Резюме

ОБЕКТИВЕН- Опитахме се да определим дали мастната тъкан е възпалена при лица с повишена чернодробна мастна тъкан (LFAT) независимо от затлъстяването.

тъкани

ПРОЕКТИРАНЕ И МЕТОДИ НА ИЗСЛЕДВАНИЯ - Общо 20 недиабетни, здрави, затлъстели жени са били разделени на нормални и високи LFAT групи въз основа на средното им ниво на LFAT (2,3 ± 0,3 срещу 14,4 ± 2,9%). Хирургичните биопсии на подкожната мастна тъкан са изследвани с помощта на количествена PCR, имунохистохимия и липидомичен подход за търсене на предполагаеми медиатори на инсулинова резистентност и възпаление. Групите бяха съпоставени по възраст и ИТМ. Групата с висок LFAT имаше повишени концентрации на инсулин (P = 0,0025) и по-ниски концентрации на HDL холестерол (P = 0,02).

РЕЗУЛТАТИ— Експресионните нива на макрофагния маркер CD68, хемокините моноцитен хемоаттрактант протеин-1 и макрофаги възпалителен протеин-1α и инхибитор-активатор на плазминоген-1 са значително увеличени, а тези на активирания от пероксизома пролифератор рецептор-γ и адипонектин намаляват при групата с висок LFAT . Експресията на CD68 корелира с броя на макрофагите и короноподобните структури (множество макрофаги, слети около мъртви адипоцити). Концентрациите на 154 липидни вида в мастната тъкан разкриват няколко разлики между групите, като най-поразителното е повишените концентрации на триацилглицероли, особено на дълга верига, и керамиди, по-специално Cer (d18: 1/24: 1) (P = 0,01), в високата LFAT група. Експресията на сфингомиелинази SMPD1 и SMPD3 също са значително повишени при високата в сравнение с нормалната група на LFAT.

ЗАКЛЮЧЕНИЯ— Мастната тъкан е инфилтрирана с макрофаги и нейното съдържание на дълговерижни триацилглицероли и керамиди се увеличава при лица с повишен LFAT в сравнение с еднакво затлъстели лица с нормално съдържание на LFAT. Керамидите или техните метаболити могат да допринесат за неблагоприятните ефекти на дълговерижните мастни киселини върху инсулиновата резистентност и възпаление.

  • LFAT, чернодробна мазнина
  • MCP-1, моноцитен хемоаттрактант протеин-1
  • MIP-1α, макрофаги възпалителен протеин-1α
  • PAI, инхибитор на плазминогенов активатор
  • PPAR, активиран от пролифератор рецептор
  • TNF-α, фактор на туморна некроза-α

Последните проучвания показват, че мастният черен дроб е устойчив на инсулин и свръхпродуцира много, ако не и повечето от сърдечно-съдовите рискови фактори, свързани с метаболитния синдром (1). Инсулиновата резистентност в черния дроб води до свръхпродукция на VLDL, което води до хипертриглицеридемия и ниски нива на HDL холестерол (2). Черният дроб, веднъж мазен, също свръхпродуцира фибриноген, фактор на фон Вилебранд, С-реактивен протеин (3) и инхибитор на плазминогенов активатор (PAI) -1 (3,4). Устойчивостта на инсулиново инхибиране на производството на чернодробна глюкоза основно и след хранене води до хипергликемия и хиперинсулинемия (1). Коремното затлъстяване е по-често при лица с мастен черен дроб, отколкото при тези без, а интраабдоминалната мастна корелация корелира с чернодробната мастна тъкан (LFAT) (5,6). Количеството мазнини в черния дроб обаче е слабо свързано с подкожното затлъстяване (1,5) и предсказва метаболитния синдром (7), диабет тип 2 (8,9) и сърдечно-съдови заболявания (10), независимо от затлъстяването.

Факторите, регулиращи съдържанието на LFAT, независимо от затлъстяването, са слабо разбрани. Предишни проучвания показват, че мастната тъкан при затлъстели лица е възпалена в сравнение с неносебни пациенти (11,12). Това възпаление се характеризира с увеличаване на броя на макрофагите и експресия на маркери на макрофаги като CD68 (11,12). Експресията на инсулинорезистентни гени и локалното производство на техните протеинови продукти от макрофагите в мастната тъкан също се увеличават при затлъстели в сравнение с неносебни пациенти (13-16). Тези и други промени могат да допринесат за повишена липолиза и дефицит на адипонектин, които характеризират мастната тъкан на инсулиноустойчиви пациенти и могат да увеличат съдържанието на LFAT (17). Стимулът за натрупване на макрофаги в мастната тъкан, от друга страна, е неясен. Първите проучвания, сравняващи затлъстели и неносебни пациенти, показват, че натрупването на макрофаги е пряко свързано с размера на клетките (11). Наскоро Cinti et al. (18) показаха, че при затлъстелите в сравнение с неносените лица макрофагите обграждат мъртвите адипоцити и те предполагат, че смъртта на адипоцитните клетки може да служи като един стимул за инфилтрацията на макрофагите.

