Зв’язок розміру сальникової та підшкірної адипоцитів з метаболічними захворюваннями при важкому ожирінні

Дослідницька група з питань ожиріння, Центр освіти та досліджень, Університетська лікарня Сент-Вінсент, Дублін, Ірландія

Афілійований відділ ендокринології, лікарня Крайстчерча, Крайстчерч, Нова Зеландія

Партнерський відділ патології Університетської лікарні Сент-Вінсент та лікарні Св. Коламсілла, Дублін, Ірландія

Партнерський відділ хірургії, Університетська лікарня Сент-Вінсент та лікарня Сент-Коламсілл, Дублін, Ірландія

Відділення трансплантації печінки, Університетська лікарня Сент-Вінсент, Дублін, Ірландія

Партнерська школа біохімії та імунології, Трініті-коледж, Дублін, Ірландія

Дослідницька група з питань ожиріння, Центр освіти та досліджень, Університетська лікарня Сент-Вінсент, Дублін, Ірландія, Департамент ендокринології, Університетська лікарня Сент-Вінсент та Лікарня Сент-Коламсілл, Дублін, Ірландія

Жан О'Коннелл,
Лідія Лінч,
Том Дж. Кавуд,
Анна Квасник,
Ніамх Нолан,
Джастін Джогеган,
Ейден Маккормік,
Кліона О'Фарреллі,
Донал О'Ші

Цифри

Анотація

Об’єктивна

У кількох дослідженнях повідомляється про існування підгрупи осіб із ожирінням з нормальними метаболічними профілями. Залишається незрозумілим, які фактори відповідають за це явище. Ми припустили, що розмір адипоцитів може бути ключовим фактором у захисті метаболічно здорових людей із ожирінням (MHO) від несприятливих наслідків ожиріння.

Предмети

Тридцять п’ять пацієнтів, які перенесли баріатричну операцію, були класифіковані як MHO (n = 15) або страждають ожирінням, що страждає метаболізмом (MUO, n = 20), відповідно до меж, визначених Міжнародною федерацією діабету щодо метаболічного синдрому. Середній індекс маси тіла (ІМТ) становив 48 (діапазон 40–71).

Результати

Існувала помірна кореляція між розміром адипоцитів сальних залоз та розміром підшкірних адипоцитів (r = 0,59, p 40, найбільш швидкозростаюча категорія ожиріння [19]. Таким чином, метою цього дослідження було визначити, чи є розмір адипоцитів одним із факторів, пов’язаних з з фенотипом MHO при важкому ожирінні. Ми також досліджували взаємозв'язок між розміром адипоцитів та ступенем НАЖХП у цих суб'єктів.

Методи

Заява про етику

Комітет з етики університетської лікарні Сент-Вінсент схвалив це дослідження. Письмова інформована згода була отримана від кожного учасника до початку будь-якої дослідницької діяльності.

Предмети

Ми вивчили 48 послідовних пацієнтів з важким ожирінням, які перенесли баріатричну операцію. Усі пацієнти відвідували службу контролю ваги принаймні 1 рік до операції. За цей час їх зважували щомісяця. Пацієнти були виключені з дослідження, якщо вони мали значну втрату ваги протягом попередніх 6 місяців (n = 4), або якщо вони приймали ліки, які можуть вплинути на метаболічні та/або печінкові параметри (n = 9). Ми отримали зразки крові та сальної жирової тканини від решти 35 суб'єктів. Дев'ятнадцять із 35 суб'єктів дали згоду на взяття проб підшкірної жирової тканини. Що стосується віку, ІМТ та метаболічних показників, то між групою, яка погодилась на біопсію, не було суттєвої різниці від тих, хто цього не зробив. Середній вік становив 42 ± 7 років, середня вага - 150 кг (діапазон 103–240), а середній ІМТ - 48 кгм −2 (діапазон 40–71). Було 10 чоловіків і 25 жінок. П'ятнадцять пацієнтів були класифіковані як метаболічно здорові ожиріння, виходячи з їх метаболічного профілю, як детально описано нижче. Шість із 20 нездорових пацієнтів мали діабет 2 типу (ЦД2).

