Ожиріння пов’язане зі зміною експресії генів у смакових рецепторах людини

Предмети

Анотація

Передумови

Роль сприйняття смаку у розвитку та стійкості ожиріння в даний час незрозуміла через суперечливі результати психофізичних та інших досліджень. На сьогоднішній день жодне дослідження не оцінило, чи існує основна фундаментальна різниця у фізіології смакової тканини між худими та ожирілими особами.

Метод/предмети

Ми проаналізували транскриптомальний профіль (РНК-послідовності) людських грибчастих смакових сосочків, біопсованих з худих (n = 23) та ожирінням (n = 13) Кавказькі жінки (віковий діапазон 18–55) для виявлення відмінностей у експресії генів.

Результати

Статус ожиріння був основним фактором, що сприяв різниці в глобальній експресії генів між особинами. Загалом 62 гени мали суттєво різні рівні експресії генів між худими та ожирінням (P

Параметри доступу

Підпишіться на журнал

Отримайте повний доступ до журналу протягом 1 року

лише 31,08 € за випуск

Усі ціни вказані у нетто-цінах.
ПДВ буде додано пізніше під час оплати.

Оренда або купівля статті

Отримайте обмежений за часом або повний доступ до статей на ReadCube.

Усі ціни вказані у нетто-цінах.

Список літератури

Хупер Л, Абдельхамід А, Мур Х.Д., Даутвейт Ш, Скефф CM, компакт-диск Summerbell. Вплив зменшення загального споживання жиру на масу тіла: систематичний огляд та мета-аналіз рандомізованих контрольованих досліджень та когортних досліджень. BMJ. 2012; 345: e7666.

Morenga LT, Mallard S, Mann J. Дієтичні цукри та маса тіла: систематичний огляд та мета-аналіз рандомізованих контрольованих досліджень та когортних досліджень. BMJ. 2013; 346: e7492.

Французький SJ, Cecil JE. Ротовий, шлунковий та кишковий вплив на харчування людини. Фізіол Бехав. 2001; 74: 729–34.

Smeets PAM, Erkner A, de Graaf C. Реакції на цефальну фазу та апетит. Nutr Rev. 2010; 68: 643–55.

Spetter MS, Mars M, Viergever MA, de Graaf C, Smeets PAM. Смакові особливості - наслідки обходу пероральної стимуляції на реакції гормонів та апетиту. Фізіол Бехав. 2014; 137: 9–17.

Hardikar S, Höchenberger R, Villringer A, Ohla K. Більш висока чутливість до солодкого та солоного смаку у ожирілих у порівнянні з худими особами. Апетит. 2017; 111: 158–65.

Бартошук Л.М., Даффі В.Б., Хейс Джеє, Московіц HR, Снайдер-ді-джей. Психофізика сприйняття солодкого та жирного при ожирінні: проблеми, рішення та нові перспективи. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2006; 361: 1137–48.

Ettinger L, Duizer L, Caldwell T. Тіло в організмі, чутливість до солодкості та переваги: визначення взаємозв'язку. Can J Дієта Практика Res. 2012; 73: 45–8.

Overberg J, Hummel T, Krude H, Wiegand S. Різниця у смаковій чутливості у дітей та підлітків із ожирінням та не ожирінням. Arch Dis Child. 2012; 97: 1048–52.

Пепіно М.Й., Фінкбейнер С., Бошан Г.К., Меннелла Й.А. Повні жінки мають нижчу смакову чутливість натрію глутамату і віддають перевагу вищі концентрації, ніж жінки з нормальною вагою. Ожиріння. 2010; 18: 959–65.

Стюарт JE, Feinle-Bisset C, Golding M, Delahunty C, Clifton PM, Keast RSJ. Оральна чутливість до жирних кислот, споживання їжі та ІМТ у людей. Br J Nutr. 2010; 104: 145–52.

Stewart JE, Seimon RV, Otto B, Keast RS, Clifton PM, Feinle-Bisset C. Відзначені відмінності смакової та шлунково-кишкової чутливості до олеїнової кислоти між худими та ожирілими чоловіками. Am J Clin Nutr. 2011; 93: 703–11.

Фрейтерс JER, Расмуссенконрад EL. Сенсорна дискримінація, сприйняття інтенсивності та афективне судження про солодкість сахарози при надмірній вазі. J Gen Psychol. 1982; 107: 233–47.

