Линдзи А. Мюир

катедра по педиатрия и заразни болести, Медицински факултет на Университета в Мичиган, Ан Арбър, Мичиган, САЩ

e Завършила програма по имунология, Медицински факултет на Университета в Мичиган, Ан Арбър, Мичиган, САЩ

Ники А. Бейкър

b Катедра по хирургия, Медицински факултет на Университета в Мичиган, Ан Арбър, Мичиган, САЩ

e Завършила програма по имунология, Медицински факултет на Университета в Мичиган, Ан Арбър, Мичиган, САЩ

Александра Р. Уашобау

b Катедра по хирургия, Медицински факултет на Университета в Мичиган, Ан Арбър, Мичиган, САЩ

e Завършила програма по имунология, Медицински факултет на Университета в Мичиган, Ан Арбър, Мичиган, САЩ

Кристофър К. Нийли

b Катедра по хирургия, Медицински факултет на Университета в Мичиган, Ан Арбър, Мичиган, САЩ

e Завършила програма по имунология, Медицински факултет на Университета в Мичиган, Ан Арбър, Мичиган, САЩ

Кармен Г. Флешър

c Бакалавърска програма за научни изследвания, Университет в Мичиган, Ан Арбър, Мичиган, САЩ

e Завършила програма по имунология, Медицински факултет на Университета в Мичиган, Ан Арбър, Мичиган, САЩ

Дженифър Б. ДелПропосто

катедра по педиатрия и заразни болести, Медицински факултет на Университета в Мичиган, Ан Арбър, Мичиган, САЩ

e Завършила програма по имунология, Медицински факултет на Университета в Мичиган, Ан Арбър, Мичиган, САЩ

Лин М. Гелетка

катедра по педиатрия и заразни болести, Медицински факултет на Университета в Мичиган, Ан Арбър, Мичиган, САЩ

e Завършила програма по имунология, Медицински факултет на Университета в Мичиган, Ан Арбър, Мичиган, САЩ

Амир А. Гафери

b Катедра по хирургия, Медицински факултет на Университета в Мичиган, Ан Арбър, Мичиган, САЩ

d Отделение по хирургия, Болница за администрация на ветераните в Ан Арбър, Ан Арбър, Мичиган, САЩ

e Завършила програма по имунология, Медицински факултет на Университета в Мичиган, Ан Арбър, Мичиган, САЩ

Джонатан Ф. Финкс

b Катедра по хирургия, Медицински факултет на Университета в Мичиган, Ан Арбър, Мичиган, САЩ

e Завършила програма по имунология, Медицински факултет на Университета в Мичиган, Ан Арбър, Мичиган, САЩ

Канакадурга Певец

катедра по педиатрия и заразни болести, Медицински факултет на Университета в Мичиган, Ан Арбър, Мичиган, САЩ

e Завършила програма по имунология, Медицински факултет на Университета в Мичиган, Ан Арбър, Мичиган, САЩ

Оливър А. Върбан

b Катедра по хирургия, Медицински факултет на Университета в Мичиган, Ан Арбър, Мичиган, САЩ

e Завършила програма по имунология, Медицински факултет на Университета в Мичиган, Ан Арбър, Мичиган, САЩ

Кари Н. Луменг

катедра по педиатрия и заразни болести, Медицински факултет на Университета в Мичиган, Ан Арбър, Мичиган, САЩ

e Завършила програма по имунология, Медицински факултет на Университета в Мичиган, Ан Арбър, Мичиган, САЩ

f Дипломна програма по клетъчна и молекулярна биология, Медицински факултет на Университета в Мичиган, Ан Арбър, Мичиган, САЩ

Робърт У. О'Рурк

b Катедра по хирургия, Медицински факултет на Университета в Мичиган, Ан Арбър, Мичиган, САЩ

d Отделение по хирургия, Болница за администрация на ветераните в Ан Арбър, Ан Арбър, Мичиган, САЩ

e Завършила програма по имунология, Медицински факултет на Университета в Мичиган, Ан Арбър, Мичиган, САЩ