Визначення здорових людей, що страждають ожирінням, метаболічно

У метаболічно здорових людей із ожирінням (MHO) не було анамнезу серцево-судинних, респіраторних та метаболічних захворювань. Вони не застосовували жодних гіполіпідемічних, антигіпертензивних або гіпоглікемічних засобів. Клінічне обстеження було нічим не примітним, а стан щитовидної залози - нормальним. Рівень глюкози натще становив ≤5,6 ммоль/л, артеріальний тиск ≤135/85, а співвідношення холестерину TGL/HDL ≤1,65 (чоловіки) або ≤1,32 (жінки). Ці граничні точки були адаптовані з консенсусної дефініції Міжнародної федерації діабету щодо метаболічного синдрому, 2006 р. Використовували коефіцієнт концентрації холестерину тригліцеридів/ліпопротеїнів високої щільності, оскільки було показано, що це забезпечує простий засіб виявлення резистентності до інсуліну., пацієнти з дисліпідемією, які, ймовірно, мають підвищений ризик серцево-судинних захворювань [20]. Нездорові з ожирінням (MUO) метаболічно визначались через невідповідність принаймні одному з вищезазначених критеріїв.

Зразки жирової тканини та визначення розміру адипоцитів

Під час баріатричної хірургії було отримано приблизно 10–30 г жирової тканини сальникової тканини, або 5–10 г жирової підшкірної жирової клітковини. Шматок цієї тканини негайно фіксували у формаліні перед монтажем парафіну та підготовкою предметних стекол. Решту тканини поміщали в тепле середовище DMEM-F12, додавали 10% FCS, транспортували до лабораторії та обробляли протягом 1 години. Розмір адипоцитів оцінювали 2 методами.

Метод I (n = 35): Цифрові мікрофотографії слайдів H&E аналізували за допомогою програмного забезпечення UTHSCA Image Tool (Науковий центр охорони здоров’я Техаського університету). Два індивідуальні оператори розрахували максимальний діаметр 100 сусідніх адипоцитів з кожної з 4 окремих фотографій. Ці дані були передані в програму Excel для розрахунку середнього діаметра адипоцитів та стандартного відхилення для кожного зразка. Обидва оператори були засліплені клінічними деталями пацієнтів.

Метод II (n = 10): Свіжі зразки жирової тканини інкубували в колагеназі та середовищі DMEM-F12 (1 мг/мл колагенази типу II (Sigma C-6885)) протягом 60 хвилин у метаболічному шейкері (60–80 ударів/хв) при 37 ° C. Суспензію клітин фільтрували через сітку Nitex 250 мкм і промивали 3 рази в теплому середовищі - клітинам давали можливість плавати під дією сили тяжіння і інфраранант видаляли за допомогою шприца та 18 г голки перед додаванням свіжого середовища, обережно перевертаючи контейнер кожного разу для забезпечення рівномірної підвіски. Аліквоту 50 мкл клітинної фракції (суспендованої в середовищі) розбавляли 100 мкл середовища та 50 мкл трипанового синього (0,4% у H2O). Десять мкл цього розчину переносили в камеру Нойбауера, робили цифрові фотографії та вимірювали середній діаметр адипоцитів, розрахований, як зазначено вище.

Щоб забезпечити відтворюваність обох методів, 2 оператори двічі провели аналіз. Між індивідуальна кореляція була розрахована для порівняння результатів, отриманих обома особами. Внутрішньо-індивідуальна кореляція була розрахована для порівняння результатів, отриманих тим самим індивідом, що повторював вимірювання двічі.

Біопсія печінки та визначення ступеня жирності печінки

Біопсію печінки хірург виконував перопераційно, використовуючи голку «Tru-Cut» і негайно фіксував у формаліні. Фрагменти біопсії мали принаймні 10 мм і містили щонайменше 8 портальних тріад, щоб забезпечити точну гістологічну оцінку. Тканина печінки була вбудована у парафін, забарвлена гематоксилін-еозином та зі стандартною панеллю спеціальних плям (PAS +/− діастаза, залізо, трихром, ретикулін та шиката).

