Фізіологічна реакція адипоцитів на втрату ваги та підтримку

Sanne P. M. Verhoef

Маастрихтський університет, Науково-дослідний інститут харчування та токсикології Маастрихт, Департамент біології людини, Маастрихт, Нідерланди,

Стефан Г. Дж. А. Табори

Фрік Г. Боуман

Едвін С. М. Маріман

Клаас Р. Вестертерп

Сприяє інтерпретації результатів: SV FB EM KW. Переглянув рукопис: SV SC FB EM KW. Задумав і спроектував експерименти: SV KW. Виконував експерименти: SV SC FB. Проаналізував дані: SV. Внесені реагенти/матеріали/інструменти для аналізу: SV SC FB. Написав папір: SV.

Пов’язані дані

Анотація

Передумови

Метаболічні процеси в жировій тканині нерегульовані у осіб, що страждають ожирінням, і у відповідь на втрату ваги або нормалізуються, або змінюються на користь відновлення ваги.

Об’єктивна

Визначити зміни метаболізму глюкози та жирних кислот в адипоцитах щодо зміни розміру адипоцитів під час схуднення та підтримки.

Методи

Двадцять вісім здорових пацієнтів (12 чоловіків), віком 20-50 років та ІМТ 28-35 кг/м 2, дотримувались дієти з дуже низьким рівнем енергії протягом 2 місяців, а потім 10-місячного періоду підтримки ваги. Вагу тіла, склад тіла (розведення дейтерію та BodPod), рівні білка (вестерн-блот) та розмір адипоцитів оцінювали до та після втрати ваги та після 10-місячного спостереження.

Результати

Втрата ваги на 10% призвела до зменшення розміру адипоцитів на 16%. Маркер гліколізу зменшився (AldoC) під час схуднення у зв'язку із зменшенням адипоцитів і залишався зниженим під час спостереження у зв'язку із підтримкою ваги. Маркер для транспортування жирних кислот збільшився (FABP4) під час схуднення та залишався підвищеним під час спостереження. Показники мітохондріального бета-окислення (HADHsc) та ліполізу (ATGL) були підвищені лише після 10-місячного спостереження. Під час втрати ваги HADHsc та ATGL координувались, що стало слабшим під час спостереження через зміни експресії HADHsc, пов’язані з розміром адипоцитів. AldoC був основним знаменником розміру адипоцитів та маси тіла, тоді як зміни ATGL під час схуднення сприяли збільшенню маси тіла під час подальшого спостереження. Посилення регуляції ATGL і HADHsc відбулося за відсутності негативного енергетичного балансу і було спричинене усадкою адипоцитів або індикацією диадицитування преадипоцитів.

Висновок

Маркери метаболізму глюкози та жирних кислот в адипоцитах змінюються у відповідь на втрату ваги відповідно до нормалізації від порушення регульованого ожиріння до поліпшеного метаболічного статусу.

Пробна реєстрація

Вступ

Жирова тканина є основною тканиною, що зберігає енергію, і для виконання цієї ролі адипоцити повинні швидко реагувати на зміни в дефіциті та надлишку поживних речовин шляхом метаболічної регуляції. Багато досліджень знайшли докази участі метаболічних процесів у розвитку ожиріння, як зменшення окислення жиру у людей із ожирінням [1] - [3]. Але також всередині адипоциту ці метаболічні процеси пов’язані з ожирінням. Валевський та ін. показали, що посилене поглинання та знижений метаболізм довголанцюгових жирних кислот сприяють накопиченню цих довголанцюгових жирних кислот в ожиріних адипоцитах [4]. Крім того, порушення експресії чутливого до гормону білка ліпази в жировій тканині пацієнтів із ожирінням свідчить про знижений ліполіз ожиріння [5]. Дослідження втрати ваги показують, що обмеження калорій призводить до змін у експресії генів, що беруть участь у ліпідному, вуглеводному та енергетичному обміні в жировій тканині [6] та білках, що регулюють ріст жирової тканини [7]. Також ендоканабіноїдна система нерегульована в жировій тканині в ожирінні, але нормалізується після схуднення [8].

Однак успішно підтримувати втрату ваги, яку визначають як «утримування навмисної втрати щонайменше 10% маси тіла протягом принаймні одного року» [9], є складним і досягається лише приблизно в 20% випадків [10]. Біологічна реакція на втрату ваги спричинює відновлення сприйнятливості до ваги, як розглядають MacLean та співавт. [11]. Ця відповідь являє собою мережу адаптацій з енергетичним розривом, що сприяє відновленню та фізіологічним змінам, що призводять до стійкості до подальшої втрати ваги, як було підсумовано Mariman [12]. Кілька досліджень оцінювали вплив підтримки втрати ваги на експресію генів у підшкірній жировій тканині [13] - [15]. Гени, що беруть участь у таких процесах, як метаболізм жирних кислот, цикл лимонної кислоти, окисне фосфорилювання та апоптоз, диференційовано виражалися під час схуднення та підтримки після цього [13] - [15]. Матч та ін. показали, що регуляція цих генів за рахунок втрати ваги відрізнялася у тих, хто підтримував вагу, і у тих, хто повертав вагу, що було запропоновано передбачити успішне короткочасне підтримання ваги [15].