РЕЗЮМЕ

Предсказващите реакции на загуба на тегло не са добре дефинирани. Ние предположихме, че фенотипните характеристики на мастната тъкан, свързани с ремоделирането, ще бъдат свързани с реакциите на бариатрична хирургия при загуба на тегло. Висцералните и подкожните мастни тъкани, събрани от пациенти по време на бариатрична хирургия, бяха изследвани с поточна цитометрия, имунохистохимия и QRTPCR и резултатите корелираха с резултатите от загубата на тегло. Възрастта, мъжкият пол и диагнозата диабет тип 2 са свързани с по-малко загуба на тегло. Размерът на адипоцитите е увеличен и честотата на преадипоцитите е намалена във висцералната мастна тъкан от пациенти с диабет. Намалената честота на преадипоцитите на мастната тъкан е свързана с по-малко загуба на тегло при жените, но не и при мъжете. Тези данни предполагат, че фенотипните характеристики на ремоделирането на мастната тъкан могат да предскажат реакция на интервенции за отслабване.

Въведение

Резултати

DM състоянието, възрастта и мъжкият пол корелират с по-малко загуба на тегло, причинена от операция

Бяха наети деветдесет и пет субекта. За да определим клиничните характеристики, свързани със загуба на тегло, ние разделихме пациентите на подгрупи на диабет (DM), преддиабет (PRE) и недиабет (NDM). Тези групи се различават значително по отношение на възрастта, HbA1c и разпространението на коморбидността, но са сходни по отношение на пола и предхирургичния ИТМ (Таблица 1). Коригиране на възрастта, пола и операцията,% TWL на 6 и 12 месеца е по-малко при пациенти с DM (Фиг. 1А). % TWL 6 и 12 месеца след операцията в цялата кохорта варират съответно от 8–39% и 8–55% (фиг. 1В). Линейният регресионен анализ разкри обратната корелация между% TWL и HbA1c и между% TWL и възрастта (фиг. 1C, D); не се наблюдава корелация между% TWL и предхирургичен ИТМ (данните не са показани). Коригирайки възрастта, HbA1c и операцията, 12-месечен% TWL е по-голям при жените (фиг. 1Е). Не се наблюдава разлика в коригирания за възрастта HbA1c между мъже и жени (данните не са показани). Тези данни идентифицират DM състоянието, възрастта и мъжкия пол като предиктори за по-малко загуба на тегло, причинена от хирургическа намеса.

маса 1.

n = 95DM (n = 37) PRE (n = 26) NDM (n = 32) p-стойност
ДЕМОГРАФИЯ, ЛАБОРАТОРНИ СТОЙНОСТИ
Пол (F/M, n)22/1518/826/60,146
Възраст (средно, години)494838 2)4648460,473
HbA1c (средно,%)7.26.05.4 Фиг. 2А, Б). Размерът на адипоцитите и честотата на преадипоцитите корелират обратно в ДДС и SAT, което предполага реципрочна връзка между хипертрофия на адипоцитите и способността за генериране на нови адипоцити (фиг. 2С). Съобразявайки се с възрастта и пола, съдържанието на преадипоцити е намалено и размерът на адипоцитите е увеличен в ДДС, но не и в SAT в DM спрямо субектите с NDM и в PRE по отношение на субектите с NDM (Фиг. 2D, E). Не се наблюдават различия в пола в честотата на преадипоцитите при ДДС или SAT (фиг. 2F), но по-голям размер на адипоцитите на ДДС при мъжете в сравнение с жените наближава значимостта (фиг. 2G). Линейната регресия разкрива, че HbA1c корелира директно с размера на адипоцитите и обратно с честотата на преадипоцитите в ДДС, но не и SAT. Пряката корелация на размера на адипоцитите с възрастта наближава значението в ДДС, но не и в SAT; честотата на преадипоцитите не корелира с възрастта в нито едно депо (фиг. 2Н).

