De la Departamentul de Fiziologie și Farmacologie (V.R., X.T.G., M.K.), Universitatea Western Ontario, Londra, Ontario, Canada și Institutul de Științe Cardiovasculare (L.A.K.), Centrul de Cercetare al Spitalului General St Boniface, Winnipeg, Manitoba, Canada.

obezitatea

De la Departamentul de Fiziologie și Farmacologie (V.R., X.T.G., M.K.), Universitatea Western Ontario, Londra, Ontario, Canada și Institutul de Științe Cardiovasculare (L.A.K.), Centrul de Cercetare al Spitalului General St Boniface, Winnipeg, Manitoba, Canada.

De la Departamentul de Fiziologie și Farmacologie (V.R., X.T.G., M.K.), Universitatea Western Ontario, Londra, Ontario, Canada, și Institutul de Științe Cardiovasculare (L.A.K.), Centrul de Cercetare al Spitalului General St Boniface, Winnipeg, Manitoba, Canada.

De la Departamentul de Fiziologie și Farmacologie (V.R., X.T.G., M.K.), Universitatea Western Ontario, Londra, Ontario, Canada și Institutul de Științe Cardiovasculare (L.A.K.), Centrul de Cercetare al Spitalului General St Boniface, Winnipeg, Manitoba, Canada.

Vizualizați cea mai recentă versiune a acestui articol. Versiunile anterioare:

Abstract

Obezitatea este asociată cu producția crescută de leptină, o peptidă de 16 kDa care este un produs al genei obezității (ob) și produsă în principal de adipocite. 1 Efectele leptinei sunt mediate de receptori distincti (OB-R) aparținând familiei receptorilor de citokine de clasa I. S-a sugerat că leptina poate contribui la boli cardiovasculare, independent de obezitate, cum ar fi hipertensiunea arterială, 2, unde nivelurile crescute ale peptidei ar putea fi un factor care contribuie datorită capacității sale de a stimula sistemul nervos simpatic. 3 Dovezile clinice recente au implicat leptina ca un potențial factor de risc independent pentru bolile coronariene, 4 și s-au constatat niveluri crescute de leptină plasmatică la pacienții cu insuficiență cardiacă congestivă. 5 Insuficiența cardiacă este, în general, precedată de remodelare miocardică, care implică hipertrofie cardiomiocitară și alte răspunsuri dezadaptative6, deși nu a fost studiat dacă leptina contribuie la aceste evenimente. În consecință, am examinat efectele leptinei în cardiomiocitele cultivate și am căutat să identificăm mecanismele potențiale care stau la baza acestor efecte.

Materiale și metode

S-au făcut experimente pe culturi primare de cardiomiocite neonatale de șobolan expuse la leptină timp de 24 de ore în absența sau prezența inhibitorilor de proteină kinază activată cu mitogen (MAPK). Hipertrofia a fost determinată prin măsurarea ariei celulare, încorporarea leucinei și expresia genică a markerilor moleculari. Viabilitatea celulară a fost determinată de colorarea vitală și activarea MAPK cu Western blot.

O secțiune extinsă de Materiale și Metode poate fi găsită în suplimentul de date online disponibil la http://www.circresaha.org.

Rezultate

Receptorii leptinei sunt, în general, clasificați în două grupuri, cei cu domenii intracelulare scurte de 40 sau mai puține reziduuri de aminoacizi (OB-Ra, -Rc, -Rd, -Re) și o familie de receptori cu un domeniu intracelular lung (302 reziduuri) termen OB-Rb. 7 Așa cum se arată în Figura 1A, numai ARNm OB-Ra a fost identificat în cardiomiocite, în timp ce creierul, așa cum era de așteptat, a exprimat ambele forme ale receptorului.

figura 1. Identificarea expresiei ARNm a receptorului de leptină în miocitele ventriculare neonatale de șobolan și răspunsurile fenotipice ale miocitelor la tratamentul cu leptină de 24 de ore. Expresia A, OB-Rb și OB-Ra sunt detectate la omogenia creierului de șobolan (B), în timp ce numai OB-Ra a fost evidentă în cardiomiocite (CM) în 3 culturi separate. B, Efectele dependente de concentrație ale leptinei asupra suprafeței celulare. Bara deschisă arată efectul comparativ al 10 μmol/L fenilefrină (PE). C, micrografii reprezentative de contrast de fază ale miocitelor după un tratament de 24 de ore cu 3,1 nmol/L leptină (× 200). D, imagini de imunofluorescență ale miocitelor dublu colorate pentru miozina sarcomerică (roșu) și morfologia nucleară cu Hoechst 33258 (albastru, × 400). E, colorarea imunofluorescentă a celulelor cu coloranți vitali calceină acetoximetilester (verde) și homidimer de etidiu (roșu) care demonstrează celule vii și, respectiv, (400). Valorile din panoul B indică media ± SE cu n = 6 pentru toate grupurile. *P

