Специфічний клітинний тип транскриптома в жировій тканині людини та вплив ожиріння на попередників адипоцитів

Предмети

Анотація

Ожиріння впливає на експресію генів та метаболізм білої жирової тканини (WAT), що призводить до резистентності до інсуліну (IR) та діабету 2 типу. Однак WAT - це гетерогенний орган, що містить багато типів клітин, які можуть по-різному реагувати на зміни, спричинені ожирінням. Ми провели сортування проточною цитометрією та профілювання експресії РНК за допомогою мікрочипів основних типів клітин WAT (адипоцити, предки CD45−/CD31−/CD34 +, CD45 +/CD14 + моноцити/макрофаги, лейкоцити CD45 +/CD14−), що дозволило нам ідентифікувати гени, збагачені специфічні фракції клітин. Крім того, ми включили адипоцити та клітини-попередники адипоцитів, отримані від худорлявих та ожирілих осіб. У сукупності ми надаємо детальний атлас експресії генів основних типів резидентних клітин жирової тканини людини для клінічних/базових досліджень, і використовуючи цей набір даних, надаємо списки генів, характерних для клітинного типу, які представляють інтерес для метаболічних досліджень.

Тип конструкції	дизайн паралельної групи • дизайн порівняння типів комірок
Тип вимірювання	аналіз профілювання транскрипції
Тип (и) технології	мікрочип
Тип фактора	Діагностика • тип клітини
Зразок характеристики	Homo sapiens • жирова тканина білого кольору

Передумови та короткий зміст

Ожиріння та супутні захворювання є основними проблемами здоров’я в сучасному суспільстві. Розширення білої жирової тканини (WAT) часто асоціюється з гіпертрофією жирових клітин (мало, але великих клітин), хронічним запаленням низького ступеня, зміною популяцій імунних клітин, що проживають у WAT, та зміненою секрецією білків (адипокінів) та ліпідів які важливі для розвитку інсулінорезистентності (ІР), діабету 2 типу, гіперліпідемії та атеросклерозу 1–3 .

WAT - це гетерогенний орган, що складається з багатьох типів клітин, включаючи адипоцити, клітини-попередники адипоцитів, ендотеліальні клітини, фібробласти та різні типи імунних клітин 4–6. Менше 50% клітин складають тканиноспецифічні жирові клітини. Ожиріння має комплексний вплив на ВАТ, по-різному впливаючи на різні популяції клітин. При ожирінні ВАТ макрофаги набувають прозапального фенотипу 7, відносна чисельність популяцій лімфоцитів змінюється 8, а ендотеліальні клітини активуються 9. Крім того, розширення ВАТ спричиняє зміни в популяції клітин-попередників, а зміна споживання калорій може вплинути на диференціацію/набір нових жирових клітин 10,11 .

Метаболічні зміни ВАТ, спричинені ожирінням, також відображаються на експресії генів, що часто використовується в клінічних дослідженнях. Профілювання мРНК WAT, отримане від худорлявих/ожирілих осіб або до/після зниження ваги, є звичним явищем, наприклад посилання 12–15. Однак такий підхід не дає уявлення про зміни в межах певних типів клітин, ані дозволяє передбачити внутрішньоклітинні регуляторні мережі генів, оскільки гени, що постраждали від ожиріння, можуть по-різному виражатися в різних типах клітин WAT. Лише декілька досліджень намагалися вирішити ці питання, порівнюючи експресію генів у парних зразках SVF та адипоцитів 16, або аналізуючи експресію в одній конкретній клітинній фракції (макрофаги/моноцити, відсортовані магнітними кульками) 17. Системне порівняння транскриптомів у типах клітин WAT відсутнє, але представляє великий інтерес для галузі.

Метою поточного дослідження було визначити транскриптомічні профілі основних типів клітин у людській ВАТ і, таким чином, забезпечити можливість дослідження раніше опублікованих регульованих ожирінням генів 13 або інших генів, що представляють інтерес, у відповідних популяціях клітин ВАТ. Ми також мали на меті дослідити, як ожиріння впливає на експресію генів та функції клітин-попередників адипоцитів людини. Родоначальники адипоцитів дуже важливі для морфології WAT та метаболічного фенотипу, оскільки гіперпластичний WAT (багато, малі жирові клітини) відображає ефективний набір/диференціацію попередників адипоцитів і пов'язаний зі сприятливим метаболічним профілем, тоді як гіпертрофічний WAT (небагато, великі жирові клітини) тісно пов'язані зі згубним метаболічним профілем та ІР 18,19. Адипоцити мають прямий вплив на енергетичний гомеостаз усього тіла, регулюючи обмін ліпідів і секрецію адипокінів, таких як адипонектин і лептин.

Для вирішення цих питань у ВАТ людини ми використовували проточну цитометрію сортування судинної фракції строми (СВФ) ВАТ, проводили транскрипційне профілювання у чотирьох основних популяціях клітин та порівнювали експресію мРНК у клітинах-попередниках адипоцитів та адипоцитах від худорлявих та ожирілих осіб (рис. . 1). Тут ми пропонуємо повний транскриптомічний набір даних для основних типів клітин WAT, а також транскриптом попередників адипоцитів та адипоцитів, отриманих від худорлявих та ожирілих осіб. Аналіз збагачених фракціями генів також пропонується як додатковий корисний інструмент для дослідників у цій галузі.