Нарушение обмена нейтрального жира: Ошибка! Страница не найдена, код ошибки 404

Содержание

Страница не найдена |

Страница не найдена |

404. Страница не найдена

Архив за месяц

ПнВтСрЧтПтСбВс

       

       

     12

       

     12

       

      1

3031     

     12

       

15161718192021

       

25262728293031

       

    123

45678910

       

     12

17181920212223

31      

2728293031  

       

      1

       

   1234

567891011

       

     12

       

891011121314

       

11121314151617

       

28293031   

       

   1234

       

     12

       

  12345

6789101112

       

567891011

12131415161718

19202122232425

       

3456789

17181920212223

24252627282930

       

  12345

13141516171819

20212223242526

2728293031  

       

15161718192021

22232425262728

2930     

       

Архивы

Апр

Май

Июн

Июл

Авг

Сен

Окт

Ноя

Дек

Метки

Настройки
для слабовидящих

Наука, Образование : Медицина : Лекция 4.

Жировая дистрофия : Г Демкин : читать онлайн

Лекция 4. Жировая дистрофия

1. Виды жиров в организме

2. Мезенхимальные и паренхиматозные жировые дистрофии

1. Виды жиров в организме

Жиры, находящиеся в организме животных и человека, обозначаются общим, собирательным термином – липиды, которые имеют две разновидности:

а) нейтральные жиры;

б) липоиды (жироподобные вещества).

Нейтральные жиры составляют основу жировых депо, откладываются в подкожной клетчатке, брыжейке, сальнике, под серозный покров стенки брюшной полости, под эпикард, около почек и в других местах.

Нейтральные жиры называют лабильными (или расходными), так как количество их изменчиво, они обеспечивают энергетические запасы организма. Липоиды различают по химическому составу: сюда входят фосфотиды, стерины и стериды, сфинголипоиды и воск.

Липоиды входят в состав цитоплазматического жира, где они связаны с белками и образуют сложные нестойкие жиро-белковые комплексы (липопротеиды). Они вместе с белками являются строительным материалом и составной частью клеточных структур, поэтому они относительно стабильны и количественно изменяются мало.

В клетках и тканях жиры обнаруживаются в виде капель и зерен. Эти капли и зерна не растворяются в воде (в отличие от гликогена) и в уксусной кислоте (в отличие от белков), растворимы в спирте, эфире, ксилоле, хлороформе, поэтому для выявления жиров используют материал, фиксированный в формалине, и срезы готовят на замораживающем микротоме.

Для доказательства наличия жира в тканях и органах применяют специальные окраски и реакции. Наиболее употребительными являются судан III и шарлах, которые окрашивают жировые капли в оранжево-красный цвет. При воздействии осмиевой кислоты капли чернеют. Сульфат нильского голубого (нильбляу-сульфат) окрашивает нейтральные жиры в красный цвет, а жирные кислоты – в темно-синий.

2. Мезенхимальные и паренхиматозные жировые дистрофии

При нарушении жирового обмена патологическая анатомия рассматривает раздельно изменения, происходящие в жировой клетчатке и в паренхиме внутренних органов.

Нарушения обмена нейтрального жира жировой клетчатки

А. Уменьшение количества жира

Общее уменьшение содержания жира в клетчатке может возникнуть в результате чрезмерной эксплуатации животных, при хронических инфекционных болезнях, опухолях, эндокринных нарушениях и пр.

Количество жира в клетчатке уменьшено, она пропитывается серозной жидкостью (серозная атрофия жира). Клетчатка при этом иногда приобретает студнеобразный характер (слизистая дистрофия) и желтовато-серый цвет. Такие состояния организма обозначаются как истощение, или кахексия.

При макроскопии обнаруживается, что жировые клетки сморщены вследствие убыли или полного исчезновения жира. Уменьшение жира в клетчатке может быть местным.

В подкожно-жировом слое иногда происходит распад жировых клеток: при воспалении, при травме, при неправильном применении лекарственных препаратов, введенных подкожно.

Б. Увеличение количества жира

Ожирение характеризуется избыточным отложением жира в клетчатку во всем организме: подкожно, межмышечно, в брыжейках и сальниках, в интерстиции паренхиматозных органов. Общее ожирение вызывается различными причинами: избыточным кормлением, особенно в сочетании с ослаблением мышечной деятельности, эндокринными нарушениями и пр. При этом избыточные отложения жира наблюдаются не только в жировых депо, но и в печени, почках, мышечной, соединительной ткани и в интерстиции других органов. Особое значение приобретает ожирение перикарда, когда оно распространяется на миокард, так как при этом возникают атрофические и дистрофические изменения мышечных волокон.

Местное избыточное отложение жира (липоматоз) наблюдается в органах и тканях, претерпевающих атрофии (почки, отдельные лимфатические узлы, участки скелетной мускулатуры и др. ).

Нарушение обмена цитоплазматического жира в отдельных тканях и органах

Жировая дистрофия

Причинами могут быть: общее ожирение, белковое голодание, инфекции и интоксикации, болезни сердца и легких, хронические анемии, местные расстройства кровообращения, авитаминозы и др.

Накопление жира в клетках происходит главным образом путем инфильтрации, т. е. проникновения извне – из различных жировых депо. Считается возможным также второй путь – декомпозиция; при этом внутри цитоплазмы возникает распад жиро-белковых комплексов и высвобождение жировых веществ, собирающихся в капли.

Печень

При слабой степени жировой дистрофии капли выявляются на ограниченных участках печеночных долек, но при усилении процесса ожирение распространяется на всю дольку. Обычно вначале появляются мелкие капельки жира, занимающие почти всю цитоплазму. Ядро отодвигается к периферии клетки и сдавливается.

Печеночные клетки тогда напоминают жировые. При резко выраженной дистрофии нарушается балочное расположение печеночных клеток (дискомплексация). Если вредоностное начало действует очень сильно, дистрофия может перейти в некробиоз и некроз. Печеночные клетки или погибают на означенных участках, или распространяются на целые дольки. Иногда погибает значительная или большая часть всей печеночной паренхимы (токсическая дистрофия печени).

Макроскопически обнаруживается, что при диффузном ожирении печень увеличена в размерах, желтоватого цвета, глинистого вида; консистенция ее тестоватая. На лезвии ножа при разрезе виден жировой налет, а на поверхности разреза нередко выступают капельки жира. Если одновременно имеется венозное полнокровие печени, на ее поверхности и на разрезе заметна пестрота. Периферия долек окрашена в желтоватый цвет, а центр красный – это расширенная центральная вена. Рисунок паренхимы приобретает сходство с разрезом мускатного ореха («мускатная печень»).

Почки

При микроскопии видно, что имеются отложения мелких и крупных капель жира в интерстиции, в эпителии извитых канальцев, петель Генле и собирательных трубок.

При тяжелой жировой дистрофии может произойти некробиоз и некроз эпителия почечных канальцев. Корковый слой утолщен, серо-желтого или охряно-желтого цвета. Мозговой слой красного или желтовато-серого цвета. Консистенция почки дряблая. Поверхность разреза жирная и липкая.

Миокард

Иногда изменения имеют диффузный характер, сердечная мышца становится дряблой и глинистой. Микроскопия обнаруживает большое количество мелких жировых капель во всех мышечных волокнах.

Более часто дистрофический процесс имеет очаговый характер, когда изменения бывают только у группы мышечных волокон, расположенных около мелких вен. В таких случаях в миокарде видны полоски и пятна серо-желтого цвета. Рисунок напоминает шкуру тигра («тигровое сердце»).

При нарастании процесса жировой дистрофии в мышечных клетках могут погибать ядра путем лизиса или пикноза.

Исходы и значение нарушений жирового обмена

Исходы жировой дистрофии зависят в значительной степени от вызвавшей ее причины. При незначительных нарушениях обмена может наступить полное восстановление функции и структуры пораженных клеток. Иногда даже при очень значительном ожирении клетки остаются жизнеспособными. По минованию условий, вызвавших ожирение, капли жира подвергаются ассимиляции, а клетки возвращаются в нормальное состояние.

При глубоком и длительном нарушении жиролипоидного обмена жировая дистрофия прогрессирует, что ведет к гибели и распаду клеток.

Поражение паренхиматозных элементов имеет следствием ослабление их функции, а иногда и полное ее прекращение. Например, при инфекционных болезнях смерть нередко наступает вследствие упадка и прекращения деятельности сердца, связанных с жировой дистрофией сердечной мышцы. В редких случаях может быть произойти разрыв измененной стенки сердца.

Жировая дистрофия мышечных волокон стенок кровеносных сосудов может привести к разрыву стенок.

Диагностика причин ожирения в лаборатории СИНЭВО

Важно помнить! Информацию из данного раздела нельзя использовать для самодиагностики и самолечения. В случае боли или иного обострения заболевания диагностические исследования должен назначать только лечащий врач. Для постановки диагноза и правильного назначения лечения следует обращаться к Вашему лечащему врачу.

Человек по-разному относится к избытку массы собственного тела. Для одних — это наследственный признак и считается, что такое положение вещей изменить нельзя. Для других — последствия образа жизни и отношения к себе, и здесь либо побеждает лень, либо сила воли. Для третьих — серьезная болезнь.

Ожирение — заболевание, характеризующееся наличием в организме избыточного количества жировой ткани. Жировая ткань способствует поддержанию в организме оптимального превращения энергии и обмена веществ. В процессе жизнедеятельности организм человека затрачивает определенное количество энергии (калорий), которая образуется в результате расщепления углеводов, жиров и белков, поступающих с пищей.

Жиры наиболее калорийны и, соответственно, имеют наибольшую ценность и дают наибольший энергетический заряд. Организм самостоятельно регулирует баланс между потраченной человеком энергией и ее компенсацией за счет обмена веществ. И если в организм поступает чрезмерное количество веществ, в случае избыточного питания, то в первую очередь там начинают накапливаться нейтральные жиры, которые увеличивают жировую ткань человека. В случае недостаточного питания или, например, большой траты энергии нейтральный жир расщепляется и покрывает ее потребность организмом. Для нормального функционирования организма жировая ткань от общего веса мужчины должна составлять не более 15%, у женщин — от 15 до 18%.

Причины ожирения

Несбалансированное питание и малоподвижный образ жизни являются главными причинами ожирения. И в том, и в другом случае организму не удается восстановить баланс между потребленной энергией и образовавшимися излишками жиров. В результате у человека начинаются жировые отложения в первую очередь в мягких частях тела.

Заболевание может развиваться вследствие ряда недугов психического характера. В нервной системе человека существуют центры, которые регулируют процессы голода и насыщения организма. В случае нарушения механизмов, регулирующих объем жировой ткани, так же происходит отложение нейтрального жира. Причины этого: стресс, состояние депрессии, недосыпание. При этом замедляется процесс обмена веществ. Употребляя для компенсации негативных эмоций сладкую и высококалорийную пищу, антидепрессанты, нейролептики, риск ожирения возрастает.