Нашою метою було визначити зміни в маркерах метаболізму глюкози та жирних кислот в адіпоцитах під час схуднення та підтримки, вимірюючи рівень білка до та після 8-тижневої дієти з дуже низьким рівнем енергії та після 10-місячного спостереження, щоб з'ясувати, чи ці зміни пов'язані з розміром адипоцитів і відповідають відновленню ваги або підтримці.

Методи

Заява про етику

Усі процедури проводились з належним розумінням та письмовою інформованою згодою випробовуваних. Дослідження проводилось відповідно до керівних принципів, викладених в Гельсінській декларації, та було схвалено Центральним комітетом з досліджень людини та Медично-етичним комітетом Маастрихтського університету. Дослідження було зареєстровано в ClinicalTrials.gov (реєстраційний номер:> NCT01015508). Протокол, описаний у цьому дослідженні, відхиляється від протоколу випробувань, затвердженого Медично-етичним комітетом Маастрихтського університету (розмір адипоцитів визначається по-різному, а вимірювання рівня білка явно не описано), оскільки він включає лише частину затвердженого протоколу випробувань. Протокол цього випробування та супровідний контрольний список CONSORT доступні як допоміжна інформація; див. контрольний список S1 та протокол S1.

Предмети

Антропометрія

Висоту вимірювали при скринінгу з точністю до 0,1 см за допомогою настінного стадіометра (модель 220; Seca, Гамбург, Німеччина). Вагу тіла вимірювали у пацієнтів у нижній білизні після нічного голодування за допомогою відкаліброваної шкали BodPod®. Індекс маси тіла (ІМТ) обчислювали діленням маси тіла на зріст у квадраті (кг/м 2). Розподіл жиру оцінювали шляхом вимірювання окружності талії в місці найменшої окружності між грудною кліткою та гребінним відділом клубової кістки, з випробуваними в положенні стоячи. Окружність стегон вимірювали в місці найбільшої окружності між талією і стегнами.

Склад тіла розраховували за об’ємом тіла BodPod® (Вимірювання життя, Конкорд, Каліфорнія, США) [16] та загальної кількості води в організмі (TBW) [17] з використанням техніки розведення дейтерію, використовуючи трикамерну модель Сірі [18]. Розведення ізотопу дейтерію (2 H2O) є мірою для загальної кількості води в організмі. Випробовувані носили щільно одягнені купальні костюми та шапочку для плавання під час вимірювання об’єму в BodPod® і не займалися фізичними вправами щонайменше за 1 годину до випробування.

Параметри крові

Для запобігання згортанню крові брали зразки крові, що містять голод, і збирали їх у пробірки, що містять ЕДТА. Плазму отримували центрифугуванням і зберігали при -80 ° C до подальшого аналізу. Концентрації лептину, інсуліну та адипонектину вимірювали за допомогою набору RIA для людини (відповідно, Millipore, St Charles, MO, USA, Kabi-Pharmacia, Uppsala, Sweden та Millipore, St Charles, MO, USA).

Вестерн-блот-аналіз

П’ять білків, які беруть участь у метаболізмі глюкози та жирних кислот, були відібрані та виміряні в жировій тканині методом Вестерн-блот. Фруктозо-бісфосфатна альдолаза С (AldoC) є ферментом гліколізу і бере участь у утворенні тригліцеридів. Білок 4, що зв’язує жирні кислоти (FABP4), є показником для роботи з жирними кислотами всередині адипоциту, сприяючи внутрішньоклітинному транспорту жирних кислот. Жирова тригліцерид-ліпаза (ATGL) та 3-гідроксиацил-КоА-дегідрогеназа з коротким ланцюгом (HADHsc) є обмежуючими швидкість ферментами відповідно ліполізу та бета-окислення мітохондрій. Нарешті, каталаза являє собою пероксисомне бета-окислення, оскільки вона відповідає за перетворення шкідливого продукту цієї реакції - перекису водню.

Біопсії підшкірної жирової клітковини черевної порожнини (приблизно 1,5 г) отримували шляхом голкової ліпосакції під місцевою анестезією (2% лідокаїн, Fresenius Kabi BV, Нідерланди) після нічного голодування, до та після дієти. Зразки промивали в стерильному холодному сольовому розчині, заморожували в рідкому азоті і зберігали при -80 ° C до виділення білка.

Заморожену жирову тканину подрібнювали в ступці і порошок розчиняли в 200 мкл 8 М сечовини, 2% CHAPS, 65 мМ DTT на 100 мг порошку. Гомогенат перемішували на вортексі протягом 5 хв і центрифугували протягом 30 хв при 14000 об/хв і 10 ° C. Надосадову рідину, що містить протеом жирової тканини, ретельно відбирали і зберігали аликвоти при -80 ° C. Концентрації білка визначали за допомогою білкового аналізу Біорада Бредфорта [19].