Așa cum se arată în Figura 1B, la cea mai mică concentrație studiată (0,31 nmol/L), leptina a crescut suprafața celulei cu aproximativ 32%, în timp ce efectele maxime (42% creștere) au fost observate la 0,63 nmol/L și nu au crescut cu concentrații mai mari. Experimentele ulterioare au fost făcute cu o concentrație de leptină de 3,1 nmol/L (vezi Discuție). Figura 1C prezintă imagini cu contrast de fază, în timp ce Figurile 1D și 1E ilustrează colorarea celulelor pentru catena grea a miozinei sarcomerice și, respectiv, viabilitatea celulară. Aproximativ 95% din celule au demonstrat colorarea miozinei, indicând o contaminare relativ mică a non-miocitelor. Leptina nu a avut niciun efect asupra morții celulare, așa cum sa determinat cu colorarea vitală a colorantului: procentul de colorare pozitivă pentru celulele moarte a fost de 5,46 ± 0,52 și 5,40 ± 0,8 pentru celulele martor și, respectiv, tratate cu leptină.

Întrucât MAPK este un important mediator al hipertrofiei cardiace 8 și deoarece leptina poate activa MAPK în liniile celulare non cardiace, 9 am determinat rolul MAPK ca potențial mediator al efectelor leptinei. Așa cum se arată în Figura 2, atât fosfo-p38 (Figurile 2A și 2B), cât și fosfo-p44/p42 (Figurile 2C și 2D) au fost crescute rapid cu leptină cu stimulare maximă după 5 și 10 minute de tratament cu leptină. Stimularea în MAPK s-a inversat complet pentru a controla valorile după 24 de ore de expunere la leptină (nu este prezentată).

Figura 2. Demonstrarea activării timpurii a p38 și p44/42 MAPK de către leptină. A și C, Western blots și B și D, evaluare cantitativă a activării p38 și p44/42 la 5 până la 60 minute după 3,1 nmol/L adăugare de leptină. Valorile indică media ± SE cu n = 6 pentru toate grupurile. *P

Inhibitorul p38 SB203580 a împiedicat complet hipertrofia indusă de leptină (Figura 3A), încorporarea [3H] leucinei (Figura 3B) și creșterea atât a actinei α-scheletice (Figura 3C), cât și a lanțului ușor de miozină-2 (MLC-2 ).) expresie (Figura 3D). Inhibitorul p44/42 PD98059 a fost fără efect asupra tuturor indicilor, deși a redus ușor încorporarea leucinei astfel încât valorile nu au fost semnificativ mai mari de la control (Figura 3). Niciun medicament nu a exercitat efecte directe pe cont propriu asupra vreunui parametru.

Figura 3. Efectul inhibitorului p38 SB203580 (SB) și al inhibitorului p44/42 PD98059 (PD) asupra indicilor hipertrofiei induse de leptină (3,1 nmol/L). Valorile indică media ± SE cu n = 6 pentru toate grupurile. *P

Discuţie

Rezultatele care utilizează miocite cultivate trebuie interpretate cu prudență. Cu toate acestea, capacitatea leptinei de a produce hipertrofie la concentrații bine plasmatice la nivelurile plasmatice ale persoanelor obeze sugerează o legătură directă potențială între hiperleptinemia observată în obezitate și unele tulburări cardiovasculare și un risc crescut de boli cardiovasculare, în special asociat cu un fenotip hipertrofic. În prezent, o relație clară cauză-efect care leagă leptina de bolile de inimă este dificil de demonstrat cu certitudine din cauza indisponibilității antagoniștilor receptorilor de leptină. Un studiu recent a demonstrat o asociere între nivelurile plasmatice de leptină mai mari de 3,1 nmol/L și hipertrofia ventriculară stângă. 19 Perspectiva antagonismului leptinei sau inhibarea sintezei leptinei ca țintă terapeutică pentru tratarea bolilor de inimă este potențial atractivă și justifică o investigație suplimentară care vizează determinarea rolului fiziologic sau fiziopatologic precis al peptidei.

Original primit la 20 mai 2003; retrimiterea primită la 25 iunie 2003; retrimiterea revizuită a primit 21 iulie 2003; acceptat pe 21 iulie 2003.

Acest studiu a fost susținut de Institutele canadiene de cercetare în domeniul sănătății. Dr. Karmazyn este investigator în carieră al Fundației Heart and Stroke din Ontario. Dr. Kirshenbaum este o catedră de cercetare din Canada în cardiologie moleculară.