Гормональные нарушения могут быть причиной ожирения. Уменьшение уровня гормонов щитовидной железы способствуют снижению скорости обмена веществ и как результат — быстрая прибавка в весе. Нарушения работы поджелудочной железы увеличивают уровень глюкозы и инсулина, что приводит к накоплению жира в ткани. Проблемы в работе надпочечников влияют на уровень кортизола, и при увеличении выработки данного гормона развивается ожирение.

Проблема лишнего веса не является проблемой локальной. За собой ожирение может «привести» целый ряд других болезней. Это сердечно-сосудистые заболевания, атеросклероз, апноэ (временная остановка дыхание во сне, в простонародье — храп), сахарный диабет. При ожирении возрастает риск развития онкологических заболеваний (пищевода, толстой кишки).

Симптомы ожирения

Симптомы ожирения очевидны — появление лишних килограммов, жировые отложения в мягких частях тела. И если традиционные методы стимулирования веса (диета, физические упражнения, сбалансированные нагрузки на нервную систему) в течение 2-3-х месяцев не дают положительный эффект, то обязательно необходимо сдать анализы для определения наиболее вероятных причин повышения веса. Это даст возможность назначить эффективный курс лечения.

Анализы при ожирении

Чтобы установить причину ожирения, а также диагностировать заболевания, сопровождающиеся ожирением, предлагаем сдать анализы в медицинской лаборатории «Синэво» — пакет № 14 «Проблемы веса» (1235).

Сдать анализы при ожирении можно в Минске, Барановичах, Бобруйске, Борисове, Бресте, Витебске, Ганцевичах, Гомеле, Гродно, Жлобине, Лиде, Могилеве, Мозыре, Молодечно, Новогрудке, Новополоцке, Орше, Пинске, Полоцке, Речице, Светлогорске, Слуцке, Сморгони, Солигорске.

Нарушения метаболизма липидов – обзор

Клиническая картина

Нарушения метаболизма липидов могут проявляться глубоким дефицитом ферментов, что приводит к тяжелому мультисистемному заболеванию с ранним началом. Как правило, возникают эпизоды гипокетотической гипогликемии и печеночной недостаточности (болезнь Рейе). У этих детей наблюдается энцефалопатия, приводящая к вялости и коме, мышечной слабости и сердечным аритмиям. Более легкие фенотипы ограничены мышцами и проявляются не только в детстве, но и во взрослом возрасте.Они демонстрируют более высокую остаточную активность ферментов в отношении вовлечения мышц. Можно выделить две клинические картины. Некоторые проявляются повторяющимися приступами рабдомиолиза, вызванными длительными физическими упражнениями, голоданием, инфекциями или простудой. Другие расстройства проявляются постоянной мышечной слабостью.

Рецидивирующие приступы рабдомиолиза возникают при дефиците CPT II. Ферменты СРТ I и II являются частью транспортной системы карнитина, расположенной во внешней (СРТ I) и внутренней (СРТ II) митохондриальных мембранах для включения длинноцепочечных жирных кислот из цитозоля в митохондриальный матрикс (рис. 23.8). В наиболее распространенной форме дефицита CPT II симптомы ограничены мышцами. Эта форма является частой причиной наследственного рабдомиолиза и также называется «взрослой» формой дефицита СРТ II. Несмотря на обычное начало во взрослом возрасте, первые приступы могут возникать в раннем детстве. В отличие от болезни Мак-Ардла (GSD V) — другой довольно частой метаболической миопатии, вызывающей рабдомиолиз, — у пациентов с дефицитом CPT II не возникают мышечные судороги. В дополнение к мышечной форме дефицита СРТ II у младенцев наблюдается мультисистемная форма, поражающая печень и сердце и иногда сопровождающаяся мышечной слабостью.Этот тип проявляется преимущественно вялостью и энцефалопатией как следствием гипокетотической гипогликемии. Наконец, существует неонатальная летальная форма с врожденными аномалиями. Однако эти формы встречаются гораздо реже, чем мышечная форма.

Другим нарушением системы переносчика карнитина, которое затрагивает мышцы, является первичная недостаточность карнитина, возникающая в результате дефекта переносчика карнитина. Эти пациенты выделяют отфильтрованный карнитин с мочой. Существует два клинических проявления первичного дефицита карнитина: системный первичный дефицит карнитина, который проявляется мультисистемным детским заболеванием с метаболическими кризами, и первичный мышечный дефицит карнитина с поздним началом и постоянной мышечной слабостью (Longo, Di San Filippo, & Pasquali, 2006).Вторичные формы дефицита карнитина наблюдаются при ряде других мышечных заболеваний, включая дефицит ацил-КоА-дегидрогеназы. Более того, такие препараты, как вальпроат и зидовудин, также могут вызывать вторичный дефицит карнитина.

Для бета-окисления жирных кислот в митохондриях необходимы различные ферменты в зависимости от длины метаболизируемых жирных кислот (ацил-КоА с короткой, средней, длинной и очень длинной цепью). Различные дефекты могут приводить к метаболическим миопатиям с поздним началом или к инфантильным полисистемным заболеваниям, включая мышечную гипотонию.

Клиническая картина поздней миопатической формы дефицита ацил-КоА-дегидрогеназы с очень длинной цепью (VLCAD) аналогична таковой при дефиците мышечного CPT II. У пациентов возникают приступы рабдомиолиза после длительных упражнений или голодания (Voermans, van Engelen, Kluijtmans, Stikkelbroeck, & Hermus, 2006). У пациентов с инфантильными печеночными проявлениями дефицита VLCAD миопатический фенотип может проявляться в более позднем возрасте (Shchelochkov, Wong, Shaibani, & Shinawi, 2009).Приступы рабдомиолиза также наблюдаются при поздних формах дефицита трифункциональных белков, часто связанных с периферической невропатией. Однако, в отличие от дефицита VLCAD и CPT II, ​​они наблюдались только в детстве (Spiekerkoetter, Bennett, Ben-Zeev, Strauss, & Tein, 2004).

Множественная недостаточность ацил-КоА-дегидрогеназы (MADD) обусловлена ​​дефектами флавопротеинов, ответственных за перенос электронов от флавинадениндинуклеотида в дыхательную цепь: флавопротеин переноса электронов (ETF), кодируемый двумя генами — ETFA (субъединица A) и ETFB (субъединица B) — и ETF убихиноноксидоредуктазы (ETF:QO), кодируемой геном ETFDH . MADD влияет не только на множественные ацил-КоА-дегидрогеназы, но и на метаболизм аминокислот и холина. Нарушение метаболизма аминокислот приводит к глутаровой ацидурии; MADD также называют глутаровой ацидурией II типа . MADD может проявляться как тяжелое неонатальное заболевание, но более поздние случаи наблюдаются у детей и взрослых, поражая только мышцы и приводя к постоянной слабости. У некоторых пациентов с более поздним началом также могут быть эпизоды энцефалопатии, обычно вызванные инфекцией.Дети обычно страдают от повторяющихся эпизодов рвоты (Gempel et al., 2007; Olsen et al., 2007).

Дефицит ацил-КоА-дегидрогеназы со средней длиной цепи (MCAD) является распространенным нарушением метаболизма жирных кислот, приводящим к детской метаболической декомпенсации, включая гипотонию или рабдомиолиз (Hsu et al., 2008). Заболевание с поздним началом с преимущественным поражением мышц встречается редко. Дефицит короткоцепочечной дегидрогеназы обычно проявляется в детстве. Мышечная слабость рассматривается у некоторых пациентов как проявление легкой полисистемной картины, при которой задержка развития является ведущим признаком.Ювенильная поздняя форма с мышечной слабостью наблюдается редко (van Maldegem et al., 2006).

Наконец, существуют нарушения, влияющие на утилизацию накопленных триглицеридов из-за дефекта триглицеридлипазы. Они называются болезнями накопления нейтральных липидов . Две разные формы болезни накопления нейтральных липидов связаны с различными дефектами генов: болезнь накопления нейтральных липидов с ихтиозом, также известная как синдром Чанарина-Дорфмана (ген ABHD5 ), которая проявляется ихтиозиформной небуллезной эритродермией (Bruno et al., 2008) и болезнь накопления нейтральных липидов без ихтиоза (ген PNPLA2 ) (Fischer et al., 2007). Последняя форма может проявляться не только проксимальной, но и дистальной мышечной слабостью.

Липидных белков и метаболических заболеваний

Собещения

ADRP / PLIN2

диффоцитов, связанный с дифференцированием белка

FSP27

жирный белок 270005 RAB8A

RAS, связанный с RAB RAB-8A

LPCAT1, 2

лизофосфатидилхолина Aclltransferases 1 и 2

ACSL3

длинноцепочечный ацил-коэнзим А-синтетаза 3

ATGL

жировая триглицеридлипаза

HSL

гормончувствительная липаза

CD36

кластер дифференцировки 36

FATP

транспортный белок жирных кислот

AGPAT

L-5трансфосфат-0900

фосфатидация фосфатазы

RBPR

рецепторный белковый рецептор белков

CPT

Carnitine Palmitoytransferase

ABCA1

ATP переплетная кассетная кассета AUBFAMILY член 1

ABCG1

ATP BINGING CASSETTO CASSAMILY G-участник 1

SR-BI

Recavenger Class Receptor Class B Участник 1

AS160

AKT 1

AS160

AKT субстрат 160 кДа

GTP

гуанозинтрифос Phate

CCT1

CTP: фосфохолин CCTIDYLYLTRANSFERASE

CGI-58

Абгидролазная домена, содержащая 5

MLDS

Микроорганизм липид капельки Маленький

DGAT

ACYL-COA: диацилглицерин Acyltransferase

ACAT

ACYLTRANSFERASE

LARTESETHEROL ACYLTRANSFERASE

LART

LECITHIN: ретинол Acyltransferase

GPAT4

глицерин-3-фосфат ацилтрансфераза 4

MGL

моноаклицерина липазы

AUP1

древний ведущий белок 1

CIDE

клеточная смертная индуцирующая DFFA-подобный эффектор

IMCL

IntraMyocellular Lipids

HDL

высокой плотности липопротеинов

NCEH

нейтральный холестерин эфирной эфирной гидролазы

NCEH2

нейтральный эфир холестерина Гидролаза 1

LDAH

липидная капли ассоциированная гидролаза

LDL

низкая плотность липопротеина

NAFLD

неалкогольные жирные печени

NASH

безалкогольный стеатоохапатит

HCC

гепатоцеллюлярный карцинома

PNPLA3

пататин, как домен фосфолипазы Содержащие 3

LYPLAL1

ЛИСОФОФОСФОЛОПАЗА-АЗС1

17 ° HSD13

170005 17β-HSD13

17 ββ-гидроксистероидная дегидрогеназа 13

SCDR9

дегидрогеназа 13

/ редуктаза 9

HSCS

Печеночные элементные клетки

ADHS

Алкоголь дегидрогеназы

RALDHS

Retinaldehyde дегидрогеназы

NLSD

нейтральный липидный Заболевание

NLSDM

NLSD с сильной миопатией

NLSDI

NLSD с ихтиозом

CGL

врожденные генерализованные липодистрофии

FPL

семейная частичная липодистрофия

ROS

Реакционноспособные виды кислорода

CHD

Коронарные сердечные заболевания

PAH

Легочная артериальная гипертензия

CMT

Charcot-Marie -Зубная болезнь

Болезнь накопления нейтральных липидов – ответ на диетическое вмешательство

Редактор, – Болезнь накопления нейтральных липидов (БНЛН) – это аутосомно-рецессивное нарушение обмена веществ, характеризующееся мультисистемным накоплением нейтральных липидов (триглицеридов). Пациенты с NLSD имеют врожденный ихтиоз и различные системные проявления.1 Накопление цитоплазматических триглицеридов у пациентов с NLSD является результатом либо серьезного дефекта деградации цитоплазматических триациглицеролов, содержащих длинноцепочечные жирные кислоты2, либо быстрого ресинтеза триациглицеролов.3Основываясь на этих биохимических данных, один Можно ожидать, что диета с низким содержанием жиров, бедная длинноцепочечными жирными кислотами, может быть полезной для этих пациентов. Мы сообщаем о мальчике с NLSD, уделяя особое внимание его реакции на диетическое вмешательство.