По отношение на причините за възпаление на мастната тъкан, преди това сме показали в две независими проучвания, че процентът на общите мазнини в диетата е в положителна корелация със съдържанието на LFAT (19,20). Това може да промени състава на мастните киселини на мастната тъкан (21). Неотдавнашният напредък в течната хроматография с ултра-производителност, комбинирана с методология на масова спектрометрия и обработка на данни, позволи структурна характеристика и количествено определяне на стотици липидни видове в малки биологични проби (22,23). Подобна методология досега не се използва за изследване на човешка мастна тъкан.

В настоящото проучване ние разсъдихме, че натрупването на мазнини в черния дроб прави разлика между тези затлъстели лица, които развиват инсулинова резистентност, и тези, които не го правят. Предположихме, че възпалението на мастната тъкан е важно за натрупването на мазнини в черния дроб, тогава мастната тъкан трябва да бъде възпалена при затлъстели лица, които имат излишни мазнини в черния дроб, в сравнение с еднакво затлъстели лица с нормално съдържание на LFAT. За да изследваме това, ние наехме група затлъстели жени с тесен диапазон на ИТМ и измерихме тяхното съдържание на LFAT, използвайки протонно-магнитно-резонансна спектроскопия и телесен състав, използвайки ядрено-магнитен резонанс (MRI) и други техники. Жените бяха разделени на групи с високо и нормално съдържание на LFAT въз основа на средното им съдържание на LFAT. Групите бяха съпоставени по отношение на възрастта и телесното тегло. Взета е хирургична биопсия на подкожна мастна тъкан за изследвания на имунохистохимията и генната експресия. Липидомичните анализи бяха извършени с помощта на ултра-ефективна течна хроматография, комбинирана с платформа за масспектрометрия.

ПРОЕКТИРАНЕ И МЕТОДИ НА ИЗСЛЕДВАНИЯТА

Процент LFAT и серум на гладно (fS) инсулин, fS-HDL холестерол и fS-триглицеридни концентрации при жени с нормален (□) и висок (▪) LFAT. * P Вижте тази таблица:

  • Преглед на линия
  • Преглед на изскачащия прозорец

Физически и биохимични характеристики на изследваните субекти, разделени на нормални и високи LFAT групи

Експресията в подкожната мастна тъкан на маркерите за макрофаги CD68, CCL2 (MCP-1) и CCL3 (макрофаги възпалителен протеин [MIP] -1α) и PAI-1 е значително по-висока в групата с висок LFAT в сравнение с нормалната група LFAT (Таблица 2 и фиг. 2). Експресията на MCP-1 протеин в мастната тъкан корелира с генната експресия (r = 0,53, P = 0,023). Експресията на адипонектин и PPAR-γ е значително по-ниска в групата с висок LFAT, отколкото в нормалната LFAT група (Таблица 2). Експресията на 11βHSD1, интерлевкин 6 и TNF-α не се различава значително между групите, въпреки че TNF-α има тенденция да се увеличава в групата с висок LFAT (Таблица 2). Експресията на домакинските гени RPLP0 и TBP не се различава между групите (RPLP0: 1,9 ± 0,3 срещу 2,1 ± 0,2, NS и TBP: 4,0 ± 0,5 срещу 4,0 ± 0,4, NS, за нормални групи с висок LFAT, съответно). Експресията на маркера за макрофаги CD68 корелира значително с LFAT (r = 0,67, P = 0,0035), но не и с BMI (r = 0,10, NS) (фиг. 3B и C).

Връзката между експресията на CD68 в мастната тъкан и броя на макрофагите (A) (r = 0,53, P = 0,02), LFAT (B) (r = 0,67, P = 0,0035) и BMI (C) (r = 0,10, NS).

Относителни нива на експресия на гена в подкожната мастна тъкан при нормални и високи LFAT групи

Размер на адипоцитните клетки.