загуба

За по-нататъшно изследване на природата на адипоцитната хипертрофия, свързана с DM, ние се опитахме да определим дали субпопулациите на големи или малки адипоцити корелират непропорционално с DM. Сравнихме разпределението на размера на адипоцитите между субектните групи чрез картографиране на честотата на адипоцитите във всеки 100 μM 2 увеличение на размера, осреднено за всички пациенти във всяка група (NDM, PRE, DM). В сравнение с пациентите с NDM, пациентите с DM и PRE проявяват намалени по-малки адипоцити (приблизително 700–3 300 μM 2), заедно с увеличение на по-големите адипоцити (приблизително 5 600–8 700 μM 2); тези разлики се наблюдават в ДДС, но не и в ДДС (фиг. 2I). За ДДС, средните стойности на PRE, средната стойност, изкривяването и куртозата за честотните разпределения на размера на адипоцитите са последователно между NDM и DM. Също така сравнихме размерите на адипоцитите при 25-ти, среден и 75-и процентил в групи. Субектите с DM и PRE имат значително увеличен размер при всички процентили в сравнение с NDM, а при 25-ия процентил размерът на адипоцитите на DM също е значително по-висок от PRE (фиг. 2J). Не бяха открити разлики за SAT. Този анализ на честотното разпределение поддържа по-малко малки адипоцити и увеличени по-големи адипоцити в DM ДДС.

Заедно тези наблюдения предполагат, че дисбалансът между хипертрофия на адипоцитите и хиперплазия на преадипоцитите допринася за патогенезата на DM при затлъстяване.

Честотата на преадипоцитите корелира със загуба на тегло

Базирани на мастната тъкан корелати на индуцирана от хирургия загуба на тегло: Корелации при всички субекти в областта на адипоцитите (μM 2) и честотата на преадипоцитите (PA) (% всички SVF клетки) с% TWL на 12 месеца при всички субекти и при женски и мъжки подгрупи; Показаните p-стойности са едномерни (uv), коригирани по възраст (a) и възрасти, HbA1c-, коригирани по операция (a, h, o).

Дискусия

Наблюдавахме, че DM състоянието, възрастта и мъжкият пол са отрицателни предиктори на индуцирана от операцията загуба на тегло, в съответствие с предишни данни. 3-5 пациенти с DM са по-възрастни в нашата кохорта, а възрастта и мъжкият пол корелират обратно със загубата на тегло, независимо от HbA1c, което предполага, че възрастта и полът допринасят за загубата на тегло чрез механизми, независими от DM.

Ние също така демонстрираме връзки между хипертрофия на мастната тъкан и статус на DM, независимо от загубата на тегло. Проучванията на мишки показват, че много големите адипоцити са променили генната експресия и съдържанието на протеини и са по-устойчиви на инсулин от по-малките адипоцити. 11,12 Освен това, в съответствие с нашите констатации тук и в по-рано публикувана работа 6 други са показали, че по-големите адипоцити са свързани с по-голяма инсулинова резистентност при хората. 7,13,14 От интерес установихме, че хипертрофията на адипоцитите при DM засяга специфични субпопулации на адипоцити въз основа на размера, с намалени адипоцити ∼700–3,300 μM 2 и увеличени адипоцити ∼5,600–8,700 μM. 2 Други показват, че по-големите подобрения в инсулиновата чувствителност са свързани с намаляване на големи и много големи субдифракции на адипоцитите при пациенти с DM след ограничаване на калориите и загуба на тегло, предизвикана от упражнения. 15 Заедно тези наблюдения пораждат интригуващата възможност клетките в тези размери да са съответно метаболитно защитни и патогенни. За потвърждаване на тази хипотеза ще са необходими допълнителни изследвания, фокусирани върху тези специфични субпопулации на адипоцитите.

Нашите открития за връзка между DM и намалената честота на преадипоцитите са в съответствие с предишни проучвания, 14,16,17 и потвърждават предишни данни, публикувани от нашата група в по-малка кохорта, която представлява подмножество от данните в настоящия ръкопис. 6 Намалената честота на преадипоцитите и пролиферативният капацитет са свързани със затлъстяването и метаболитните заболявания в някои, 6,14,16-18, но не във всички 19 проучвания. Тази противоречива литература може да е резултат от хетерогенност на пациента, широка присъща променливост в честотата на човешките преадипоцити, 19,20 и различни техники, използвани за количествено определяне на преадипоцитите. Едно проучване демонстрира връзка между намаления брой на преадипоцитите и DM, ограничено до ДДС, 16 подобно на нашите открития и в съответствие с добре установената по-силна връзка на метаболитните заболявания с ДДС. 21.

