Запалення жирових тканин та підвищений вміст кераміду характеризують суб’єктів із високим вмістом жиру в печінці, незалежно від ожиріння

Анотація

ЦІЛЬ - Ми прагнули визначити, чи запалюється жирова тканина у осіб із підвищеним жировим вмістом печінки (ЛФАТ) незалежно від ожиріння.

ДИЗАЙН ДИЗАЙН І МЕТОДИ - Загалом 20 недіабетичних, здорових жінок із ожирінням були розділені на групи нормального та високого рівня LFAT на основі їх середнього рівня LFAT (2,3 ± 0,3 проти 14,4 ± 2,9%). Хірургічні біоптати підшкірної жирової тканини вивчали за допомогою кількісної ПЛР, імуногістохімії та ліпідомічного підходу для пошуку передбачуваних медіаторів інсулінорезистентності та запалення. Групи були підібрані за віком та ІМТ. У групі з високим рівнем LFAT були підвищені концентрації інсуліну (Р = 0,0025) та нижчі концентрації ЛПВЩ (Р = 0,02).

РЕЗУЛЬТАТИ— Рівні експресії маркера макрофагів CD68, білка хемоаттрактанта хемокінів моноцитів-1 та запального білка-макрофагів-1α та інгібітора активатора плазміногену-1 були значно підвищені, а рівні активованого пероксизомом проліфератора рецептора-γ та адипонектину знизились у групі високого LFAT . Експресія CD68 корелювала з кількістю макрофагів і кроноподібних структур (множинні макрофаги, злиті навколо мертвих адипоцитів). Концентрація 154 видів ліпідів у жировій тканині виявила кілька відмінностей між групами, причому найбільш вражаючим було підвищення концентрації триацилгліцеринів, особливо довгих ланцюгів, та керамідів, зокрема Cer (d18: 1/24: 1) (P = 0,01), у висока група LFAT. Експресія сфінгомієліназ SMPD1 та SMPD3 також була суттєво підвищена у високій порівняно з нормальною групою LFAT.

ВИСНОВКИ - Жирова тканина інфільтрована макрофагами, і вміст довголанцюгових триацилгліцеринів та керамідів збільшується у осіб із підвищеним вмістом LFAT порівняно з суб'єктами, що страждають ожирінням з нормальним вмістом LFAT. Кераміди або їх метаболіти можуть сприяти негативному впливу довголанцюгових жирних кислот на резистентність до інсуліну та запалення.

LFAT, жир печінки
MCP-1, моноцитарний хемоаттрактантний білок-1
MIP-1α, запальний білок макрофагів-1α
PAI, інгібітор активатора плазміногену
PPAR, рецептор, що активується проліфератором
ФНО-α, фактор некрозу пухлини-α

Недавні дослідження показали, що жирова печінка резистентна до інсуліну і надмірно продукує багато, якщо не більшість, серцево-судинних факторів ризику, пов’язаних із метаболічним синдромом (1). Резистентність до інсуліну в печінці призводить до гіперпродукції ЛПНЩ, що призводить до гіпертригліцеридемії та низького рівня холестерину ЛПВЩ (2). Одного разу жирова печінка також надмірно продукує фібриноген, фактор фон Віллебранда, С-реактивний білок (3) та інгібітор активатора плазміногену (ПАІ) -1 (3,4). Стійкість до інгібування інсуліну вироблення печінкової глюкози в основному та після їжі призводить до гіперглікемії та гіперінсулінемії (1). Абдомінальне ожиріння частіше зустрічається у осіб з жировою печінкою, ніж у тих, хто не має її, а внутрішньочеревний жир корелює з жировою тканиною в печінці (LFAT) (5,6). Однак кількість жиру в печінці погано корелює з підшкірним ожирінням (1,5) і передбачає метаболічний синдром (7), діабет 2 типу (8,9) та серцево-судинні захворювання (10) незалежно від ожиріння.

Фактори, що регулюють вміст LFAT, незалежно від ожиріння, недостатньо вивчені. Попередні дослідження показали, що жирова тканина у пацієнтів із ожирінням запалена порівняно з пацієнтами, які не страждають ожирінням (11,12). Це запалення характеризується збільшенням кількості макрофагів та експресією маркерів макрофагів, таких як CD68 (11,12). Експресія інсулінорезистентних генів та місцеве вироблення їх білкових продуктів макрофагами в жировій тканині також збільшуються у людей, що страждають ожирінням, порівняно з пацієнтами, які не страждають на глубоку патологію (13–16). Ці та інші зміни можуть сприяти посиленню ліполізу та дефіциту адипонектину, які характеризують жирову тканину інсулінорезистентних суб'єктів та можуть збільшити вміст LFAT (17). Стимул накопичення макрофагів у жировій тканині, навпаки, незрозумілий. Перші дослідження, що порівнювали пацієнтів із ожирінням та без хвороби, показали, що накопичення макрофагів безпосередньо пов'язане з розміром клітин (11). Нещодавно Cinti та співавт. (18) показали, що у людей із ожирінням у порівнянні з небідними суб'єктами макрофаги оточують мертві адипоцити, і вони припустили, що загибель клітин адипоцитів може служити одним із стимулів для інфільтрації макрофагів.