история болезни

8-летний мальчик родился коллодийным ребенком у неродственных родителей. При обследовании в возрасте 22 мес выявлена ​​ихтиозиформная эритродермия, гепатомегалия (на 11 см ниже края правой реберной дуги), двусторонняя диффузная катаракта. Ферменты печени были повышены (аспартатаминотрансфераза (АСТ): 177 МЕ/л, аланинаминотрансфераза (АЛТ): 179 МЕ/л, γ-глутамилтрансфераза: 42 МЕ/л. Гистология печени показала выраженную жировую инфильтрацию гепатоцитов с дольковым фиброзом.В мазках периферической крови выявляли лейкоцитарную вакуолизацию нейтральных липидов. Тонкослойная хроматография липидов тканей кожи показала повышенное накопление триглицеридов.

Мальчик был переведен на обезжиренную диету (таблица 1) и к концу первого года лечения размеры печени уменьшились на 50%, улучшилась функция печени. Кожа также стала менее эритематозной и менее чешуйчатой.

Таблица 1

Диета, назначенная пациенту с NLSD

В возрасте 3,5 лет мальчику сделали операцию по поводу катаракты.В возрасте 8 лет, все еще на специальной диете, состояние кожи еще больше улучшилось, а размер печени нормализовался (АСТ: 60 МЕ/л, АЛТ: 70 МЕ/л). У него не было нарушений слуха или мышечной силы, и он хорошо учился в школе.

У нашего пациента диета с низким содержанием жиров, бедная длинноцепочечными жирными кислотами и обогащенная среднецепочечными жирными кислотами, привела к уменьшению размера печени, улучшению состояния кожи и, возможно, предотвращению поражения других органов. В 1980 году Angelini et al также сообщили об улучшении размера печени при диете с триглицеридами средней цепи у 5-летней девочки с NLSD.4 Как и при других метаболических нарушениях, специальная диета не сдерживала развитие катаракты у пациента. 5 Можно предположить, что введение специальной диеты до появления катаракты могло бы полностью предотвратить это осложнение. Это наблюдение указывает на то, что в случаях NLSD раннее начало диеты, бедной длинноцепочечными жирными кислотами, может улучшить состояние кожи и предотвратить системные нарушения.

Белки, связанные с липидными каплями, при кардиомиопатии — Полный текст — Annals of Nutrition and Metabolism 2022, Vol.78, No. 1

История вопроса: Сердце требует высокой скорости окисления жирных кислот (FAO) для удовлетворения своих энергетических потребностей. Нейтральные липиды являются основным источником энергии для сердца и хранятся в липидных каплях (ЛД), представляющих собой цитозольные органеллы, которые в основном служат для хранения нейтральных липидов и регуляции клеточного метаболизма липидов. LD-ассоциированные белки (LDAP) представляют собой белки, расположенные либо на поверхности LD, либо в цитозоле и вносящие вклад в метаболизм липидов.Следовательно, аномальное накопление сердечных липидов или FAO может изменить окислительно-восстановительное состояние сердца, что приведет к кардиомиопатии, группе заболеваний, которые негативно влияют на функцию миокарда, что приводит к сердечной недостаточности и даже сердечной смерти. Резюме: LD вместе с LDAP играют ключевую роль в модуляции липидного гомеостаза сердца. Правильное развитие сердца и поддержание его нормальной функции во многом зависят от гомеостаза липидов, регулируемого LDs и LDAPs. Гиперэкспрессия или делеция специфических LDAP может вызвать дисфункцию миокарда и способствовать развитию кардиомиопатии.Между LDAP также могут существовать обширные соединения и взаимодействия. Ключевое сообщение: В этом обзоре обсуждаются различные механизмы, участвующие в LDAP-опосредованной регуляции метаболизма липидов, связь между развитием сердца и метаболизмом липидов, а также роль LDAP в прогрессировании кардиомиопатии.

© 2021 S. Karger AG, Базель

Введение

Липиды представляют собой биологические макромолекулы, которые растворяются в неполярных растворителях, включая триглицериды (ТАГ), фосфолипиды, гликолипиды, холестерин и эфиры холестерина [1, 2].Хотя разные липиды выполняют разные роли в регуляции клеточных функций, их основные функции связаны с накоплением энергии и передачей сигналов и служат одним из основных компонентов клеточной мембраны. Кроме того, липиды также играют важную роль в процессе индивидуального роста и развития наряду с регуляцией гомеостаза. Следовательно, для организма крайне важно поддерживать регуляцию липидов на нормальном уровне и в допустимых пределах.

Сердце — «двигатель» человеческого организма.Обычно он действует как насос, стимулируя кровообращение за счет сокращения и расслабления миокарда, чтобы обеспечить питательными веществами и кислородом мозг и другие ткани для удовлетворения метаболических потребностей, а также для удаления конечных метаболитов из тканей и органов для поддержания нормальных клеточных функций. Следовательно, сердцу требуется наибольшее количество энергии, а также оно обладает самой сильной способностью к окислению жирных кислот (FAO) среди других органов и тканей для удовлетворения своих потребностей в энергии. Большое количество энергии, используемой для поддержания устойчивого сердечного сокращения, обеспечивается, прежде всего, митохондриальным β-окислением жирных кислот (ЖК) [3].Поскольку здоровые взрослые кардиомиоциты используют ЖК в качестве основного энергетического субстрата, регуляция липидов жизненно важна для сердечного метаболизма [4].

Метаболизм липидов в сердце

Сердцу требуется большое количество ЖК для обеспечения его энергией. Однако сердце не использует так активно глюкозу или аминокислоты в качестве субстрата для синтеза ЖК de novo, как печень [5]. Поэтому сердцу необходимо постоянно получать ЖК из кровотока [3, 6-8]. ЖК плазмы могут попадать в сердце двумя основными путями: (1) липолизом липопротеиновых ТАГ плазмы липопротеинлипазами, которые синтезируются, процессируются и обильно экспрессируются, главным образом, в кардиомиоцитах, или (2) попаданием в организм связанных с альбумином сывороточных клеток. свободные ЖК (СЖК), которые высвобождаются из жировой ткани [9-11].Сердце также может получать ЖК за счет интернализации цельных липопротеинов или за счет катаболизма запасов эндогенных ТАГ в сердце [9]. ЖК этерифицируются и превращаются в ТАГ с помощью ацил-КоА-синтетазы и транспортного белка ЖК, которые затем сохраняются в виде липидных капель (ЛД) и используются для последующего гидролиза с получением ЖК для окисления, а также могут служить пролифератором пероксисом. лиганды активированного рецептора α (PPARα) [12-14]. Сердце имеет относительно низкий запас ТАГ, что указывает на его высокую скорость липолитического оборота по сравнению с другими тканями [15].

Липидные капли

ЛД играют решающую роль в регуляции липидного обмена. Они представляют собой внутриклеточные органеллы, повсеместно экспрессирующиеся во всех эукариотических клетках. Структурно ЛД состоят из фосфолипидного монослоя, окружающего его липидное ядро ​​[16, 17]. Липидомика показывает, что ядро ​​ЛД может хранить более 160 различных типов нейтральных липидов, в первую очередь ТАГ, эфиры стерола, эфиры ретинола и парафины [16, 18-20]. Удельное содержание нейтральных липидов в ЛД разных клеток варьирует в зависимости от клеточной функции [21, 22].

Недавние исследования предоставили существенные данные о формировании ЛД. Основная точка зрения состоит в том, что LD происходят из богатого перилипином (PLIN) 2 домена эндоплазматического ретикулума (ER) [23]. Эта модель биогенеза LD включает по крайней мере 4 основных этапа, включая (1) синтез ТАГ на ER с помощью диглицерид-ацилтрансферазы (DGAT), в основном DGAT2 [24, 25]; 2) образование масляных зеркал на мембране ЭР; (3) генерация зарождающихся LD посредством почкования; и (4) взаимодействие LD со специфическими белками для роста и экспансии.Более того, плазматическая мембрана также участвует, обеспечивая ТАГ для ЛД, а аппарат Гольджи тесно взаимодействует с ЛД [26-29]. В дополнение к ферментам синтеза нейтральных липидов и фосфолипидов, такие белки, как сейпины, PLIN, FIT-белки и ER-образующие белки, также играют важную роль в формировании LD. Однако точный механизм образования ЛД требует дальнейшего изучения.

Размер ЛД увеличивается в основном тремя различными путями: слиянием, преобразованием кавеол и локальным синтезом [26, 30-35].Модель слияния утверждает, что жироспецифический белок 27 способен взаимодействовать с PLIN1, образуя каналоподобное соединение между двумя LD и, таким образом, способствуя перемещению нейтральных липидов от одного LD к другому [34]. Модель кавеол предполагает, что экзогенно введенная олеиновая кислота может поглощаться первичными адипоцитами и превращаться в ТАГ непосредственно в PLIN1-локализованных кавеолах плазматической мембраны. Также было замечено, что человеческие лизофосфатидилхолин-ацилтрансферазы 1 и 2 были локализованы в LD, причем уровни их экспрессии коррелировали со способностью LD синтезировать фосфатидилхолин локально.Это свидетельствует в пользу модели локального синтеза [32]. LD могут расщепляться двумя путями: (1) липолиз липазами, такими как жировая TAG-липаза (ATGL) и гормоночувствительная липаза (HSL), и (2) доставка в аутолизосомы для расщепления лизосомальными кислыми липазами посредством аутофагического процесса. [32, 36]. В состоянии голодания гидролиз ТАГ усиливается, чтобы обеспечить достаточное количество свободных жирных кислот для β-окисления, чтобы удовлетворить потребности клеток в энергии. В то же время расщепление ЛД путем липофагии служит дополнительным источником энергии.Подавление лизосомальной активности было связано с повышением содержания в клетках ТАГ и холестерина, а также с накоплением ЛД [37]. Было замечено, что LD совместно локализуются с лизосомально-ассоциированным мембранным белком типа 1 в среде с дефицитом олеата или метионина и холина (MCDM) и увеличиваются при лизосомальном ингибировании. Дальнейшие исследования также показали, что разрушение LD, связанное с аутофагией, вероятно, связано с LD-ассоциированными белками (LDAP), такими как ATGL, семейство PLIN и семейство Rab [38-44].После деградации ЛД высвобождаются ЖК, хранящиеся в ЛД, с последующим β-окислением в митохондриях и пероксисомах для ее преобразования в энергию [45].