Нашата кохорта е недостатъчно оправомощена да контролира всички потенциални смущаващи фактори или да изследва ремисия на DM, въпроси, които ще изискват много по-големи проучвания за разглеждане. Ограниченията в наличната тъкан не позволяват анализ на голям брой проби от SAT. Други функции на мастната тъкан регулират ремоделирането, включително фиброза, 22 възпаление и метаболизъм, цели за бъдещи изследвания. Независимо от това, нашите данни подкрепят концепцията, че дисбалансът между хипертрофия на адипоцитите и хиперплазия на преадипоцитите допринася за патогенезата на DM и загубата на тегло, причинена от операция. Освен това, нашите открития подчертават значението на половите различия в тези ефекти и предлагат преадипоцитите като цел за изследване на механизмите, в основата на които се реагира на интервенциите за отслабване.

Пациенти, методи, материали

Висцерални (ДДС, по-голям салник) и подкожна мастна тъкан (SAT, коремна стена) бяха събрани от пациенти с бариатрична хирургия, записани с одобрение на институционалния комитет за преглед в Университета в Мичиган и болницата за администрация на ветерана на Ан Арбър. Гастректомия на ръкава и байпас на стомаха представляват съответно 95% и 5% от операциите. Според ADA критериите, 23 пациенти с DM са определени чрез клинична диагноза, изискваща медикаменти и HbA1c> = 6,5; Субектите с PRE не са имали клинична анамнеза за DM, не са използвали лекарства, свързани с DM, и HbA1c 5.7–6.4; Субектите с NDM не са имали клинична анамнеза за DM, не са използвали медикаменти, свързани с DM, и HbA1c 6 Накратко, фиксирани хематоксилин/еозин оцветени предметни стъкла от фиксирани във формалин, вградени в парафин, секционни тъкани са заснети на флуоресцентен микроскоп Olympus IX-81, заснети като множество TIFF изображения в сив мащаб и анализирани със софтуера ImageJ. Пикселните области на всички отделни клетки бяха осреднени за всеки пациент.

Съдържанието на преадипоцити се определя количествено чрез поточна цитометрия в мастната тъкан и се изразява като% живи клетки в стромоваскуларната клетъчна фракция (SVF), както е описано. 6 Накратко, мастната тъкан се смила с колагеназа тип II (175 единици/ml PBS/2% BSA, Life Technologies Inc., Карлсбад, Калифорния, САЩ) 60 минути, 37 ° C, центрофугира се и се изолира и използва SVF клетъчна пелета за анализ на поточна цитометрия. SVF клетките се оцветяват с жизнеспособно багрило и антитела и се анализират на FACSCanto II поточен цитометър (Becton-Dickinson Inc., Franklin Lakes, NJ, USA). Данните бяха анализирани с помощта на софтуера FlowJo (Tree Star Inc., Ashland, OR, USA) след изключване на дублети и нежизнеспособни клетки с помощта на флуоресценция минус-един контроли с предни разсейващи/странични разсейващи порти, обхващащи всички клетки с последващ анализ на CD45- клетки. Преадипоцитите са определени като CD45-CD34 + CD31-. Антитела: CD45-FITC, CD31-APC-Cy7, CD34-PERCP-Cy5.5 (Biolegend Inc., Сан Диего, Калифорния, САЩ), анти-заешко вторично антитяло-PE (Life Technologies, Inc., Carlsbad, CA, САЩ); CD140a-AlexaFluor 647 (BD Biosciences, Inc., Сан Хосе, Калифорния, САЩ).

Еднопосочен ANOVA е използван за сравняване на демографски непрекъснати променливи (възраст, ИТМ, HbA1c, плазмена глюкоза на гладно), а хи-квадрат тест е използван за сравняване на дихотомични демографски променливи (пол, разпространение на метаболитни заболявания, употреба на лекарства) между DM, PRE, и NDM групи (Таблица 1). Използвана е многократна линейна регресия за определяне на корелациите между зависими променливи (% TWL, площ на адипоцитите, честота на преадипоцитите) и независими променливи (статус на DM, пол, HbA1c), докато се коригира за ковариати (възраст, HbA1c, пол, операция) (Фиг. 1, 2C-H). Еднопосочен ANOVA с корекция на Holm-Sidak за множество сравнения е използван за сравняване на данните за процентила на размера на адипоцитите между NDM, PRE и DM групи (Фиг. 2J).