Щодо причин запалення жирової тканини, ми раніше в двох незалежних дослідженнях показали, що відсоток загального жиру в раціоні позитивно корелює із вмістом LFAT (19,20). Це може змінити склад жирних кислот жирової тканини (21). Недавні досягнення ультраефективної рідинної хроматографії у поєднанні з методологією мас-спектрометрії та обробкою даних дозволили структурно охарактеризувати та визначити кількість сотень видів ліпідів у мінімальних біологічних зразках (22,23). Дотепер така методологія не використовувалась для вивчення жирової тканини людини.

У цьому дослідженні ми обгрунтували, що накопичення жиру в печінці розрізняє тих, хто страждає ожирінням, у яких розвивається резистентність до інсуліну, та тих, хто цього не робить. Ми висунули гіпотезу, якщо запалення жирової тканини має важливе значення для накопичення жиру в печінці, тоді жирова тканина повинна запалюватися у осіб із ожирінням, які мають надлишок жиру в печінці, порівняно з суб'єктами, що страждають ожирінням з нормальним вмістом LFAT. Для вивчення цього ми набрали групу жінок із ожирінням з вузьким діапазоном ІМТ та виміряли вміст LFAT за допомогою протонно-магнітно-резонансної спектроскопії та складу тіла за допомогою магнітно-резонансної томографії (МРТ) та інших методів. Жінки були розділені на групи з високим та нормальним вмістом LFAT, виходячи із середнього вмісту LFAT. Групи були підібрані за віком та масою тіла. Для імуногістохімії та досліджень експресії генів була взята хірургічна біопсія підшкірної жирової тканини. Ліпідомічні аналізи проводили за допомогою надшвидкої рідинної хроматографії в поєднанні з платформою мас-спектрометрії.

ДИЗАЙН ДИЗАЙН І МЕТОДИ

Відсоток LFAT та концентрація інсуліну в сироватці (fS) натще, fS-HDL холестерин та fS-тригліцериди у жінок із нормальним (□) та високим (▪) LFAT. * P Переглянути цю таблицю:

Переглянути вбудований
Переглянути спливаюче вікно

Фізичні та біохімічні характеристики суб'єктів дослідження, розділених на нормальну та високу групи ЛФАТ

Експресія в підшкірній жировій тканині маркерів макрофагів CD68, CCL2 (MCP-1) та CCL3 (запальний білок макрофагів [MIP] -1α) та PAI-1 була значно вищою у групі з високим рівнем LFAT порівняно з нормальною групою LFAT (табл. 2 та рис. 2). Експресія білка MCP-1 в жировій тканині корелювала з експресією генів (r = 0,53, P = 0,023). Експресія адипонектину та PPAR-γ була значно нижчою у групі з високим рівнем LFAT, ніж у нормальній групі LFAT (таблиця 2). Експресія 11βHSD1, інтерлейкіну 6 та TNF-α суттєво не відрізнялася між групами, хоча TNF-α, як правило, збільшувалася у групі з високим рівнем LFAT (таблиця 2). Експресія генів ведення домашнього господарства RPLP0 та TBP не відрізнялася між групами (RPLP0: 1,9 ± 0,3 проти 2,1 ± 0,2, NS та TBP: 4,0 ± 0,5 проти 4,0 ± 0,4, NS, для груп нормального та високого LFAT, відповідно). Експресія маркера макрофагів CD68 суттєво корелювала з LFAT (r = 0,67, P = 0,0035), але не з ІМТ (r = 0,10, NS) (рис. 3B та C).

Взаємозв'язок між експресією CD68 у жировій тканині та кількістю макрофагів (A) (r = 0,53, P = 0,02), LFAT (B) (r = 0,67, P = 0,0035) та ІМТ (C) (r = 0,10, NS).

Відносний рівень експресії генів у підшкірній жировій тканині в нормальних та високих групах LFAT

Розмір клітин адипоцитів.