ЛД изначально считались жировыми отложениями, которые специально использовались для хранения нейтральных липидов для использования в качестве энергии. Недавние исследования показали, что ЛД — это больше, чем просто резервуары жира. ЛД участвует в многочисленных биологических процессах, включая запасание различных веществ, таких как витамины [46, 47], предшественники сигналов [48-50], белки [51-53], синтез мембран [16], передачу сигналов клетками [32, 54, 55], обращение с белками и управление клеточным стрессом [16].ЛД также могут защищать клетки от липотоксичности, секвестрируя в цитоплазме токсичные липиды, например, церамиды и диацилглицеролы (ДАГ) [16].

LD-Associated Proteins

LDAP — это белки, которые преимущественно регулируют чрезвычайно высокую скорость метаболизма LD в сердце [56]. LDAP также играют важную роль в формировании и деградации LD. Эти белки могут быть локализованы на поверхности ЛД двумя основными путями: путем класса I и путем класса II. В пути класса I белки встраиваются в определенный домен мембраны ER, возможно, в петлю-шпильку.Впоследствии они перемещаются с ER на поверхность LD в виде встроенных в мембрану белков с использованием мембранных мостиков. В пути класса II белки связаны с поверхностью ЛД через амфифильную спираль или через множественные амфифильные и гидрофобные спирали [57, 58].

Исследования выявили многочисленные варианты LDAP. LDAP, включая семейство PLIN, семейство факторов фрагментации ДНК, индуцирующих гибель клеток (CIDE), домен абгидролазы, содержащий 5 (ABHD5/CGI-58), ATGL, врожденную липодистрофию Берардинелли-Сейпа типа 2 (BSCL2) и гипоксию. индуцируемый LDAP (HILPDA) широко изучался.В организме человека семейство PLIN состоит из 5 членов, включая PLIN1, PLIN2 (PLIN2/адипофилин/белок, связанный с дифференцировкой жировой ткани/ADFP), PLIN3 (PLIN3/Tip47), PLIN4 (PLIN4/S3-12) и PLIN5 (PLIN4/S3-12). PLIN5/капельный белок запаса липидов 5/миокардиальный белок LD/OXPAT/PAT1). Семейство CIDE включает 3 члена: CIDEA, CIDEB и CIDEC (называемый жироспецифическим белком 27 у мышей) [59-63]. Хотя все клетки собирают LD в различной степени, экспрессия LDAP в LD разных клеток зависит от функции типов клеток и тканей. Поскольку состав LDAP в каждом типе клеток и ткани должен соответствовать их функциональным требованиям, разные LDAP обладают разными способностями к регулированию липидов (обобщено на рис. 1).

Рис. 1.

Принципиальная схема LDAP на поверхности LD. Различные LDAP обладают различными способностями к регулированию липидов. LDAP, белки, ассоциированные с липидными каплями; LD, липидная капля; ПЛИН, перилипин; ATGL, жировая триглицеридлипаза; BSCL2, врожденная липодистрофия Берардинелли-Сейпа 2 типа; HILPDA, белок, ассоциированный с липидными каплями, индуцируемый гипоксией; HSL, гормон-чувствительная липаза; FA, жирная кислота; ТАГ, триглицерид; ДАГ, диацилглицеролы; FSP27, жироспецифический белок 27; ДГАТ, диглицерид-ацилтрансфераза.

Первым признанным LDAP был PLIN1, который был в основном локализован в белой жировой ткани (WAT) и бурой жировой ткани (BAT) [64]. PLIN2 и PLIN3 обычно экспрессируются во всех типах клеток. В частности, PLIN2 сильно активируется липидной перегрузкой и массово экспрессируется в макрофагах, атеросклеротических язвах, печени и мышцах. PLIN3 в основном расположен на поверхности LD, но может быть обнаружен в цитоплазме, если он не связан с LD. PLIN4 преимущественно обнаруживается в WAT, но также обнаруживается в тканях, таких как сердце и мышцы.PLIN5, с другой стороны, в основном экспрессируется в окислительных тканях, таких как сердце, BAT, печень и скелетные мышцы. И ABHD5, и PLIN5 могут фосфорилироваться протеинкиназой A (PKA), что приводит к активации ATGL. ATGL — еще один хорошо известный LDAP, обнаруженный во всех типах клеток, содержащих нейтральные липиды. ATGL обычно находится на поверхности LD. BSCL2 — это белок, обнаруженный в ER, который может напрямую взаимодействовать с зарождающимися LD и способствовать созреванию LD из ER [65].Кроме того, высокие уровни HILPDA были выявлены в WAT, BAT, сердце и легких мышей [66].

Известно, что семейство PLIN участвует в модулировании активности липазы. В первичных условиях PLIN имеют тенденцию ограничивать гидролиз LD и, следовательно, высвобождение ЖК. PLIN1 взаимодействует с идентификацией генов сравнения (CGI)-58 (CGI-58), прерывая прохождение гидролаз в LD, тем самым защищая ТАГ в LD от гидролиза [67, 68]. Кроме того, PLIN5 ослабляет ишемию/реперфузию миокарда, подавляя липолиз LD, чтобы уменьшить окислительный стресс [69].Однако было обнаружено, что при стимуляции PLIN1 и PLIN5 способствуют гидролизу, чтобы обеспечить ткани ЖК для окисления и получения энергии [12]. Кроме того, LD в сочетании с PLIN2 защищены от разрушения протеасомным путем [70, 71]. LDAP также задействованы в процессе внутрисотовой транспортировки грузов. PLIN3 связывается с цитоплазматическим доменом маннозо-6-фосфатного рецептора, облегчая транслокацию маннозо-6-фосфатного рецептора из эндосом в сеть транс-Гольджи [72].Между тем, было обнаружено, что PLIN5 связывается с мононенасыщенными ЖК, происходящими из ЛД, и транспортирует их в ядро ​​после активации цАМФ/ПКА-опосредованного липолиза [73].

Сердечная дисфункция, связанная с нарушением обмена липидов

Липиды действуют как субстраты митохондриального β-окисления; играют жизненно важную роль в передаче сигнала, структуре мембраны и молекулярном транспорте; и являются важными регуляторами сердечной функции [74-77]. Гомеостаз липидов является важной частью нормального развития сердца.На ранних стадиях развития сердца гликолиз является основным источником энергии для сердца. По мере созревания кардиомиоцитов и прекращения их дифференцировки окислительная способность митохондрий увеличивается, и ФАО становится основным источником энергии для сердца. Если взрослое сердце подвергается чрезмерным нагрузкам, которые не могут быть полностью компенсированы сердечной гипертрофией, энергетический обмен сердца переходит на эмбриональный тип. Гликолиз усиливается, тогда как митохондриальная ФАО уменьшается.Следовательно, изменения сердечного энергетического метаболизма на протяжении всего развития сердца имеют решающее значение для способности кардиомиоцитов к созреванию [78]. Аномальное накопление сердечных липидов обычно связано с двумя формами кардиомиопатии: кардиомиопатией, связанной с ожирением, которая может привести к внезапной смерти, и диабетической кардиомиопатией, которая обычно сопровождается нарушением функции сердца [79, 80]. Кроме того, накопление висцерального жира также связано с избытком эпикардиального и перикардиального жира [79, 81, 82].Следовательно, нарушения липидного обмена тесно связаны с прогрессирующей сердечной дисфункцией.

Некоторые липиды могут быть непосредственно токсичными для сердца. Более ранние исследования считали ТАГ потенциально токсичными. Исследование, в котором непосредственно сравнивали прогрессирование сердечной дисфункции у мышей ob/ob и db/db, показало, что метаболическая дисфункция и накопление ТАГ в миокарде предшествуют возникновению сократительной дисфункции, а накопление ТАГ в миокарде предшествует возникновению сократительной дисфункции и гипергликемии [83]. .Клинические исследования также обнаружили повышенные внутримиокардиальные ТАГ у пациентов с сердечной недостаточностью и диабетом с ожирением или без него, чьи профили экспрессии генов напоминают модель Цукера с диабетическим жиром на грызунах, модель липотоксичности на животных. Соответственно, тот же самый паттерн измененной экспрессии мРНК не был обнаружен в сердцах с сердечной недостаточностью без накопления липидов [84]. Дальнейшие результаты также показали, что ТАГ не могут быть непосредственно цитотоксическими, но могут служить маркерами липотоксичности. Метаболиты ЖК, которые действительно являются кардиолипотоксичными, включают церамиды, ДАГ, ацил-коферментсинтазу 1 (ACSL1), ацилкарнитины и лизофосфолипиды, где церамиды и ДАГ являются основными токсичными липидами [85].Мыши со сверхэкспрессией длинноцепочечного ACSL1 накапливают FFA, DAG и ceramide и проявляют митохондриальную и сердечную дисфункцию. В то же время сверхэкспрессия DGAT1, ТАГ-синтезирующего фермента, который использует свободные жирные кислоты для превращения ДАГ в ТАГ, улучшает индуцированную ACSL1 сердечную дисфункцию за счет снижения апоптоза кардиомиоцитов, а также снижения уровней ДАГ и церамидов. Т.о., кардиально-специфические трансгенные мыши DGAT1 обнаруживают массивное накопление ТАГ, но сниженные уровни сердечного церамида, ДАГ и ФА без явного кардиального фенотипа [86].В исследованиях на людях у пациентов, которым имплантировали вспомогательное устройство для левого желудочка, которое способствует использованию ЖК миокардом, наблюдалось снижение уровней церамидов и ДАГ, но аналогичные уровни ТАГ и ЖК. Это указывает на то, что липотоксичность миокарда может быть вызвана церамидом и ДАГ, а не ТАГ [87].

Для объяснения того, как это происходит, было предложено несколько механизмов, в том числе прямое токсическое воздействие нейтральных капель или ЖК на функцию миокардиальных волокон, индуцированный ЖК апоптоз, образование активных форм кислорода (АФК) в качестве токсичных побочных продуктов окисления липидов и активация сигнальные пути через активацию протеинкиназы C (PKC) или процессы, опосредованные церамидами [88].Хотя DAG считаются более эффективными липидными вторичными мессенджерами, активирующими классические и новые изоформы PKC, как DAG, так и церамиды связываются с PKC, тем самым опосредуя сократимость миокарда, экспрессию генов и рост клеток [75]. Мыши PKCα -/- показали повышенную сократительную способность сердца и были менее подвержены сердечной недостаточности [89]. Ингибирование PKCβ предохраняло сердце от диабетической сердечной диастолической дисфункции и гипертрофии кардиомиоцитов [90], а у мышей со сверхэкспрессией PKCβ 2 наблюдалась гипертрофия левого желудочка, а также некроз кардиомиоцитов [91]. Новые изоформы PKC, такие как PKCθ и PKCε, оказывают регулирующее действие через сигнальный путь инсулина [85]. Кроме того, структура DAG может влиять на их способность активации PKC. Предполагается, что клеточные DAG характеризуются тремя различными стереоизомерами.

