Scurt raport

  • Articol complet
  • Cifre și date
  • Referințe
  • Citații
  • Valori
  • Licențierea
  • Reimprimări și permisiuni
  • PDF

ABSTRACT

Intuitiv, excesul de aport caloric determină expansiunea țesutului adipos. Cu toate acestea, semnalele și mecanismele prin care acest declanșator sistemic direcționează un răspuns local în țesutul adipos sunt înțelese incomplet. Atât hipertrofia adipocitelor existente, cât și generarea de noi adipocite prin diferențierea celulelor precursoare ale adipocitelor (APC), contribuie la expansiunea țesutului adipos ca răspuns la modificările dietei. Ex live studiile acestui proces au elucidat o rețea elegantă de factori de transcripție în mare parte care conduc APC prin procesul de diferențiere (adipogeneză). Aici discutăm studiul nostru care a identificat un Adamts1 semnal ca un regulator glucocorticoid și receptiv la dietă al unui sistem de releu extracelular care modulează inițierea acestui program de adipogeneză intracelulară în APC. Mai mult, descriem modul în care am aplicat instrumente sensibile care permit monitorizarea activității endogene APC pentru a studia răspunsul timpuriu la dieta bogată în grăsimi. in vivo.

indicii

Introducere

Modificările aportului alimentar pot avea un impact major asupra țesutului adipos. 1, 2 Dietele bogate în calorii care depășesc cheltuielile totale de energie ale organismului duc la creșterea masei țesutului adipos. Deoarece aportul caloric în exces în dietă este principala cauză a obezității, 3 studierea acestui proces este promițătoare pentru a dezvălui noi perspective asupra patogeniei obezității, care permit dezvoltarea de noi abordări pentru a aborda această problemă majoră de sănătate.

Țesutul adipos se poate extinde atât prin hipertrofia adipocitelor mature, cât și prin generarea de noi adipocite prin adipogeneza celulelor precursoare. 1 Ambele procese au fost studiate pe larg, dar există bariere deosebit de semnificative în calea examinării adipogenezei in vivo. Aceste obstacole includ dificultățile de a studia natura sistemică a semnalelor care declanșează adipogeneza, precum și obstacolele tehnice de identificare, monitorizare și urmărire a celulelor precursoare endogene din depozitele de grăsime. Ca rezultat, adipogeneza a fost studiată în primul rând in vitro folosind stimularea farmacologică a unor linii celulare imortalizate care încearcă să modeleze adevărata biologie a celulelor precursoare sau a fracțiunilor vasculare stromale eterogene recoltate din depozitele de țesut adipos. 4 Folosind aceste abordări, un număr mare de studii au condus la generarea unei hărți moleculare detaliate a cascadei intracelulare de evenimente care propulsează celulele precursoare ale adipocitelor prin procesul de diferențiere. 5 Cu toate acestea, rămâne un decalaj substanțial în cunoștințele noastre în ceea ce privește modul în care această cascadă de diferențiere este controlată și declanșată fiziologic in vivo.

Glucocorticoizii, în special dexametazona, sunt frecvent folosiți ca o componentă critică a unui cocktail de agenți farmacologici care induc adipogeneza in vitro. Glucocorticoizii sunt, de asemenea, utilizați frecvent in vivo datorită eficacității lor în tratarea unei game largi de afecțiuni medicale. Cu toate acestea, unul dintre cele mai frecvente efecte secundare ale glucocorticoizilor sistemici, atunci când este utilizat pentru perioade prelungite de timp sau la doze mari, este inducerea obezității 7, sugerând că excesul de glucocorticoizi favorizează adipogeneza, chiar dacă sunt fiziologic dispensabile pentru acest proces. 8 Din această cauză in vitro și in vivo proprietăți, am ales să folosim glucocorticoizii ca sonde moleculare relevante din punct de vedere medical pentru a dezvălui mecanisme moleculare care reglează expansiunea țesutului adipos.

Studiile noastre aplică, de asemenea, progrese recente în biologia celulelor stem ale celulelor precursoare ale adipocitelor (APC). Chiar dacă utilizarea APC-urilor endogene primare, mai degrabă decât liniile celulare sau populațiile eterogene de celule surogate, este consumatoare de timp și necesită din punct de vedere tehnic, credem că rațiunea conform căreia utilizarea acestei abordări va defini mai clar căile relevante fiziologic și modurile de reglare a adipogenezei este convingătoare. Deși rămâne nerezolvat dacă există mai multe populații distincte de APC, considerăm că există date solide din mai multe laboratoare independente care arată că populația Lin (-): CD29 (+): CD34 (+): celule Sca-1 (+), izolate din depozit adipos sunt soarta buna APC-uri. Date despre această populație de APC, care includ capacitatea lor de a reconstitui un depozit adipos in vivo 9 și studiile de urmărire a liniei, 10, 11 oferă o bază pentru studierea adipogenezei in vivo.