Потім зрізи досліджував патолог, засліплений клінічними деталями та повідомленим про тип та ступінь стеатозу. В окуляр вставили сітку окуляра із 100-точковою сіткою, і біопсію розглядали за допомогою 10-кратного об'єктива. Підраховували кількість потраплянь на жирові гепатоцити та нормальні гепатоцити; процес повторювали чотири рази в кожному випадку. Результати наводяться як відсоток площі біопсії з відкладенням жиру. Діагноз стеатогепатиту ставили, якщо спостерігалася дегенерація на балонах з гіаліном Меллорі, нейтрофільна інфільтрація та перисинусоїдальний або перицелюлярний фіброз [21]. Фіброз оцінювали за допомогою сполучнотканинних плям трихрому та шиката і класифікували за його анатомічним розподілом та стадією: перисинусоїдальний та околоклеточный фіброз, портал, перипортальний фіброз, септальний, мостовидний фіброз або цироз.

Статистичний аналіз

Дані в тексті та таблицях подаються як середнє +/− стандартне відхилення або медіана, відповідно до діапазону в дужках. Непарний t-тест Стьюдента або U-тести Манна-Уітні використовувались для перевірки відмінностей між здоровими та нездоровими групами, а також групами з фіброзом печінки та без нього. Односторонній дисперсійний аналіз (ANOVA) був використаний для перевірки відмінностей між здоровими, нездоровими та групами DM2. Порівняльні порівняння оцінювали за допомогою тесту Tukey HSD.

Зв'язок між клінічними та метаболічними показниками та розміром адипоцитів візуалізували на діаграмах розсіювання та оцінювали за допомогою кореляційного тесту Спірмена (rho або r Спірмена). Загальні результати кореляції були підтверджені аналізом кореляційних підгруп груп MHO та MUO, щоб переконатися, що розташування груп не штучно збільшувало коефіцієнт кореляції. Розсіяні графіки не продемонстрували чітких груп даних. Пряму логістичну регресію проводили для оцінки впливу низки факторів на ймовірність розвитку фіброзу печінки.

Значення P Рисунок 1. Результати розміру адипоцитів (мікрометри) для методу I та методу II.

Метаболічний профіль здорових та нездорових груп

У таблиці 1 узагальнено клінічні особливості MHO та групи MUO. Меншу групу з діабетом 2 типу (DM2) розглядали окремо від групи MUO. Ця група була трохи старша за інші групи, і переважно жінки. Групи MHO та MUO були підібрані за віком, ІМТ та співвідношенням статей. За задумом, групи суттєво відрізнялись щодо артеріального тиску, рівня глюкози в крові натощак та ліпідного профілю.

Розмір адипоцитів та метаболічний статус

Підшкірні адипоцити завжди були більшими, ніж маточні адипоцити, з помірною асоціацією, що спостерігається між парними зразками (r = 0,59, р.

Метаболічно здоровий ожиріння = MHO, метаболічно нездоровий ожиріння = MUO, метаболічно нездорові пацієнти з ожирінням з діабетом 2 типу = DM2. Середній діаметр маточних адипоцитів (представлений горизонтальними лініями) становив 80,9 ± 10,9 мкм у MHO, 98,2 ± 10,2 мкм у MUO та 104,3 +/− 4,2 мкм у DM2. Середній підшкірний діаметр становив 104,1 ± 8,5 мкм у MHO, 104,9 ± 5,0 мкм у MUO та 113,2 ± 6,9 мкм у DM2.

Показано, що розмір адипоцитів сальникової залози сильно корелює зі ступенем резистентності до інсуліну, виміряним за допомогою HOMA-IR (r = 0,73, р. Рисунок 3. Кореляція розміру адипоцитів з метаболічними параметрами.

Розмір адипоцитів сальникової залози (A, B і C) та розмір підшкірних адипоцитів (D, E та F) корелювали зі ступенем резистентності до інсуліну, виміряним за допомогою HOMA-IR, співвідношенням TGL/HDL та ступенем стеатозу печінки. X = MHO, • = MUO, ○ = DM2

Безалкогольна жирова хвороба печінки (НАЖХП) у пацієнтів з ІМТ> 40

Двадцять вісім із 35 пацієнтів дали згоду на інтраопераційну біопсію печінки. З цих 28 біопсій одна біопсія була класифікована як нормальна (від суб’єкта МЗО). У чотирнадцяти випробовуваних (50%) були докази лише стеатозу. У 13 суб'єктів (46%) були ознаки неалкогольного стеатогепатиту (НАСГ) та різного ступеня фіброзу. Жоден із пацієнтів MHO не мав доказів НАСГ або фіброзу.