Дефект передачи сигналов инсулина может быть еще одним путем, используемым DAG и керамидами для обеспечения липотоксичности. Исследования показали, что как церамид, так и ДАГ могут негативно регулировать действие инсулина. Церамид прерывает опосредованную инсулином активацию пути Akt/PKB либо путем прямого ингибирования фосфорилирования Akt/PKB, либо косвенно путем активации протеинфосфатазы 2A для дефосфорилирования Akt/PKB, тогда как DAG действует, способствуя фосфорилированию IRS-1, что может способствовать развитию кардиомиопатии [92].

Сердечная дисфункция также может возникать из-за усиленного окисления ЖК и последующего изменения субстратов энергетического метаболизма. В норме сердце полагается прежде всего на митохондриальное β-окисление ЖК для получения энергии. Однако сердце также действует как метаболическое всеядное существо, способное метаболизировать глюкозу, аминокислоты и кетоновые тела. Это метаболическое разнообразие и гибкость способствовали поддержанию нормальной сократительной функции сердца при различных физиологических и патофизиологических состояниях.Таким образом, избыток ЖК в сердце с ожирением может привести к усилению митохондриального β-окисления ЖК, снижая утилизацию глюкозы, вызывая конкуренцию субстратов и запуская резистентность к инсулину. Есть по крайней мере 2 возможных объяснения этого смещения окислительных субстратов, ухудшающего сердечную функцию: (1) потребление ЖК превышает способность безопасного хранения ЛД и (2) сердце вырабатывает энергию менее эффективно с большим потреблением кислорода, поскольку митохондриальные β- окисление ЖК более кислородоемкое, чем окисление глюкозы [82, 93, 94].Лептин представляет собой белковый гормон, синтезируемый и секретируемый WAT, и известен своей способностью ингибировать потребление пищи, снижать потребление энергии и увеличивать расход энергии. Как правило, мРНК лептина повсеместно экспрессируется во всем миокарде и имеет более высокую экспрессию в предсердиях, чем в желудочках [95]. Было показано, что у кошек с гипертрофической кардиомиопатией наблюдается повышенная транскрипция сердечного лептина по сравнению с животными без заболеваний сердца, что указывает на усиленное окисление жирных кислот при патологических состояниях [95] (обобщено на рис.2).

Рис. 2.

Принципиальная схема энергетического обмена в сердце. Метаболическое разнообразие и гибкость способствовали поддержанию нормальной сократительной функции сердца при различных физиологических и патофизиологических состояниях. FA, жирная кислота; ТАГ, триглицерид; DGAT, диглицерид-ацилтрансфераза; ATGL, жировая триглицеридлипаза; FAO, окисление жирных кислот; PKC, протеинкиназа C.

LDAP и кардиомиопатия

Как уже упоминалось, нарушение регуляции сердечных липидов влияет на систолическую и диастолическую функции миокарда, приводя к возникновению кардиомиопатий. Поэтому поддержание липидного гомеостаза сердца особенно важно. ЛД представляют собой органеллы, которые служат медиаторами липидного обмена. LDAP являются функциональными белками ЛД [63, 96]. Дисфункция сердечных LDAP может повлиять на функцию сердца, что приведет к кардиомиопатии.

В сердце основные LDAP включают PLIN2, PLIN3, PLIN4 и PLIN5 [75]. Недавние исследования также выявили экспрессию белков ABHD5, ATGL, BSCL2 и HILPDA в сердце. Среди этих LDAP относительно хорошо охарактеризованы PLIN2, PLIN5, ABHD5 и ATGL, в то время как сообщений о HILPDA мало, и его функция остается неясной.Хотя PLIN1 не обнаруживается в сердце, было показано, что дефицит PLIN1 влияет на функцию миокарда. В нескольких исследованиях была предпринята попытка проиллюстрировать взаимосвязь между различными LDAP и кардиомиопатией (показана в таблице 1). Мы предоставим подробное введение в роль 4 основных LDAP в липидном метаболизме сердца и кардиомиопатиях.

Таблица 1.

Сердечный фенотип у мышей с нарушением экспрессии генов LDAP

Перилипин 2

PLIN2 был идентифицирован в LDs преадипоцитов, и было обнаружено, что он заменяется PLIN1 после дифференцировки и созревания преадипоцитов [97]. Предыдущие исследования показали, что как избыточная экспрессия, так и дефицит PLIN2 могут способствовать накоплению LD. Также было доказано, что PLIN2 способствует образованию LD, FA-индуцированной секреции инсулина, а также стабилизации LD [97, 98].

Трансгенные мыши со специфичной для сердца гиперэкспрессией PLIN2 показали накопление небольших LD вокруг митохондрий с массивным отложением ТАГ в предсердиях. Тем не менее, примечательно, что вес сердца мышей WT и Tg был сопоставим, а их сердца были аналогичны с точки зрения размера митохондрий, а также формы.Они страдали инфарктом миокарда, вызванным толерантностью. Сверхэкспрессия HSL может преодолеть тенденцию к стеатозу PLIN2 [98]. PLIN2-индуцированные LD были чувствительны к липолитическим стимулам после голодания, и, следовательно, накопление LD уменьшалось, несмотря на высокие концентрации FFA в циркулирующей плазме [97]. Кардиоспецифическая экспрессия PLIN2 приводит к более медленному распространению проводимости и вызывает более высокую частоту фибрилляции предсердий у старых мышей [99].

Дефицит PLIN2 может приводить к накоплению ТАГ в кардиомиоцитах, которое наблюдалось исключительно в кардиомиоцитах, но не в сердечных фибробластах, демонстрируя, что эффекты дефицита PLIN2 могут быть специфическими для кардиомиоцитов.Уменьшение ударного объема и сердечного выброса также наблюдалось у мышей PLIN2 -/- . Однако существенных различий в сердечной функции между мышами PLIN2 -/- и мышами дикого типа не было [98].

Перилипин 5

PLIN5 идентифицируется преимущественно в окислительных тканях, особенно в сердце, что имеет решающее значение для процесса регуляции сердечных липидов [100, 101]. Исследования показали, что PLIN5 действует как ингибитор липолиза. PLIN5 защищает LD от липолиза, образуя экран на поверхности LD, тем самым предотвращая попадание ATGL и HSL на субстрат внутри LD [102].Сердца мышей PLIN5 -/- обнаруживаются с относительно небольшими LD, в которых отсутствуют нейтральные липиды по сравнению с типичными LD [102]. Соответственно, уровни миокардиальных ТАГ и поглощение ЖК также были заметно снижены с увеличением поглощения глюкозы и продукции АФК [103]. Было обнаружено, что мышиная модель гиперэкспрессии PLIN5, специфичной для кардиомиоцитов (CM-PLIN5), имеет 3,5-кратное увеличение содержания ТАГ в сердце и демонстрирует ограниченную мобилизацию ТАГ, опосредованную ATGL и HSL [104, 105]. Кроме того, хроническая сердечная перегрузка LD может привести к легкой сердечной дисфункции со сниженной экспрессией генов окисления FA и нарушенной митохондриальной функции и проявить фенотип центростремительной гипертрофии левого желудочка [104].Что касается фенотипа, у мышей с CM-PLIN5 наблюдался стеатоз сердца, увеличение веса сердца и легкая сердечная недостаточность [100, 104, 105].

Дефицит PLIN5 также был тесно связан с аномальной окислительной способностью митохондрий. Исследования выявили интенсивное нацеливание PLIN5 на границу сердечных LD и перикапельных митохондрий (PDM), но не на митохондриальный матрикс. Лечение CL316, 243 (CL), β3-адренергическим рецептором, повышало уровень этой мишени PLIN5 [106]. PLIN5 содержит митохондриальный рекрутинговый домен [107, 108].LD PLIN5-дефицитных мышей склонны диссоциировать от митохондрий [103]. В сердце мышей с дефицитом PLIN5 митохондрии демонстрировали заметное нарушение окислительной способности за счет модификации жирно-ацильного состава фосфолипидов в митохондриальной мембране, что, следовательно, приводило к нарушению деполяризации митохондриальной мембраны [108]. В качестве компенсации дефицит PLIN5 способен стимулировать митохондриальную пролиферацию, что наблюдалось как в экспериментах на животных, так и в клетках [109].

Последующие исследования были сосредоточены на роли PLIN5 в различных патофизиологических состояниях. Сердца PLIN5 -/- демонстрировали постишемическую метаболическую дисрегуляцию, включая снижение уровней ацилкарнитина C 2 и C 4 , но не было повышения уровня гликогена по сравнению с однопометниками дикого типа. Более того, после индуцирования инфаркта миокарда либо β-адреномиметиком добутамином, либо стрессом миокарда сердечная функция мышей PLIN5 -/- была значительно нарушена, что сопровождалось снижением выживаемости [103].Чжэн и др. [69] позже сообщили, что отсутствие PLIN5 характеризовалось увеличением размера инфаркта миокарда, ускоренным нарушением систолической и диастолической функции миокарда, снижением сердечных запасов липидов, повышением СЖК в миокарде во время ишемии-реперфузии миокарда, тяжелыми нарушениями митохондриальной структуры и функцию, повышенный уровень АФК и малонового диальдегида и сниженную активность супероксиддисмутазы. Когортное исследование ишемической болезни сердца у людей показало, что rs884164, распространенный некодирующий полиморфизм, который, как известно, снижает сердечную экспрессию PLIN5, приводит к снижению сердечной функции после ишемии миокарда [103].Совсем недавно Wang et al. [109] лечили PLIN5 -/- мышей с поперечным сужением аорты (TAC) и определили, что дефицит PLIN5 усугубляет гипертрофию миокарда и вызывает TAC-индуцированную сердечную недостаточность. Эти данные указывают на защитный эффект PLIN5 в условиях стресса, указывая на его роль в качестве решения для лечения кардиомиопатии.

Однако в одном исследовании были получены противоречивые результаты. В этом исследовании мыши PLIN5 -/- имели больший вес сердца и продемонстрировали повышенную экспрессию мРНК гена тяжелой цепи бета-миозина, связанного с сердечной недостаточностью (Myh7).Однако экспрессия мРНК других генов, связанных с сердечной недостаточностью, таких как альфа тяжелой цепи миозина (Myh6), Nppa и Nppb, у мышей PLIN5 -/- и PLIN5 +/+ ​​ существенно не различалась. Кроме того, в сердцах PLIN5 -/- наблюдались небольшие изменения в экспрессии генов, связанных с метаболизмом ЖК и глюкозы, по сравнению с сердцами PLIN5 +/+ ​​. Кроме того, размеры инфаркта миокарда были сходными между изолированными, перфузируемыми сердцами мышей PLIN5 +/+ ​​ и PLIN5 -/- мышей.Исследователи также обнаружили, что кардиомиоциты PLIN5 -/- сохраняли более высокие уровни гликогена и проявляли повышенную толерантность к гипоксии после предварительной инкубации с олеиновой кислотой [110]. Эти выводы поставили под сомнение некоторые из предыдущих результатов.

