Роль тканинної та системної гіпоксії при ожирінні та цукровому діабеті 2 типу

1 Центр серця Паулі, відділення кардіології, Університет Співдружності штату Вірджинія, Річмонд, штат Вірджинія 23298-0204, США

ожирінні

2 Кафедра спортивної медицини Чендунського спортивного університету, Ченду 610041, Китай

3 Департамент досліджень сну Delta, Група фізичних вправ та фізичного навантаження, Факультет наук про здоров'я, Сіднейський університет, Сідней, NSW 2141, Австралія

4 Відділ ендокринології, Медичний центр Бет-Ізраїль з питань дияконіси, Гарвардська медична школа, Бостон, Массачусетс 02215, США

За останні десятиліття спосіб життя людини в більшості сучасних суспільств, що розвиваються, різко змінився. Фізична бездіяльність, а також необмежений доступ до калорійної їжі створили "обезогенне" середовище та сприяли серйозній епідемії ожиріння та діабету 2 типу (T2D), пов'язаній із збільшенням захворюваності та смертності. У 2005 р. Популяційне дослідження, проведене Reichmuth et al. Університету Вісконсіна за допомогою поперечного та поздовжнього аналізу виявив, що серед 1387 учасників співвідношення шансів на T2D з індексом апное-гіпопное (AHI)> 15 проти AHI

) після корекції щодо віку, статі та стану тіла [1]. Тому передбачається, що періодичні гіпоксичні періоди, пов’язані з обструктивним апное сну (OSA), можуть відігравати патогенну роль у викликанні інсулінорезистентності та T2D. На рівні органів/тканин у 2007–2009 рр. Є та його колеги вперше запропонували центральну роль гіпоксії жирової тканини, яка є результатом розширення адипоцитів, сприяючи хронічному запаленню, зменшенню адипонектину, дисфункції адипоцитів та смерті у людей із ожирінням [2, 3]. Пізніше ця група дослідників визначила роль посередника, який відіграє фактор 1, індукований гіпоксієюα (HIF-1α) [4] та інші механізми передачі сигналів, спричинені гіпоксією, які можуть сприяти вивільненню вільних жирних кислот та інгібувати засвоєння глюкози в адипоцитах шляхом інгібування сигнального шляху інсуліну та індукції клітинної загибелі [5].

У цьому контексті, наша головна мета редагування цього спеціального випуску - забезпечити платформу для глибоких дискусій та обміну різними ідеями щодо системної та місцевої гіпоксії як пускового механізму або лікування (в деяких випадках) дисфункції жирової тканини та інших пошкоджень органів у ожиріння та T2D, запросити та продемонструвати передові оригінальні статті та огляди, що зосереджуються на впливі постійної або періодичної системної гіпоксії (наприклад, висотні тренування та ОСА), а також локалізованої тканинної гіпоксії (в жировій та інших типах тканин), щодо патогенезу, прогресування та можливих нових методів лікування ожиріння та T2D. Нове розкриття активності коричневої жирової тканини у дорослих людей стимулювало енергійні дослідження щодо того, як вона може служити ціллю профілактики та лікування ожиріння та резистентності до інсуліну; особливий акцент робиться на аналізі ролі коричневої жирової тканини в енергетичному гомеостазі всього тіла та метаболізмі субстрату в нормальних та гіпоксичних умовах.

З десятка поданих рукописів у відповідь на наші заявки на участь у роботі, сім робіт, написаних 35 біомедичними дослідниками або вченими-медиками з Китаю, Гонконгу, Словенії, Великобританії та США, були відібрані за допомогою ретельного рецензування. процес і, нарешті, включений до цього спеціального випуску. Нижче наведено деякі основні моменти цих прийнятих робіт.