Rezultate

Folosind glucocorticoizi și monitorizând APC endogene, am interogat cum indicii sistemici comunică un semnal pentru a iniția adipogeneza in vivo. 12 Am descoperit că creșterea nivelului de glucocorticoizi în circulație prin administrarea exogenă de dexametazonă inhibă expresia Adamts1 gena la adipocite mature. Mai mult, am constatat că Adamts1 expresia duce la producerea de proteine ​​ADAMTS1, care este apoi secretată din adipocitele mature. Datele noastre indică faptul că ADAMTS1 extracelular semnalează către alte adipocite, rezultând inducerea secreției de proteină PTN. PTN, acționând din nou ca o proteină extracelulară, semnalizează către APC și inhibă adipogeneza prin modularea semnalizării Wnt. Când am generat șoareci transgenici care supraexprimă în mod constitutiv Adamts1 în adipocite (Adam Tg), am constatat că aceste animale au depozite adipoase mai mici comparativ cu colegii de tip sălbatic. În plus, am confirmat că supraexprimarea ADAMTS1 în Adam Tg șoarecii sunt suficienți pentru a bloca efectele glucocorticoizilor asupra APC.

Am interogat APC-urile endogene din Adam Tg șoareci care utilizează experimente EdU puls-chase pentru a monitoriza nivelurile de adipogeneză in vivo. 12 Deoarece adipocitele mature nu se împart, etichetarea EdU a adipocitelor mature poate apărea numai din diferențierea unei celule precursoare marcate cu puls și, prin urmare, numărul adipocitelor mature EdU pozitive detectate după o urmărire reflectă nivelul de adipogeneză care a avut loc în acea același interval. În acest fel, am stabilit că Adam Tg șoarecii au rate de adipogeneză semnificativ mai mici in vivo comparativ cu controalele de tip sălbatic. În plus, am demonstrat asta Adam Tg șoarecii pot fi salvați din bloc în fenotipul adipogenezei, din nou folosind in vivo abordări: Am constatat că injectarea Adam Tg șoarecii cu un anticorp care neutralizează activitatea PTN este suficient pentru a restabili adipogeneza la niveluri de tip sălbatic. În plus față de definirea unei căi critice care reglează inițierea cascadei adipogenezei celulare-intrinseci în APC endogene in vivo, aceste studii stabilesc, de asemenea, că semnalizarea extracelulară este mecanismul esențial prin care acest proces este reglementat.

Împreună, aceste date validează abordarea noastră de a utiliza glucocorticoizi relevanți din punct de vedere medical pentru a elucida un in vivo mecanism pentru a porni inițierea adipogenezei. Am fost apoi inspirați să testăm modul în care această cale ar putea fi legată de inducerea fiziologică a adipogenezei ca răspuns la o dietă bogată în calorii. Utilizarea dietei bogate în grăsimi (HFD) este cea mai validată abordare pentru studierea obezității induse de dietă. Prin urmare, am testat dacă ingestia de HFD are impact Adamts1 semnalizare. 12 Important, am efectuat aceste studii la șoareci de tip sălbatic pentru a testa relevanța fiziologică a Adamts1. Într-adevăr, am constatat că în depozitele adipoase în care HFD induce adipogeneza, Adamts1 expresia a fost, de asemenea, reprimată de HFD. Apoi, pentru a testa dacă adipogeneza indusă de HFD este dependentă de reprimarea Adamts1, am repetat studiile folosind Adamts1 Tg șoareci, unde expresia Adamts1 persistă în țesutul adipos, indiferent de ingestia de HFD. Important, aceste studii au dezvăluit că reprimarea Adamts1 expresia este esențială pentru adipogeneza indusă de HFD.

În plus față de monitorizarea adipogenezei, abordările noastre ne permit să interogăm activitatea populației endogene APC. Mai exact, prin combinare in vivo EdU puls-chase cu citometrie de flux a populației APC am elucidat impactul Adamts1 semnalizând atât adipogeneza, cât și ratele de proliferare a APC. Datorită sensibilității acestor tehnici, am decis să extindem aceste investigații ale țesutului adipos și ale populației APC la un punct de timp timpuriu după inițierea HFD. În mod curios, după doar o lună de HFD, am detectat modificări specifice depozitului în Adamts1 semnal în țesutul adipos ca răspuns la HFD (Fig. 1A, B). Aceste modificări au fost asociate cu răspunsuri specifice depozitului în populația APC: am detectat o inducere a adipogenezei în depozitul adipos visceral perigonadal (gWAT) în timp ce în depozitul inghinal subcutanat (iWAT) a fost indusă rata de proliferare a APC (Fig. 1C, D).