Енн М.П., Ваніталі ТБ, Грінкер Дж. Внесок віку, статі та ступеня вгодованості на переваги та оцінку величини сахарози у людей. Фізіол Бехав. 1979; 22: 999–1003.

Томпсон Д.А., Московіц HR, Кемпбелл Р.Г. Смак і нюх при ожирінні людини. Фізіол Бехав. 1977; 19: 335–7.

Drewnowski A, Kurth CL, Rahaim JE. Смакові переваги при ожирінні людини: екологічні та сімейні фактори. Am J Clin Nutr. 1991; 54: 635–41.

Роден Дж, Московіц HR, Брей Г.А. Зв'язок між ожирінням, втратою ваги та сприйнятливістю смаку. Фізіол Бехав. 1976; 17: 591–7.

Такер Р.М., Кайзер К.А., Парман М.А., Джордж Б.Дж., Елісон Д.Б., Маттес Р.Д. Порівняння порогів виявлення смаку жирних кислот у людей, які є худими та надмірною вагою або страждають ожирінням: систематичний огляд та мета-аналіз. PLOS ONE. 2017; 12: e0169583.

Berthoud HR, Zheng HY. Модуляція сприйнятливості смаку та переваги їжі ожирінням та втратою ваги. Фізіол Бехав. 2012; 107: 527–32.

Pepino MY, Bradley D, Eagon JC, Sullivan S, Abumrad NA, Klein S. Зміни у сприйнятті смаку та харчовій поведінці після інсульованої баріатричною хірургією втрати ваги у жінок. Ожиріння. 2014; 22: E13 – E20.

Burge JC, Schaumburg JZ, Choban PS, DiSilvestro RA, Flancbaum L. Зміни гостроти смаку пацієнтів після шлункового шунтування Roux-en-Y при клінічно важкому ожирінні. J Am Дієта доц. 1995; 95: 666–70.

Брей Г.А., Баррі Р.Є., Бенфілд Дж.Р., Кастельнуово-Тедеско Р., Роден Дж. Шлунково-кишкове шунтування при ожирінні зменшує споживання їжі та смакові уподобання. Am J Clin Nutr. 1976; 29: 779–83.

Hart SN, Therneau TM, Zhang Y, Poland GA, Kocher J-P. Розрахунок оцінок розміру вибірки для даних послідовності РНК. J Comput Biol. 2013; 20: 970–8.

Shahbake M, Hutchinson I, Laing DG, Jinks AL. Швидка кількісна оцінка грибчастої щільності сосочків в мові людини. Мозок Res. 2005; 1052: 196–201.

Archer NS, Li D, Shaw J, Hannan G, Duesing K, Keast R. Порівняння методів збору для аналізу експресії генів смакової тканини ротової порожнини людини. PLOS ONE. 2016; 11: e0152157.

Спілман А.І., Пепіно М.Й., Фельдман Р., Бренд JG. Техніка збору грибкових (смакових) сосочків з людської мови. J Vis Exp. 2010; 42: e2201.

Yan L, Ma C, Wang D, Hu Q, Qin M, Conroy JM, et al. OSAT: інструмент для розподілу вибірки до партії в експериментах з геноміки. Геном BMC. 2012; 13: 689.

Ендрюс S FastQC. Інструмент контролю якості даних про послідовність з високою пропускною здатністю. http: // wwwbioinformaticsbbsrcacuk/projects/fastqc. 2010 рік.

Conesa A, Madrigal P, Tarazona S, Gomez-Cabrero D, Cervera A, McPherson A, et al. Огляд найкращих практик аналізу даних RNA-seq. Геном Біол. 2016; 17: 13.

Trapnell C, Roberts A, Goff L, Pertea G, Kim D, Kelley DR та ін. Диференціальний аналіз експресії генів та транскриптів РНК-послідовних експериментів з TopHat та запонками. Nat Protoc. 2012; 7: 562–78.

Trapnell C, Pachter L, Salzberg SL. TopHat: виявлення сплайсингу з РНК-Seq. Біоінформатика. 2009; 25: 1105–11.

Langmead B, Trapnell C, Pop M, Salzberg SL. Надшвидке та ефективне пам’яті вирівнювання коротких послідовностей ДНК до геному людини. Геном Біол. 2009; 10: R25.

Trapnell C, Hendrickson DG, Sauvageau M, Goff L, Rinn JL, Pachter L. Диференціальний аналіз регуляції генів при роздільній здатності транскриптів з RNA-seq. Nat Biotech. 2013; 31: 46–53.