Найбільш відповідна до основної теми оглядова стаття Р. В. А. Маккензі та П. Ватта надала розуміння на молекулярному рівні та рівні всього тіла щодо механізмів утилізації глюкози та резистентності до інсуліну при системному впливі на хронічну гіпоксію. Ці автори вдумливо обговорювали складний і парадоксально протилежний вплив гіпоксії на розвиток інсулінорезистентності. З одного боку, гіпоксія може спричинити резистентність до інсуліну або безпосередньою дією на субстрат рецептора інсуліну та протеїнкіназу B/Akt, або опосередковано через розширення жирової тканини та системне запалення. Однак гіпоксія може також сприяти транспортуванню глюкози за допомогою інсулінозалежних механізмів, які значною мірою залежать від АМФ-активованої протеїнкінази (АМФК), і гіпоксична експозиція може покращити контроль глюкози при T2D. Провокаційний висновок авторів полягає в тому, що гіпоксія може зменшити передачу сигналів про інсулін, але не може спричинити резистентність до всього організму до інсуліну.

Дві статті цього спеціального випуску стосувались ішемії-реперфузії міокарда, важливого патологічного стану, ускладненого ожирінням та/або T2D. Л. Панг та співавт. ретельно проаналізував менш зрозумілий сигнальний сигнал рецептора простагландину Е підтипу 4 в серці, який може суттєво вплинути на ішемічно-реперфузійну травму та гіпертрофічну реакцію серця при T2D. Як повідомляється, метформін, ліки першої лінії для лікування T2D, захищає від серцево-ішемічної та перфузійної травми [12]. У цьому спеціальному випуску М. Hu et al. надав додаткові докази індукованої метформіном цитопротекції проти пошкодження гіпоксією та реоксигенацією в кардіоміоцитах щурів H9C2 в нормальних та гіперглікемічних умовах. Автори продемонстрували, що захист може здійснюватися за допомогою внутрішньоклітинного механізму сигналізації за участю AMPK та JNK (Jun NH (2) -термінальна кіназа). З огляду на цей загальнопризначений препарат, розуміння його основних механізмів є життєво важливим як для клініцистів, так і для пацієнтів.

Ми хотіли б подякувати усім учасникам цього спеціального випуску за участь. Ми вважаємо, що роботи, представлені у цьому спеціальному випуску, можуть стимулювати інноваційні дослідження та розробку нових терапевтичних препаратів для майбутнього лікування діабету та ускладнень діабету. Залишається багато питань, на які слід відповісти щодо ролі гіпоксії в патогенезі та цілі лікування ожиріння та T2D.

