Нутригеномика

Тази статия е част от изследователската тема

Роля на епигенетичните модификации при метаболитни заболявания, предизвикани от диета Вижте всички 16 статии

Редактиран от
Манлио Винчигера

Международен център за клинични изследвания (FNUSA-ICRC), Чехия

Прегледан от
Патриша Ривера

Университетска детска болница Niño Jesús, Испания

Джоузеф Там

Еврейски университет в Йерусалим, Израел

Принадлежностите на редактора и рецензенти са най-новите, предоставени в техните профили за проучване на Loop и може да не отразяват тяхното положение по време на прегледа.

предклинични

  • Изтеглете статия
    • Изтеглете PDF
    • ReadCube
    • EPUB
    • XML (NLM)
    • Допълнителни
      Материал
  • Цитат за износ
    • EndNote
    • Референтен мениджър
    • Прост ТЕКСТ файл
    • BibTex
СПОДЕЛИ НА

Оригинални изследвания СТАТИЯ

  • 1 Факултет по биология и технологии за храни, земеделие и околна среда, Университет в Терамо, Терамо, Италия
  • 2 Фармакологично звено, Фармацевтично училище, Университет в Камерино, Камерино, Италия
  • 3 Лаборатория за ендокринни и метаболитни изследвания, Istituto Auxologico Italiano IRCCS, Милано, Италия
  • 4 Катедра по клинични науки и здраве на общността, Университет в Милано, Милано, Италия
  • 5 Катедра по медицина, Campus Bio-Medico University of Rome, Рим, Италия
  • 6 Катедра по клинична неврология, Karolinska Institutet, Стокхолм, Швеция

Донорите на кръв без наднормено тегло бяха избрани в съответствие с националните задължителни стандарти за избор на донори на кръв. Известно е, че са без хронични заболявания (включително диабет, хипертония, дислипидемия и сърдечно-съдови заболявания), не приемат никакви лекарства и с ИТМ 2 .

Изследвания на молекулярната биология

Количествена PCR в реално време

Общата РНК беше изолирана, използвайки реагент TRIzol (Thermo Fisher Scientific), съгласно спецификациите на инструкциите, от дисектиран хипоталамус от плъхове и от PBMCs, разделени чрез градиент на плътността, използвайки комплекта Lympholyte-H (Cedarlane Laboratories, Канада). Всяка 0,5 μg обща РНК се транскрибира обратно в комплементарна ДНК, като се използва RevertAid RT комплект за обратна транскрипция (Thermo Scientific). Случайни хексамери и олиго-dT праймери бяха използвани в RT реакцията по безпристрастен начин Количествената PCR беше проведена с помощта на Applied Biosystems 7500 PCR система в реално време (Thermo Fisher Scientific) с SensiFAST SYBR Low-ROX комплект (Bioline) в обща реакция обем от 10 μl съгласно инструкциите на производителя. Термичните цикли са както следва: първоначална денатурация при 95 ° С за 2 минути; 45 цикъла на денатурация при 95 ° С за 15 s; отгряване и удължаване при 60 ° C за 15 s. Относителните нива на експресия на иРНК бяха изчислени с помощта на метода 2 -DDCt и нормализирани до два вътрешни контрола, β-актин и GAPDH. Праймерите, използвани за амплифициране на ECS и EOS гени, са докладвани в допълнителна таблица S1.

Анализ на ДНК метилиране чрез пиросеквенция

Фигура 2. Схематично представяне на плъх и човек Cnr1 и Oprm1 гени. Позиция на началния сайт на транскрипцията (TSS), началния код на превода (ATG), екзони и интрони, CpG остров са изобразени. Подробности за изследваните последователности за метилиране на ДНК са показани в допълнителна таблица S2.

Статистически анализ

След 5 и 21 седмици статистическият анализ не показа значителни промени в елементите на ECS, с изключение на Cnr1, гена, кодиращ за CB1 (Таблица 2). Двупосочната ANOVA показа, че нивата на иРНК се влияят от времето [F(1,25) = 10,50, P = 0,003] и диета [F(1,25) = 20,72, P = 0,0001], без значително взаимодействие между тези два фактора [F(1,25) = 0,27, P = 0,607]. т-тестът показа селективно и значително увеличение на Cnr1 нивата на тРНК при плъхове с HFD по отношение на STD животни и в двата анализирани времеви момента (5 седмици = P 5 години от началото) (CTRLs = 7,36 ± 0,51, затлъстяване = 11,51 ± 0,95; стр На 30 години). Стълбовете представляват средната стойност на% от стойностите на метилиране на отделните изследвани сайтове на CpG, както и на средната стойност (ave) на местата на CpG ± SEM. Посочени са значителни разлики: * P ∗∗∗ P ∗ P ∗∗ P ∗∗∗ P 5.

Дискусия

Първият резултат от това проучване е селективното регулиране на експресията на Cnr1, гена, кодиращ CB1, и на Oprm1, гена, кодиращ MOP, в хипоталамуса на плъхове, изложени на диета с високо съдържание на мазнини в продължение на 5 и 21 седмици. Тези промени са били налични и в двата времеви момента, анализирани за CB1, които изглежда са били ангажирани с дълготрайни ефекти, и само в началото на развитието на затлъстяване за MOP, които изглежда са били ангажирани само в началото на затлъстяването. Трябва да отбележим, че не успяхме да наблюдаваме каквато и да е промяна в който и да е друг компонент на ECS и на EOS, говорейки в полза на различната роля на двата рецептора при затлъстяването.