Ступінь стеатозу показала лінійну динаміку між метаболічними групами. Група MHO мала найнижчий середній ступінь стеатозу [3 (0–56%)]. Група MUO без DM2 мала середній ступінь стеатозу [47,3 (3–70%)], між MHO та групою з DM2 [74 (32–98%)]; p Рисунок 4. Розмір адипоцитів сальникової залози, метаболічні параметри та фіброз печінки.

A) Розмір адипоцитів сальникової та підшкірної тканин, B) Співвідношення TGL/HDL та HOMA-IR та C) Вік, ІМТ та ступінь стеатозу у суб’єктів, які страждають лише печінковим стеатозом, порівняно з суб’єктами, що мають дані про фіброз печінки (** p 2 ( 7, n = 46) = 20,4, p 2, тому ця асоціація може притупитися при більш екстремальних рівнях ожиріння (середній ІМТ нашої когорти становив 50 кг/м 2).

Ми вивчали підшкірний жир живота у пацієнтів з сильним ожирінням. Попередня робота продемонструвала морфологічні та метаболічні відмінності між абдомінальними, сідничними та стегновими відділами підшкірної жирової тканини [30], [31], [32]. Однак збільшення жиру в організмі також може вплинути на ці відмінності. В одному з таких досліджень було показано, що розмір адипоцитів змінюється в межах абдомінального, сідничного та стегнового відділів при ІМТ із нормальною та надмірною вагою. Люди з ожирінням мали однаковий розмір адипоцитів у всіх 3 депо [31]. Підшкірний жир нижньої частини тіла може мати сприятливий вплив на здоров'я метаболізму, але цей вплив може коливатися в залежності від нормальної ваги, надмірної ваги та людей із ожирінням. Подальші дослідження, порівнюючи фенотипові та метаболічні особливості різних підшкірно-жирових депо у здорових та нездорових людей із ожирінням, можуть допомогти з'ясувати значення підшкірного жиру у метаболічних захворюваннях. Внутрішньочеревинний вісцеральний жир також можна розділити на сальний та брижовий жири [33], при цьому з’являються докази того, що мезентеріальна жирова тканина відіграє певну роль в інсулінорезистентності діабету та метаболічному синдромі [34], [35], [36].

НАЖХП було описано як додаткову ознаку метаболічного синдрому, і існує сильний зв’язок між НАЖХП та ожирінням. Однак, подібно до інших параметрів метаболічного здоров'я, не у всіх людей з ожирінням розвивається НАЖХП. В умовах важкого ожиріння поширеність НАЖХП коливається в межах 75–85% [39]. У нашій когорті 96% пацієнтів мали НАЖХП, а 48% цих пацієнтів мали ознаки стеатогепатиту та фіброзу.

Підводячи підсумок, ми демонструємо взаємозв'язок між розмірами сальникової та підшкірної адипоцитів та ступенем стеатозу печінки у людей із сильним ожирінням. Розмір адипоцитів в сальниковій, але не підшкірній клітці також був пов’язаний із здоров’ям метаболізму та наявністю фіброзу печінки. Чи є цей зв’язок причинно-наслідковим, можливо, частково через гіпотезу про переповнення, залишається з’ясувати. Наші дані підтверджують концепцію метаболічно здорової підгрупи в популяції з сильним ожирінням і припускають, що розмір адипоцитів людини важливіший за розмір особини.

Внески автора

Задумав та спроектував експерименти: JO LL TJC AM CO DO. Виконував експерименти: JO LL TJC AK NN. Проаналізовано дані: JO AK NN CO DO. Внесені реактиви/матеріали/інструменти для аналізу: JO LL TJC NN JG AM CO. Написав документ: JO DO.