Лей Сі
Чін-Мой Чау
Сінсін Конг

Список літератури

  1. К. Дж. Рейхмут, Д. Остін, Дж. Б. Скатруд та Т. Янг, “Асоціація апное сну та діабету II типу: дослідження на основі популяції” Американський журнал респіраторної та критичної медицини, вип. 172, ні. 12, с. 1590–1595, 2005. Переглянути на: Сайт видавця | Google Scholar
  2. Й. Є., З. Гао, Дж. Інь та К. Він, “Гіпоксія є потенційним фактором ризику хронічного запалення та зменшення адипонектину в жировій тканині мишей з ожирінням та дієтичним ожирінням” Американський журнал фізіології - ендокринологія та метаболізм, вип. 293, ні. 4, с. E1118 – E1128, 2007. Переглянути на: Сайт видавця | Google Scholar
  3. Дж. Є, “Нова роль гіпоксії жирової тканини в ожирінні та резистентності до інсуліну”, Міжнародний журнал ожиріння, вип. 33, ні. 1, с. 54–66, 2009. Переглянути на: Сайт видавця | Google Scholar
  4. В. Він, З. Гао, Дж. Інь, Дж. Чжан, З. Юнь та Дж. Є, “Регулювання HIF-1α активність в жировій тканині під впливом ожиріння факторів: адипогенез, інсулін та гіпоксія " Американський журнал фізіології - ендокринологія та метаболізм, вип. 300, ні. 5, с. E877 – E885, 2011. Переглянути на: Сайт видавця | Google Scholar
  5. Й. Інь, З. Гао, К. Хе, Д. Чжоу, З. Го та Дж. Є, "Роль гіпоксії в індукованих ожирінням порушеннях обміну глюкози та ліпідів у жировій тканині" Американський журнал фізіології - ендокринологія та метаболізм, вип. 296, ні. 2, с. E333 – E342, 2009. Переглянути на: Сайт видавця | Google Scholar
  6. І. Муракі, Т. Танігава, К. Ямагіші та ін., “Нічна періодична гіпоксія та розвиток діабету 2 типу: дослідження ризику кровообігу в громадах (CIRCS)”, Діабетологія, вип. 53, ні. 3, с. 481–488, 2010. Переглянути на: Сайт видавця | Google Scholar
  7. К. Е. Коркарц, Дж. Х. Штейн, П. Е. Пеппард, Т. Б. Янг, Дж. Х. Барнет та Ф. Дж. Ніето, “Комбіновані ефекти порушення дихання уві сні та метаболічного синдрому на функцію ендотелію: когортне дослідження сну у Вісконсіні” Спати, вип. 37, ні. 10, с. 1707–1713, 2014. Переглянути на: Сайт видавця | Google Scholar
  8. О. Bouhidel, S. Pons, R. Souktani, R. Zini, A. Berdeaux та B. Ghaleh, “Ішемічне посткондиціонування міокарда проти ішемії-реперфузії порушено в об/об миші " Американський журнал фізіології — Фізіологія серця та кровообігу, вип. 295, ні. 4, с. H1580 – H1586, 2008. Переглянути на: Сайт видавця | Google Scholar
  9. К. Пшикленк, М. Мейнард, Д. Л. Грейнер та П. Віттакер, “Кардіопротекція з посткондиціонуванням: втрата ефективності на мишачих моделях діабету типу 2 та типу 1”, Антиоксиданти та окисно-відновні сигнали, вип. 14, № 5, с. 781–790, 2011. Переглянути на: Сайт видавця | Google Scholar
  10. С.-Г. Zhu, L. Xi та R. C. Kukreja, “Миші з діабетичним ожирінням db/db типу 2 рефрактерні до ішемічного посткондиціонування міокарда in vivo: потенційна роль Hsp20, F1-ATPase δ та Echs1, " Журнал клітинної та молекулярної медицини, вип. 16, № 4, с. 950–958, 2012. Переглянути на: Сайт видавця | Google Scholar
  11. К. Сарджент і Дж. М. Стівенс, “Адіпогенез”, Перспективи холодної весняної гавані в біології, вип. 4, № 9, стаття a008417, 2012. Переглянути за адресою: Google Scholar
  12. Б. Віолет, Б. Гігас, Н. С. Гарсія, Дж. Леклерк, М. Форец та Ф. Андрееллі, “Клітинні та молекулярні механізми метформіну: огляд” Клінічна наука, вип. 122, ні. 6, с. 253–270, 2012. Переглянути на: Сайт видавця | Google Scholar
  13. Н. Соммер, А. Дітріх, Р. Т. Шермулі та ін., “Регуляція гіпоксичної легеневої вазоконстрикції: основні механізми”, Європейський респіраторний журнал, вип. 32, ні. 6, с. 1639–1651, 2008. Переглянути на: Сайт видавця | Google Scholar
  14. М. Луїс і Н. М. Панджабі, “Вплив гострої переривчастої гіпоксії на метаболізм глюкози у здорових добровольців, що прокидаються” Журнал прикладної фізіології, вип. 106, ні. 5, с. 1538–1544, 2009. Переглянути на: Сайт видавця | Google Scholar
  15. А. Урдампіллета, П. Гонсалес-Муньєса, М. П. Портілло та Дж. А. Мартінес, “Корисність поєднання періодичної гіпоксії та фізичних вправ при лікуванні ожиріння” Журнал фізіології та біохімії, вип. 68, ні. 2, с. 289–304, 2012. Переглянути на: Сайт видавця | Google Scholar