По този начин нашите данни са в съответствие с много проучвания, които вече показват хиперфагичната роля на CB1 (Williams and Kirkham, 1999; Jamshidi and Taylor, 2001; Verty et al., 2005; Koch et al., 2015) и MOP (Smith et al., 2002) в този мозъчен регион. Хипоталамусното приложение на ендоканабиноид анандамид (Jamshidi and Taylor, 2001) или на екстракта от канабис тетрахидроканабинол (THC) (Verty et al., 2005), и двете действащи предимно чрез CB1 в мозъка, бързо увеличава приема на храна при плъхове. Изследвания, фокусирани върху хипоталамуса, документират също така, че храненето с високо съдържание на мазнини повишава нивата на MOP протеин при плъхове Wistar (Smith et al., 2002), както и при плъхове, податливи на затлъстяване (Barnes et al., 2006).

Връзката между тези два рецептора за насърчаване на храненето е предложена от Kock и колеги, които показват, че този ефект може да се дължи на активиране на CB1 върху POMC невроните, което води до освобождаването на β-ендорфин, опиоиден невропептид, действащ върху MOP (Koch и др., 2015).

Въпреки голямото количество изследвания, показващи централна дисрегулация на нивата на CB1 в животински модели на затлъстяване (South and Huang, 2008; Massa et al., 2010), има по-малко информация за променен хипоталамус Cnr1 нива на иРНК, които така или иначе са докладвани от някои (Kempf et al., 2007; Gamelin et al., 2016; Ramirez-Lopez et al., 2016). В съответствие с настоящите ни констатации, Cnr1 нивата на иРНК се повишават при хипоталами на потомство на жени от язовири на плъхове, хранени с висококалорична диета (Ramirez-Lopez et al., 2016). Освен това, нокдаунът на рецепторите при мишки хипоталамус индуцира намаляване на телесното тегло, като същевременно увеличава енергийните разходи (Cardinal et al., 2012). От друга страна, експресията на рецепторния ген беше регулирана надолу в хипоталамуса на плъхове, хранени с вкусна високоенергийна диета (Timofeeva et al., 2009). Изглежда забележително, че при неотдавнашен анализ на транскрипционната регулация на компонентите на ECS в животински модел на преяждане, ние наблюдаваме селективна епигенетична регулация на амидната хидролаза на мастната киселина, ключовият ензим за разграждането на анандамид., Cnr1 и всички други компоненти на ECS не бяха засегнати (Pucci et al., 2018). Това изглежда особено важно, ако се цели намиране на специфични биомаркери за различни хранителни разстройства и свързани с тях нарушения (като затлъстяване).

Участието на MOP генната регулация в затлъстяването също е изследвано. Мишките MOP KO, хранени с диета с високо съдържание на мазнини, са били устойчиви на затлъстяване (Tabarin et al., 2005), въпреки че други също показват, че мишките MOP KO на стандартна диета увеличават телесното тегло в зряла възраст, в сравнение с дивите тип кученца (Han и др., 2006). Анализът на генната експресия показва повишени нива на MOP иРНК в хипохалами на потомството на затлъстели бременни мишки (Vucetic et al., 2010; Grissom et al., 2014), докато не се наблюдават промени при мишки, хранени от отбиване с високомаслена диета за около 15 седмици (Vucetic et al., 2011).

С цел да разшири изследването на CB1 и MOP рецепторите до човешко затлъстяване, ние оценихме дали PBMCs могат да отразяват дефекти на централната нервна система и след това оценихме метилирането на ДНК при CNR1 и OPRM1 генни промотори в PBMC на хора със затлъстяване. Не успяхме да наблюдаваме каквато и да е разлика между контролите и хората със затлъстяване в общата популация, въпреки това възрастовата стратификация на данните ясно показа значително намаляване на епигенетичния белег и при двете CNR1 и OPRM1 промотори при по-млади (Ключови думи: затлъстяване, ендоканабиноидна система, опиоидна система, ДНК метилиране, биомаркер

Цитиране: Pucci M, Micioni Di Bonaventura MV, Vezzoli V, Zaplatic E, Massimini M, Mai S, Sartorio A, Scacchi M, Persani L, Maccarrone M, Cifani C и D'Addario C (2019) Предклинични и клинични доказателства за Изрично регулиране на експресията на гени на Mu опиоидни и тип 1 канабиноидни рецептори при затлъстяване. Отпред. Genet. 10: 523. doi: 10.3389/fgene.2019.00523

Получено: 15 февруари 2019 г .; Приет: 13 май 2019 г .;
Публикувано: 14 юни 2019 г.

Manlio Vinciguerra, Международен център за клинични изследвания (FNUSA-ICRC), Чехия

Джоузеф Там, Еврейският университет в Йерусалим, Израел
Патриша Ривера, болница Infantil Universitario Niño Jesús, Испания

† Тези автори са допринесли еднакво за тази работа

‡ Тези автори са допринесли еднакво за тази работа, както и старши автори