Trapnell C, Williams BA, Pertea G, Mortazavi A, Kwan G, van Baren MJ, et al. Збірка транскриптів та кількісна оцінка за допомогою РНК-Seq виявляє неанотовані транскрипти та перемикання ізоформ під час диференціації клітин. Nat Biotech. 2010; 28: 511–5.

Li H, Handsaker B, Wysoker A, Fennell T, Ruan J, Homer N, et al. Послідовність Вирівнювання/Формат карти та SAMtools. Біоінформатика. 2009; 25: 2078–9.

Робінзон Дж. Т., Торвальдсдоттір Х., Вінклер З., Гуттман М., Ландер Е.С., Гетц Г. та ін. Інтегративний переглядач геноміки. Nat Biotech. 2011; 29: 24–6.

Торвальдсдоттір Х, Робінзон Й.Т., Месіров Дж. Інтегративний переглядач геноміки (IGV): високопродуктивна візуалізація та дослідження даних геноміки. Короткий біоінформ. 2013; 14: 178–92.

Team RC R: Мова та середовище для статистичних обчислень. R Фонд статистичних обчислень. Відень, Австрія. https://www.R-project.org/. 2016 рік.

Кассамбара А, Мундт Ф. factoextra: Витяг та візуалізація результатів багатовимірного аналізу даних. Версія пакета R 1.0.3.900. http://www.sthda.com/english/rpkgs/factoextra. 2016 рік.

Wickham H ggplot2: Елегантна графіка для аналізу даних. Спрінгер-Верлаг, Нью-Йорк. http://ggplot2.org. 2009 рік.

Хуанг Д.В., Шерман Б.Т., Лемпікі Р.А. Систематичний та інтегративний аналіз великих генних списків із використанням ресурсів біоінформатики DAVID. Nat Protoc. 2008; 4: 44–57.

Хуанг Д.В., Шерман Б.Т., Лемпікі Р.А. Засоби збагачення біоінформатики: шляхи до всебічного функціонального аналізу великих списків генів. Нуклеїнові кислоти Res. 2009; 37: 1–13.

Ермілов А.Н., Кумарі А, Лі Л, Столяр А.М., Грахчук М.А., Аллен Б.Л. та ін. Підтримка органів смаку суворо залежить від сигналізації про епітеліального їжака/GLI. PLoS Genet. 2016; 12: e1006442.

Chaudhari N, Roper SD. Клітинна біологія смаку. J Cell Biol. 2010; 190: 285–96.

Рен У, Левандовський до н.е., Ватсон Дж, Айхара Е, Івацукі К, Бахманов А.А. та ін. Окремі Lgr5- або Lgr6-експресуючі смакові стовбурові/попередні клітини генерують клітини смакових бруньок ex vivo. Proc Natl Acad Sci США. 2014; 111: 16401–6.

Роча В.З., Folco EJ. Запальні концепції ожиріння. Міжнародний журнал запалення. 2011 р .; Ідентифікатор статті 529061.

Herrera Moro Chao D, Argmann C, Van Eijk M, Boot RG, Ottenhoff R, Van Roomen C, et al. Вплив ожиріння на експресію смакових рецепторів у позаротових тканинах: акцент на гіпоталамусі та стовбурі мозку. Sci Rep.2016; 6: 29094.

Maliphol AB, Garth DJ, Medler KF. Ожиріння, спричинене дієтами, знижує чутливість клітин периферичних рецепторів смаку. PLOS ONE. 2013; 8: e79403.

Chandrashekar J, Hoon MA, Ryba NJP, Zuker CS. Рецептори та клітини для смаку ссавців. Природа. 2006; 444: 288–94.

Tizzano M, Grigereit L, Shultz N, Clary MS, Finger TE. Імуногістохімічний аналіз валятних смакових рецепторів людини. Chem Senses. 2015; 40: 655–60.

Iwatsuki K, Liu H-X, Grónder A, Singer MA, Lane TF, Grosschedl R, et al. Сигналізація Wnt взаємодіє з Shh для регулювання розвитку смакових сосочків. Proc Natl Acad Sci США. 2007; 104: 2253–8.

Castillo-Azofeifa D, Losacco JT, Salcedo E, Golden EJ, Finger TE, Barlow LA. Звуковий їжак як з нервів, так і з епітелію є ключовим трофічним фактором для підтримки смакових сосочків. Розвиток. 2017; 144: 3054–65.