Поскольку в большинстве исследований использовались модели мышей с глобальным нокаутом PLIN5, необходимы мыши с нокаутом по кардиомиоцитам, чтобы исключить влияние системной дисрегуляции липидов на сердце, чтобы исследовать роль PLIN5 в поддержании сердечной функции.Также необходимы исследования для дальнейшего выяснения функции PLIN5 в сердце и потенциальной связи между LD, PLIN5 и митохондриями.

ABHD5/CGI-58

Недавние исследования охарактеризовали другой LDAP, ABHD5, также известный как CGI-58. ABHD5 локализуется в цитозольных ЛД [111]. PKA фосфорилирует как ABHD5, так и PLIN5, впоследствии диссоциируя ABHD5 от PLIN5, что приводит к активации ATGL [112, 113]. После активации АТГЛ начинается начальный липолиз, превращающий ТАГ в ДАГ, что способствует липотоксичности.

У людей мутации в генах, кодирующих ABHD5, могут приводить к редкому и фатальному синдрому, называемому синдромом Чанарина-Дорфмана (CDS), а также болезни накопления нейтральных липидов (NLSD) [114, 115]. CDS характеризуется накоплением богатых TAG цитоплазматических LD в большинстве типов клеток, включая кардиомиоциты, и у пациентов часто проявляется кардиомиопатия [111]. Хотя и ABHD5, и ATGL связаны с накоплением ТАГ в тканях, исследования показали, что их функции не полностью связаны друг с другом.С одной стороны, у пациентов с нарушением функции АТГЛ развивается более тяжелая миопатия, тогда как мутации в генах, кодирующих ABHD5, в большей степени связаны с развитием ихтиоза, чего не наблюдалось у пациентов с дефицитом АТГЛ [116]. С другой стороны, обнаружено, что ABHD5 взаимодействует со многими другими белками, регулирующими липолиз, включая PLIN1, PLIN2, PLIN3 и PLIN5 в семействе PAT и FA-связывающим белком [111]. У пациентов с NLSD наблюдается тяжелая кардиомиопатия, которая требует трансплантации сердца.Этот клинический фенотип, вызванный мутациями ABHD5 и ATGL, указывает на то, что эти LDAP необходимы для поддержания нормальной сердечной функции [117].

Джебесса и др. [112] недавно исследовали специфические пути, с помощью которых ABHD5 регулирует липидный гомеостаз сердца. Они обнаружили, что ABHD5 функционирует как сериновая протеаза как in vitro, так и in vivo и расщепляет гистондеацетилазу 4 класса IIa (HDAC4) в ответ на стимуляцию катехоламином, продуцируя N-концевой полипептид, помеченный HDAC4-NT [112].Однако активация ABHD5 для расщепления HDAC4 и ее связь с фосфорилированием PKA все еще неясны. Исследования также показали, что у мышей с нокаутом гена ABHD5, специфичных для сердца, развилась кардиомиопатия, связанная с аномалиями емкости хранения нейтральных липидов, с массовым накоплением липидов в их кардиомиоцитах и ​​преимущественно с гипертрофией сердца и фиброзом миокарда с явной желудочковой дисфункцией [112]. Сходным образом, у другой мышиной модели с нокаутом ABHD5 обнаруживалось внутриклеточное отложение нейтральных липидов как в сердечных, так и в окислительных скелетных мышцах, а также фиброз миокарда и ремоделирование сердца, что в конечном итоге может привести к сердечной недостаточности.Эти 2 мышиные модели показали, что отложение сердечных липидов у пациентов с CDS, вероятно, является результатом локализованного дефицита ABHD5 в миокарде [118]. Хотя внутриклеточное отложение липидов существенно не менялось, восстановление экспрессии HDAT4-NT с помощью аденоассоциированных вирусов могло ослабить эти патологические изменения миокарда за счет ингибирования пути биосинтеза гексозамина [112]. Эти результаты бросают вызов современным знаниям о кардиометаболических заболеваниях, предполагая, что липотоксичность, вероятно, не единственная причина сердечной дисфункции при развитии кардиометаболических заболеваний.Кроме того, доклиническое исследование показало, что специфическая для сердца гиперэкспрессия ABHD5 замедляла прогрессирование кардиомиопатии без наблюдаемых побочных эффектов в обычных условиях [119]. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы преобразовать этот новый возможный подход в практическое применение.

Adipose TAG Lipase

ATGL, также называемый пататин-подобной фосфолипазой, содержащий домен 2, является наиболее изученным LDAP. Хотя ATGL в первую очередь обнаруживаются в жировой ткани и молочной железе, они существуют почти во всех тканях на белковом уровне [120-123]. Сообщалось, что ATGL локализуется в цитоплазме, на поверхности ЛД и в мембранах [124-127]. ATGL в основном функционирует, опосредуя гидролиз TAG, превращая TAG в молекулу FFA и другую молекулу DAG [128]. ATGL также обладает ацилглицеролтрансацилазной активностью, которая обеспечивает перенос ЖК от ТАГ к ретинолам, гидролиз ретиниловых эфиров и действует на ТАГ с образованием 1,3-ДАГ [129]. Укороченный мутантный вариант ATGL, лишенный С-концевой области белка примерно из 220 аминокислот, был неспособен локализоваться в LD и демонстрировал заметное усиление активности ТАГ-гидролазы in vitro, что также свидетельствует о том, что каталитическая активность ATGL присутствует в N- концевая часть [124, 130].

Сравнительный протеомный анализ как здоровых, так и дисфункциональных сердец крыс показал, что экспрессия ATGL на поверхности LD была значительно снижена в дисфункциональных сердцах, тогда как общие уровни экспрессии ATGL в сердце оставались одинаковыми, указывая на то, что ATGL связан с поддержанием нормального сердечной функции и что локализация ATGL, а не экспрессия в сердце, вносит значительный вклад в поддержание здорового сердца [32, 131]. У пациентов с мутациями в гене, кодирующем ATGL, может развиться NLSD с миопатией, которая характеризуется накоплением системных ТАГ во многих органах и тканях, а также кардиомиопатией, как описано выше [124].Соответственно, у мышей с глобальным нокаутом ATGL наблюдалось массивное накопление ТАГ в миокарде наряду с гипертрофической кардиомиопатией и интерстициальным фиброзом, которые могли привести к сердечной недостаточности и сердечной смерти [132]. Чтобы исключить влияние системного метаболизма липидов на сердце, в последующих исследованиях была создана мышиная модель гиперэкспрессии ATGL, специфичная для сердца. Они выявили, что гиперэкспрессия сердечно-специфического ATGL защищает мышей как с диабетом, так и с ожирением, вызванным диетой, от развития липотоксической кардиомиопатии и кардиального стеатоза с повышенной экспрессией PPARα [32, 133, 134].Кардиоспецифическая избыточная экспрессия ATGL может также защищать от стресс-индуцированной сократительной дисфункции миокарда и способствовать структурному ремоделированию сердечно-сосудистой системы после ТАС [135]. Диабетическая кардиомиопатия в настоящее время является распространенной вторичной кардиомиопатией в клинической практике, которая недавно была связана с липотоксичностью. Как кратковременные, так и длительные гипергликемические состояния могут индуцировать отложение ЛД в миокарде [136-138], что может быть связано с ингибированием АТГЛ у тучных людей с сахарным диабетом 2 типа [139].Специфическая роль LDAP в регуляции липидов при диабетической кардиомиопатии нуждается в дальнейшей характеристике.

Дальнейшие исследования изучали специфические основные механизмы, с помощью которых ингибирование ATGL вызывает нарушения метаболизма липидов и, в конечном счете, гипертрофию миокарда. Как у мышей с гипертрофией сердца, вызванной перегрузкой давлением, вызванной операцией по сужению брюшной аорты, так и с индуцированной ПЭ гипертрофией кардиомиоцитов in vitro было обнаружено снижение экспрессии ATGL и активности гидролазы TAG [128].

ATGL также взаимодействует со многими другими LDAP для оказания биологических эффектов. PLIN5 и ABHD5 независимо взаимодействуют с ATGL, но проявляют противоположные эффекты. ABHD5 является коактиватором ATGL, взаимодействие которого способствует липолизу. И наоборот, связывание между PLIN5 и ATGL приводит к снижению липолиза в кардиомиоцитах. Однако необходимы дальнейшие исследования, чтобы понять, ингибирует ли PLIN5 явно функционирование ATGL или подавляет все липазы [140, 141]. PLIN2 также обеспечивает связь между ATGL и LD.Было показано, что PLIN2 замедляет оборот TAG, сокращая взаимодействие между ATGL и LD [142]. Известно, что делеция BSCL2 увеличивает стабильность белка ATGL [143]. Кроме того, гидрофобный домен G0S2 взаимодействует исключительно с пататин-подобным доменом ATGL, тем самым препятствуя гидролизу ATGL TAG до DAG и FFA [144].

Исследователи изучали метаболизм липидов в сердце у мышей с глобальным нокаутом ATGL в патологических условиях и обнаружили, что подавление ATGL не ослабляет послеожоговое накопление кардиолипидов и сердечные травмы.Однако специфическая для сердца избыточная экспрессия ATGL повышала экспрессию переносчика глюкозы 1, а также снижала накопление кардиолипидов, тем самым облегчая индуцированную ожогом дисрегуляцию сердечных липидов и повреждения сердца [145], что свидетельствует о терапевтическом потенциале ATGL в будущем.

Заключение

Несмотря на текущие попытки описать взаимодействие между липидами, LD, LDAP и кардиомиопатией, соответствующие исследования все еще находятся в зачаточном состоянии. Текущие исследования LD и LDAP в основном сосредоточены на их функции в жировой ткани, печени и макрофагах.Этот обзор посвящен роли LD и LDAP в регуляции сердечных липидов и их связи с кардиомиопатией. Результаты клеточных культур, доклинических и клинических исследований показывают, что преобладающей функцией семейства PLIN является выделение липидов из липаз, способствуя накоплению липидов в сердце. Некоторые другие LDAP, такие как BSCL2, способствуют накоплению сердечных липидов, в то время как другие, включая ATGL, способствуют процессу липолиза. Роль ATGL в регуляции сердечных липидов, вероятно, является наиболее важной.Некоторые LDAP взаимодействуют с ATGL, чтобы осуществлять свою регулирующую функцию в отношении сердечных липидов. Эти результаты о взаимодействии между LD, LDAP, регуляцией сердечных липидов и кардиомиопатией в экспериментах на клетках и животных необходимо в дальнейшем применить к кардиомиопатии человека. Действительно ли изменения в генах LDAP и нарушение липидной регуляции сердца приводят к кардиомиопатии? Можем ли мы бороться с развитием кардиомиопатии или даже обратить вспять ее прогрессирование, регулируя экспрессию соответствующих генов для достижения терапевтического успеха? Для ответа на эти вопросы необходимы дальнейшие исследования.