Средната площ на напречното сечение на адипоцитите в секционната тъкан и размерът на мастните клетки, измерени чрез разграждане на колагеназа, не се различават между нормалните и високите LFAT групи (2,067 ± 109 срещу 2,118 ± 207 произволни единици, NS, за площ на напречното сечение и 25,2 ± 0,8 срещу 24,9 ± 1,0 μm за размера на мастните клетки, NS).

Имунохистохимия.

Положително оцветяване за макрофагния маркер CD68 се наблюдава при 19 от 20 биопсии на мастна тъкан. Общият брой на макрофагите на участък не се различава между нормалните и високите LFAT групи (22 ± 6 срещу 37 ± 10, NS, съответно за нормалните спрямо високите LFAT групи), но корелира значително с експресията на иРНК на CD68 в мастната тъкан при всички субекти (r = 0,53, P = 0,02) (фиг. 3А). Някои макрофаги са разположени в короноподобни структури (фиг. 4) около некротични адипоцити без перилипин (фиг. 5). Броят на короноподобните структури на участък, корелиран с граничната значимост с експресията на mRNA на CD68 (r = 0,44, P = 0,057).

Представителни снимки, показващи короноподобни структури в подкожната мастна тъкан от затлъстела жена. Имунохистохимичното оцветяване за специфични за макрофаги CD68 (A и B) е оцветено в кафяво. С и D: Серийните секции на А и В, съответно, бяха оцветени за перилипин (кафяв). Всички секции бяха оцветени с хематоксилин (оцветено в синьо). Скала: 20 μm.

Светлинна микроскопия на подкожната мастна тъкан от затлъстела жена, оцветена за перилипин (кафява), показваща мъртви (без перилипин) адипоцити, заобиколени от макрофаги (сини), образуващи короноподобна структура. Ядрата в синьо оцветени (с етикет С) са оцветени положително за специфичния за макрофаги маркер CD68 върху сериен разрез (не е показан). Стрелки, перилипин-положително оцветяване; B стрелки, перилипин-отрицателно оцветяване; и С стрелки, макрофаги. Мащабна лента: 20 μm.

Липидомика на мастната тъкан.

Липидомично профилиране на подкожната мастна тъкан. О: Нива на открити керамид, диацилглицерол и избрани видове сфингомиелин. * P -/- мишки, размерът на адипоцитните клетки е значително увеличен, но телесната мастна маса е подобна на тази на мишки от див тип. При тези HSL -/- мишки мастната тъкан е инфилтрирана с макрофаги, което предполага, че увеличеният размер на клетките, а не общото затлъстяване, е причина за инфилтрация на макрофаги (18). В настоящото проучване при еднакво затлъстели групи не открихме разлика в средния размер на мастните клетки.

По отношение на механизмите, залегнали в повишаването на церамидите, могат да бъдат включени няколко фактора. Първо, доказано е, че хранителните добавки увеличават плазмените концентрации на сфингомиелин (28). Сфинголипидите са особено богати на млечни продукти, което предполага, че приемът им е бил по-голям в групата с висок, отколкото в нормален LFAT. Тази теория се подкрепя от наблюдението в анализа на липидомиката, че най-регулираните видове триацилглицерол съдържат нечетен брой от общите въглеродни мастни киселини (фиг. 6В), което означава, че концентрацията на нечетни верижни мастни киселини е увеличена. Такива мастни киселини вероятно включват мастни киселини от екзогенен произход, специфични за мазнините от преживни животни, а именно 15: 0 и 17: 0, които са биологични маркери за приема на мазнини от млечни продукти (43). Тези данни са в съгласие с предишни данни, показващи, че относителният прием на високо съдържание на мазнини корелира с повишен LFAT както при пациенти с диабет тип 2 (19), така и при монозиготни близнаци, несъответстващи на затлъстяването (20) и че съдържанието на LFAT може да бъде увеличено с високо мазнини в сравнение с диета с ниско съдържание на мазнини при хората (44). По този начин, керамидите могат да бъдат медиатори на неблагоприятните метаболитни ефекти на диетите с високо съдържание на мазнини.

В заключение демонстрирахме, че мастната тъкан е инфилтрирана с макрофаги и че нейното съдържание на дълговерижни триацилглицероли и керамиди се увеличава при лица с повишен LFAT в сравнение с лица със затлъстяване с нормално съдържание на LFAT. Керамидите могат да медиират неблагоприятните ефекти на дълговерижните мастни киселини и да предизвикат както инсулинова резистентност, така и възпаление, въпреки че настоящото проучване не доказва причината и следствието.