Castillo D, Seidel K, Salcedo E, Ahn C, de Sauvage FJ, Klein OD, et al. Індукція позаматкових смакових рецепторів за допомогою SHH виявляє компетентність та пластичність мовного епітелію дорослих. Розвиток. 2014; 141: 2993–3002.

Ян Х, Конг З-н, Юн Й.С., Іган Дж. Вісмодегіб, антагоніст сигналізації їжака, безпосередньо змінює молекулярну сигналізацію смаку в смакових рецепторах. Рак Мед. 2015; 4: 245–52.

Sekulic A, Migden MR, Oro AE, Dirix L, Lewis KD, Hainsworth JD, et al. Ефективність та безпека вісмодегібу при розвиненій базаліомі. New Engl J Med. 2012; 366: 2171–9.

Kaufman A, Choo E, Koh A, Dando R. Запалення, спричинене ожирінням, зменшує кількість смакових бруньок та гальмує оновлення. PLoS Biol. 2018; 16: e2001959.

Zhang Y, Hoon MA, Chandrashekar J, Mueller KL, Cook B, Wu D, et al. Кодування солодкого, гіркого та смаку умами: різні рецепторні клітини мають спільні сигнальні шляхи. Клітинка. 2003; 112: 293–301.

CD Dotson, Roper SD, Spector AC. PLCβ2-незалежне поведінкове уникнення прототипових лігандів гіркого смаку. Chem Senses. 2005; 30: 593–600.

Gautier JF, Chen K, Salbe AD, Bandy D, Pratley RE, Heiman M, et al. Диференціальні реакції мозку на насичення у людей із ожирінням та худорлявістю. Діабет. 2000; 49: 838–46.

Mojet J, Heidema J, Christ-Hazelhof E. Сприйняття смаку з віком: загальні чи специфічні втрати в надпороговій інтенсивності п’яти смакових якостей? Chem Senses. 2003; 28: 397–413.

Бойс Дж. М., Шон ГР. Вплив старіння на запах і смак. Postgrad Med J. 2006; 82: 239–41.

Dreher J-C, Schmidt PJ, Kohn P, Furman D, Rubinow D, Berman KF. Фаза менструального циклу модулює нервову функцію, пов’язану з винагородою, у жінок. Proc Natl Acad Sci США. 2007; 104: 2465–70.

Ozdener MH, Brand JG, Spielman AI, Lischka FW, Teeter JH, Breslin PAS, et al. Характеристика грибкових клітин сосочків людини в культурі. Chem Senses. 2011; 36: 601–12.

DeFazio RA, Dvoryanchikov G, Maruyama Y, Kim JW, Pereira E, Roper SD, et al. Окремі популяції рецепторних клітин і пресинаптичних клітин у смакових рецепторах мишей. J Невроски. 2006; 26: 3971–80.

Переа-Мартінес I, Нагай Т, Чаудхарі Н. Функціональні типи клітин у смакових рецепторах мають виразну довготу. PLOS ONE. 2013; 8: e53399.

Hamamichi R, Asano-Miyoshi M, Emori Y. Смаковий рецептор містить як короткочасні, так і довгоживучі популяції клітин. Неврологія. 2006; 141: 2129–38.

Барлоу Л.А. Прогрес і оновлення смаку: нові уявлення про розвиток смакових рецепторів. Розвиток. 2015; 142: 3620–9.

Фінансування

Ця робота була підтримана спільним грантом Співдружності науково-промислових дослідницьких організацій (CSIRO). Ніколаса Арчера підтримала стипендія CSIRO OCE.

Інформація про автора

Приналежності

CSIRO Сільське господарство та продовольство, Сідней, Австралія

Ніколас Арчер, Маєва Коше-Брох та Астрід Полман

CSIRO Health and Biosecurity, Сідней, Австралія

Ян Шоу та Конста Дюсінг

CSIRO Сільське господарство та продовольство, Брісбен, Австралія

Роуен Бач і Вільям Барендсе

Ви також можете шукати цього автора в PubMed Google Scholar

Відповідний автор

Декларації про етику

Конфлікт інтересів

Автори заявляють, що у них немає конфлікту інтересів.

Додаткова інформація

Примітка видавця: Springer Nature залишається нейтральним щодо юрисдикційних вимог в опублікованих картах та інституційних приналежностей.