Благодарность

Благодарим нашу лабораторию за обсуждение.

Заявление о конфликте интересов

У авторов нет конфликта интересов, о котором следует заявить.

Источники финансирования

Эта работа поддерживается научно-инновационным проектом Qinfeng Университета Фудань (QF1912), предоставленным W. Huang.

Вклад авторов

В. Хуан написал первый черновик; Ф. Гао и Ю. Чжан участвовали в обсуждении рукописи; С.Тяньхуэй участвовал в полировке рукописи; К. Сюй отредактировал и доработал рукопись.

Авторское право: Все права защищены. Никакая часть данной публикации не может быть переведена на другие языки, воспроизведена или использована в любой форме и любыми средствами, электронными или механическими, включая фотокопирование, запись, микрокопирование или любую систему хранения и поиска информации, без письменного разрешения издателя. .
Дозировка препарата: авторы и издатель приложили все усилия, чтобы гарантировать, что выбор препарата и дозировка, указанные в этом тексте, соответствуют текущим рекомендациям и практике на момент публикации.Тем не менее, в связи с продолжающимися исследованиями, изменениями в правительственных постановлениях и постоянным потоком информации, касающейся лекарственной терапии и реакций на лекарства, читателю настоятельно рекомендуется проверять вкладыш в упаковке для каждого лекарства на предмет любых изменений в показаниях и дозировке, а также для дополнительных предупреждений. и меры предосторожности. Это особенно важно, когда рекомендуемый агент является новым и/или редко используемым лекарственным средством.
Отказ от ответственности: заявления, мнения и данные, содержащиеся в этой публикации, принадлежат исключительно отдельным авторам и участникам, а не издателям и редакторам.Появление рекламы и/или ссылок на продукты в публикации не является гарантией, одобрением или одобрением рекламируемых продуктов или услуг или их эффективности, качества или безопасности. Издатель и редактор(ы) отказываются от ответственности за любой ущерб, нанесенный людям или имуществу в результате любых идей, методов, инструкций или продуктов, упомянутых в содержании или рекламе.

Цитоплазматические капли липидов при метаболических заболеваниях

Метаболические заболевания, связанные с состояниями метаболического синдрома (МС), находятся на подъем в США.МетС развивается как следствие дисфункционального метаболизм питательных веществ, что приводит к гипертриглицеридемии, резистентности к инсулину и ожирение. Эти состояния способствуют развитию более серьезных заболевания, такие как сахарный диабет 2 типа, сердечно-сосудистые заболевания, неалкогольная/метаболически связанная жировая болезнь печени (НАЖБП/МАЖБП) и рак. Поэтому важно понимать клеточные и молекулярные Факторы, способствующие нарушению обмена веществ и прогрессированию заболевания. Общий Характерной чертой метаболического заболевания и сопутствующих ему состояний является аномальный липидный обмен веществ, особенно накопление нейтральных липидов в клеточных цитоплазматические липидные капли (ЦЛД). Цель этой диссертации состоит в том, чтобы изучить роль цитоплазматических липидных капель в метаболических заболеваниях.

Во-первых, мы исследовали ХЗЛ при метастатическом раке молочной железы. Накопление CLD в молочной железе раковые клетки положительно связаны с агрессивностью рака; Однако функциональное последствие этого явления неясно. Функция CLD заключается в часто отражается их ассоциированными белками, которые регулируют как клеточные, так и Метаболизм ХЛД. Однако протеом CLDs в метастатических клетках рака молочной железы не было описано.В этом исследовании мы охарактеризовали протеом CLD в клеточная линия метастатического рака молочной железы человека, MCF10CA1a, впервые. Мы идентифицировали новый протеом CLD, имеющий как сходство, так и различия с CLD других типов клеток. В целом, это исследование является первым, в котором анализируются белки связаны с ХЗЛ в метастатических клетках рака молочной железы и, в свою очередь, вызывают список потенциальных белков, участвующих в раке молочной железы, генерирующий гипотезы метастазы, которые могут быть применены к будущим исследованиям, чтобы определить роль CLD и их белки в метаболизме рака молочной железы.

Далее, мы исследовали характеристики и протеом CLDs в энтероцитах проксимальные, средние и дистальные отделы тонкой кишки в ответ на диетический жир. Энтероциты всех трех отделов тонкой кишки способен упаковывать и секретировать пищевой жир на хиломикронах, чтобы способствовать уровни триацилглицерина (ТАГ) в крови, хотя и в разной степени. Все регионы также могут накапливать диетический жир в CLD, однако CLD выполняют разные роли или по-разному метаболизируются в каждом регионе, не ясно.Далее ожирение Было показано, что они влияют на скорость усвоения пищевых жиров и хранится в средней части тонкой кишки, однако, независимо от того, является ли ожирение влияет на накопление диетического жира в других регионах, неизвестно. Поэтому мы исследовали влияние области кишечника и ожирения на характеристики и протеома CLD в проксимальном, среднем и дистальном отделах малого кишечника в ответ на пищевые жиры, чтобы определить потенциальные различия в переработка липидов, хранение или метаболизм CLD. Мы обнаружили пищевые запасы жира и Белки CLD различались в каждом отделе тонкой кишки в постном и мыши с ожирением, вызванным диетой, что может указывать на различия в пищевом жире процессинг или метаболизм CLD в каждом отделе кишечника. В целом это исследование позволили охарактеризовать динамику усвоения пищевого жира по длине тонкой кишки и дает представление о том, как происходит процесс диетического абсорбция жира или метаболизм липидов энтероцитов могут быть изменены при ожирении.

Третий, мы исследовали молекулярные механизмы мобилизации липидов кишечника с помощью энтероэндокринный гормон, глюкагоноподобный пептид-2 (ГПП-2).GLP-2 был показано, что он кратковременно стимулирует секрецию ТАГ хиломикронами из малых кишечник через несколько часов после употребления пищевого жира, способствуя образованию ТАГ в крови концентрации. Множественные кишечные пулы TAG потенциально мобилизуются GLP-2, в том числе в собственной пластинке или лимфатических сосудах. Однако точное пул мобилизован не ясно. Таким образом, мы оценили наличие и размер CLDs в энтероцитах человека, а также протеом биоптатов кишечника для идентифицировать запасной пул ТАГ, мобилизованный GLP-2 и/или молекулярными медиаторами эффектов GLP-2 на мобилизацию TAG.Мы не выявили различий в CLD характеристики в биопсиях GLP-2 по сравнению с плацебо, подтверждая роль GLP-2 в мобилизации пулов ТАГ вне энтероцитов. Далее, мы определили несколько белков, потенциально участвующих в опосредовании реакции кишечника на ГЛП-2. В целом, это исследование помогло охарактеризовать эффект романа физиологический стимул на секрецию кишечных ТАГ, что имеет значение в разработка стратегии лечения для снижения гиперлипидемии и предотвращения сердечно-сосудистые заболевания.

Наконец, мы определили и сравнили тканевой протеом и фосфопротеом печени в гепатостеатоз, связанный с ожирением, к тощей печени в постпрандиальном периоде состояние. Печень играет центральную роль в поддержании системного обмена питательными веществами. гомеостаза как во время голодания, так и во время еды, жестко регулируя его пути клеточного метаболизма. При ожирении возможно развитие гепатостеатоза изменяет утилизацию нутриентов печенью, способствуя метаболической дисфункции. То молекулярные факторы, которые способствуют этой метаболической дисфункции, особенно в федеральном штате, неясны.Поэтому мы провели протеом и фосфопротеомный анализ печени DIO по сравнению с худыми мышами в постпрандиальном состоянии после липидной пищи, чтобы определить эффект ассоциированный с ожирением гепатостеатоз на протеоме печени в постпрандиальном периоде состояние. Мы выявили существенные различия в относительных уровнях белков. участвует в основных путях метаболизма питательных веществ в печени людей с ожирением по сравнению с худых мышей, что указывает на изменения в использовании питательных веществ печенью у мышей с ожирением в постпрандиальное состояние.В целом, это исследование помогло охарактеризовать печень. протеом и фосфопротеом DIO и худых мышей в контролируемом постпрандиальном состоянии и обнаружили потенциально нарушенные метаболические пути, способствующие нарушения, присутствующие при ожирении, связанном с гепатостеатозом.

Четыре исследовательские проекты, включенные в эту диссертацию, применяют протеомные методы к понять роль ХЗЛ в метаболических заболеваниях. Протеомика используется для охарактеризовать молекулярный ландшафт экспериментальной модели, и мы использовать нецелевой характер протеомики в этих проектах для создания наборы данных белков, которые содержат многочисленные белки-кандидаты, способствующие метаболическое заболевание.Это исследование расширяет наши знания о протеоме CLD. при метастатическом раке молочной железы и в энтероцитах в процессе диетического всасывание жира при худощавом и тучном состояниях, а также протеом печени при гепатостеатоз, ассоциированный с ожирением. Поскольку белки являются основными составляющими метаболические пути в виде ферментов, транскрипционных факторов и регуляторных белков, идентификация протеома CLD и тканей предлагает крупномасштабную нецелевой молекулярный взгляд на клеточные компоненты, которые могут способствовать нарушения обмена веществ и заболевания. Выявление этих факторов будет позволяют разработать таргетную терапию, модулирующую клеточные липиды хранение и связанные с ним последствия, присутствующие при метаболических заболеваниях.


