дослідження ожиріння, чутливе до інсуліну (ІС) та інсулінорезистентне (ІР). На основі швидкості інфузії глюкози (ГІР) в еуглікемічній гіперінсулінемічній затискачці пацієнти визначалися як ІС (ГІР> 70 мкмоль/кг/хв) або ІР (ГІР 2, а ІМТ через 12 ± 2 місяці після баріатричної операції становив 47,1 ± 8,5 кг/м 2 .
Вимірювання вмісту жиру в організмі, метаболізм глюкози, чутливість до інсуліну
ІМТ розраховували як вагу, поділену на квадрат висоти. Обхват стегон вимірювали над сідницями; обхват талії вимірювали в середній точці між нижніми ребрами і гребінем клубової кістки. Відсоток жиру в організмі вимірювали за допомогою подвійної рентгенівської абсорбціометрії (DEXA) або BIA. У когортах 2 та 3 обчислювались вісцеральні ділянки черевної порожнини та жирові клітини за допомогою комп’ютерної томографії (КТ) на рівні L4 – L5 ( = 87). Чутливість до інсуліну оцінювали за допомогою індексу HOMA-IR або за допомогою методу еуглікемічно-гіперінсулінемічного затиску, як описано раніше [19].