Середня площа поперечного перерізу адипоцитів у перерізаній тканині та розмір жирових клітин, виміряний перетравленням колагенази, не відрізнявся між нормальною та високою групами LFAT (2067 ± 109 проти 2118 ± 207 довільних одиниць, NS, для площі перерізу та 25,2 ± 0,8 проти 24,9 ± 1,0 мкм для розміру жирових клітин, НС).

Імуногістохімія.

Позитивне фарбування для маркера макрофагів CD68 було виявлено в 19 з 20 біопсій жирової тканини. Загальна кількість макрофагів на ділянку ділянки не відрізнялася між нормальними та високими групами LFAT (22 ± 6 проти 37 ± 10, NS, для груп нормального та високого LFAT відповідно), але суттєво корелювала з експресією мРНК CD68 у жировій тканині у всіх суб’єктів (r = 0,53, P = 0,02) (рис. 3А). Деякі макрофаги були розташовані у кроноподібних структурах (рис. 4) навколо некротичних безпериліпінових адипоцитів (рис. 5). Кількість коронкоподібних структур на ділянку ділянки корелювало із граничним значенням із експресією мРНК CD68 (r = 0,44, P = 0,057).

Репрезентативні фотографії, що демонструють кроноподібні структури в підшкірній жировій клітковині жінки, що страждає ожирінням. Імуногістохімічне фарбування для макрофагів специфічного CD68 (A і B) забарвлене в коричневий колір. C та D: Серійні зрізи A та B відповідно фарбували на периліпін (коричневий). Усі зрізи були забарвлені гематоксиліном (забарвлений у синій колір). Шкала шкали: 20 мкм.

Світлова мікроскопія підшкірної жирової тканини у жінки з ожирінням, забарвленої на периліпін (коричневий), що показує мертві (без периліпіну) адипоцити, оточені макрофагами (синіми), що утворюють кроноподібну структуру. Ядра синього кольору (з міткою С) пофарбовані позитивно для специфічного для макрофага маркера CD68 на серійному зрізі (не показано). Стрілки, позитивне фарбування периліпіну; Стрілки В, негативне фарбування периліпіну; і С стрілки, макрофаги. Шкала шкали: 20 мкм.

Ліпідомія жирової тканини.

Ліпідомічне профілювання підшкірної жирової клітковини. В: Рівні виявленого кераміду, діацилгліцерину та вибраних видів сфінгомієліну. * P -/- мишей, розмір клітин адипоцитів був помітно збільшений, але маса жиру в тілі подібна до маси мишей дикого типу. У цих мишей HSL -/- жирова тканина була інфільтрована макрофагами, маючи на увазі, що збільшення розміру клітини, а не загальне ожиріння, є причиною інфільтрації макрофагів (18). У цьому дослідженні в групах з однаковою ожирінням ми не виявили різниці у середньому розмірі жирових клітин.

Щодо механізмів, що лежать в основі збільшення керамідів, може бути задіяно кілька факторів. По-перше, було показано, що дієтичні добавки збільшують концентрацію сфінгомієліну в плазмі (28). Сфінголіпідів особливо багато в молочних продуктах, що свідчить про те, що їх споживання було більшим у високій, ніж у нормальній групі ЛФАТ. Ця теорія підтверджується спостереженням в аналізі ліпідоміки, що найбільш регульовані види триацилгліцерину містять непарну кількість загальної кількості вуглецевих жирних кислот (рис. 6В), що означає, що концентрація жирних кислот з непарною ланцюгом була збільшена. До таких жирних кислот, швидше за все, належать жирні кислоти екзогенного походження, специфічні для жиру жуйних тварин, а саме 15: 0 та 17: 0, які є біологічними маркерами споживання молочного жиру (43). Ці дані узгоджуються з попередніми даними, які демонструють, що відносне споживання жиру корелює зі збільшенням рівня LFAT як у хворих на цукровий діабет 2 типу (19), так і у монозиготних близнюків, що не відповідають ожирінню (20), і що вміст LFAT може бути збільшений на жиру порівняно з нежирною дієтою у людей (44). Таким чином, кераміди можуть бути посередниками несприятливих метаболічних ефектів дієт з високим вмістом жиру.

На закінчення ми продемонстрували, що жирова тканина інфільтрована макрофагами і що вміст довголанцюгових триацилгліцеринів та керамідів збільшується у осіб із підвищеним вмістом LFAT порівняно з суб'єктами, що страждають ожирінням з нормальним вмістом LFAT. Кераміди можуть опосередковувати несприятливі ефекти довголанцюгових жирних кислот та викликати як резистентність до інсуліну, так і запалення, хоча це дослідження не доводить причини та наслідки.