341 ​​

градусов Тип

Доктор философия

Кампус

Кампус

West Lafayette

советник / руководитель / Комитет

Kimberly K. BUHMAN

Дополнительный комитет Участник 2

Dorothy Teegarden

Дополнительный член комитета 3

Грегори К.Хендерсон

Член дополнительного комитета 4

Шон С. Донкин

%PDF-1.4 % 1971 0 объект > эндообъект внешняя ссылка 1971 113 0000000016 00000 н 0000003382 00000 н 0000003576 00000 н 0000003628 00000 н 0000004009 00000 н 0000004173 00000 н 0000004315 00000 н 0000004459 00000 н 0000004603 00000 н 0000004747 00000 н 0000004890 00000 н 0000005033 00000 н 0000005176 00000 н 0000005318 00000 н 0000005462 00000 н 0000005606 00000 н 0000005750 00000 н 0000005894 00000 н 0000006038 00000 н 0000006180 00000 н 0000006323 00000 н 0000006466 00000 н 0000006628 00000 н 0000006775 00000 н 0000006929 00000 н 0000007080 00000 н 0000007237 00000 н 0000007401 00000 н 0000008160 00000 н 0000008691 00000 н 0000008986 00000 н 0000009477 00000 н 0000010025 00000 н 0000011045 00000 н 0000011880 00000 н 0000012845 00000 н 0000013764 00000 н 0000014587 00000 н 0000015538 00000 н 0000016392 00000 н 0000017033 00000 н 0000017057 00000 н 0000058978 00000 н 0000059181 00000 н 0000059823 00000 н 0000059847 00000 н 0000088750 00000 н 0000088965 00000 н 0000089398 00000 н 0000089423 00000 н 0000150458 00000 н 0000150663 00000 н 0000150849 00000 н 0000150873 00000 н 0000173580 00000 н 0000173769 00000 н 0000174127 00000 н 0000174151 00000 н 0000201226 00000 н 0000201440 00000 н 0000201867 00000 н 0000201891 00000 н 0000215012 00000 н 0000215208 00000 н 0000215576 00000 н 0000216064 00000 н 0000216103 00000 н 0000216135 00000 н 0000220815 00000 н 0000232975 00000 н 0000237002 00000 н 0000237222 00000 н 0000237369 00000 н 0000237457 00000 н 0000237506 00000 н 0000237564 00000 н 0000237635 00000 н 0000237702 00000 н 0000237772 00000 н 0000237840 00000 н 0000237897 00000 н 0000237965 00000 н 0000238036 00000 н 0000238107 00000 н 0000238168 00000 н 0000238311 00000 н 0000238393 00000 н 0000238457 00000 н 0000238559 00000 н 0000238621 00000 н 0000238742 00000 н 0000238805 00000 н 0000238954 00000 н 0000239016 00000 н 0000239154 00000 н 0000239216 00000 н 0000239336 00000 н 0000239398 00000 н 0000239520 00000 н 0000239582 00000 н 0000239705 00000 н 0000239767 00000 н 0000239889 00000 н 0000239951 00000 н 0000240081 00000 н 0000240143 00000 н 0000240263 00000 н 0000240325 00000 н 0000240423 00000 н 0000240485 00000 н 0000240579 00000 н 0000240646 00000 н 0000002556 00000 н трейлер ]/предыдущая 1276807>> startxref 0 %%EOF 2083 0 объект >поток h|SkHa~:j%`/%!FƼ/sh^2kj$YZ5KSyɍ-5C*Eh#! b?»QBDps

Роль измененного метаболизма липидов в почках в развитии повреждения почек, вызванного диетой с высоким содержанием жиров

Реферат

Метаболический синдром связан с повышенным риском хронического заболевания почек, а повреждение почек у пациентов с метаболическим синдромом может быть результатом измененного почечного метаболизма липидов. Мы кормили мышей дикого типа или чувствительных к инсулину гетерозиготных γ-дефицитных рецепторов, активируемых пероксисомным пролифератором ( PPAR γ +/- ), диетой с высоким содержанием жиров в течение 16 недель. У мышей дикого типа эта диета индуцировала основные признаки метаболического синдрома, последующее накопление липидов в почках и повреждение почек, включая гломерулосклероз, интерстициальный фиброз и альбуминурию. Почечный липогенез ускоряется, что определяется повышенной экспрессией почечной мРНК липогенных ферментов синтазы жирных кислот и ацетил-КоА-карбоксилазы (АКК) и повышенной активностью АСС.Кроме того, почечный липолиз подавлялся, что определялось снижением экспрессии мРНК липолитического фермента карнитин-пальмитоилацил-КоА-трансферазы 1 и снижением активности АМФ-активируемой протеинкиназы. У мышей PPAR γ +/- почечная недостаточность, системные метаболические нарушения, накопление липидов в почках и изменения метаболизма липидов в почках были ослаблены. Таким образом, диета с высоким содержанием жиров приводит к нарушению баланса между почечным липогенезом и липолизом, последующему накоплению липидов в почках и повреждению почек.Мы предполагаем, что метаболизм липидов в почках может служить новой терапевтической мишенью для предотвращения хронической болезни почек у пациентов с метаболическим синдромом.

Метаболический синдром, который характеризуется одновременным наличием ожирения, дислипидемии, гиперинсулинемии, гипергликемии и гипертонии, становится все более распространенным из-за увеличения распространенности ожирения. Этот синдром представляет собой растущую проблему для здоровья из-за связанного с ним повышенного риска сердечно-сосудистых заболеваний и преждевременной смерти. 1,2 Кроме того, в недавнем отчете предполагается, что лица с метаболическим синдромом также подвержены повышенному риску развития хронических заболеваний почек (ХБП). 3

Было предложено несколько патомеханизмов, лежащих в основе развития повреждения почек при метаболическом синдроме. 4–8 Среди них накопление липидов в почках, липотоксичность, как сообщается, играет важную роль в патогенезе повреждения почек при метаболическом синдроме, хотя точный механизм накопления липидов в почках полностью не выяснен. 9–12 Избыточное потребление энергии, включая диету с высоким содержанием жиров (HFD), способствует развитию метаболического синдрома. HFD также вызывает накопление липидов в почках и повреждение почек. 13 Таким образом, выяснение точных механизмов, ответственных за накопление липидов в почках при HFD, может предложить возможные механизмы, лежащие в основе развития почечного повреждения при метаболическом синдроме, и, таким образом, улучшить разработку новых терапевтических стратегий против этого почечного повреждения.

Различные внутриклеточные молекулы регулируют локальный метаболизм липидов в некоторых тканях, таких как скелетные мышцы и печень. 14–17 При нарушении системного обмена глюкозы и липидов дисбаланс между липогенезом и липолизом в таких тканях способствует локальному накоплению липидов и последующим патофизиологическим изменениям. 16,18,19 Однако в почках роль местного метаболизма липидов в накоплении липидов и последующем повреждении почек при метаболическом синдроме не была полностью определена.

Целью данного исследования было дальнейшее уточнение роли липидного обмена в почках в развитии повреждения почек при метаболическом синдроме.Сначала мы исследовали, как HFD может влиять на липидный обмен в почках. Мы особенно сосредоточились на балансе между липогенезом и липолизом в почках per se . Кроме того, мы исследовали, как благоприятные системные метаболические условия при HFD могут влиять на метаболизм липидов в почках и повреждение почек, используя гетерозиготных мышей с дефицитом γ-рецептора, активируемого пролифератором пероксисом ( PPAR +/- ), о которых ранее сообщалось. для защиты от HFD-индуцированного ожирения и резистентности к инсулину.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Системные метаболические нарушения

Характеристики четырех групп через 16 недель экспериментального периода представлены в таблице 1. Мыши PPAR +/+ ​​ на HFD были значительно тяжелее, чем мыши PPAR +/+ ​​ на HFD. низкожировая диета (LFD). Эти мыши с ожирением показали значительно более высокие уровни триглицеридов, холестерина, TNF-α и моноцитарного хемоаттрактантного белка-1 (MCP-1) в плазме по сравнению с их аналогами на LFD.Уровни адипонектина в плазме у мышей PPAR +/+ ​​ на HFD были значительно ниже, чем у мышей PPAR +/+ ​​ на LFD. Кроме того, у мышей PPAR +/+ ​​ на HFD наблюдалась гиперинсулинемия в течение 4 недель HFD (рис. 1A) и гипергликемия в течение 8 недель HFD (рис. 1B). Напротив, мыши PPAR +/- были значительно защищены от ожирения, резистентности к инсулину и измененной секреции адипокинов в течение 16 недель HFD, хотя между PPAR не наблюдалось различий в потреблении пищи. +/+ и PPAR +/- мышей (таблица 1, рисунок 1, A и B). Непереносимость глюкозы (определяемая с помощью внутрибрюшинного теста на толерантность к глюкозе) и резистентность к инсулину (определяемая с помощью внутрибрюшинного теста на толерантность к инсулину) через 16 недель HFD в PPAR +/+ ​​ мышей были ослаблены в PPAR +/- мышей (рис. 1, C и D). PPAR +/+ ​​ мышей проявляли признаки метаболического синдрома на ранней стадии HFD, тогда как эти изменения при HFD были ослаблены у инсулиночувствительных мышей PPAR +/- , как сообщалось ранее. . 20,21

Рисунок 1.

(A) Уровни инсулина в плазме в течение 16-недельного экспериментального периода в каждой группе мышей. Данные представляют собой средние значения ± стандартная ошибка среднего для пяти-11 мышей в каждой группе. (B) Уровень глюкозы в крови натощак в течение 16-недельного экспериментального периода в каждой группе мышей. Данные представляют собой средние значения ± стандартная ошибка среднего для 11 мышей в каждой группе. (C) Тест на толерантность к глюкозе в течение 16-недельного экспериментального периода в каждой группе мышей. Данные представляют собой средние значения ± стандартная ошибка среднего для семи мышей в каждой группе. (D) Тест на толерантность к инсулину в течение 16-недельного экспериментального периода в каждой группе мышей.Данные представляют собой средние значения ± стандартная ошибка среднего для семи мышей в каждой группе. * P < 0,05 по сравнению с мышами PPAR +/+ ​​ на LFD; P < 0,05 по сравнению с мышами PPAR +/- на HFD.

Таблица 1.

Характеристики четырех групп мышей в конце 16-недельного экспериментального периода a

Травмы почек

Мы подтвердили значительное снижение экспрессии мРНК PPAR -γ в почках мышей PPAR +/- на обеих диетах по сравнению с мышами PPAR +/+ ​​ (таблица 2). ).В условиях HFD у мышей PPAR +/+ ​​ наблюдалось значительное повышение экскреции альбумина с мочой через 16 недель, хотя существенных различий между четырьмя группами через 4 и 8 недель не наблюдалось (рис. 2). Увеличение экскреции альбумина с мочой через 16 недель было значительно подавлено у мышей PPAR +/- на HFD (рис. 2). Исследование почечных гистопатологических изменений с периодической кислотой-Шиффом (PAS) в четырех группах показало, что HFD индуцировала мезангиальное расширение у мышей PPAR +/+ ​​ (рис. 3, B и M).Экспрессия фибронектина была значительно увеличена как в клубочках, так и в интерстиции мышей PPAR +/+ ​​ на HFD (фиг. 3, F и N, J и O). Напротив, эти вызванные HFD гломерулярные и интерстициальные поражения были значительно ослаблены у мышей PPAR +/- (рис. 3, D и M, H и N и L и O). Как в PPARγ +/+ ​​, так и в PPARγ +/– на LFD гломерулярные и интерстициальные поражения не наблюдались (рис. 3, A, C, E, G, I и K).Кроме того, при HFD уровни экспрессии мРНК фибронектина, коллагена IV типа, активатора плазминогена-1 и MCP-1 были значительно повышены в коре почек мышей PPAR +/+ ​​, и эти изменения были значительно ослаблен у мышей PPAR +/- (таблица 2).

Рисунок 2.

Суточная экскреция альбумина с мочой в течение 16-недельного экспериментального периода в каждой группе мышей. Данные представляют собой средние значения ± стандартная ошибка среднего для шести-11 мышей в каждой группе.* P < 0,05 по сравнению с мышами PPAR +/+ ​​ на LFD; P < 0,05 по сравнению с мышами PPAR +/- на HFD.

Рисунок 3.

(от A до D) Репрезентативные микрофотографии окрашенных PAS срезов почек мышей в каждой группе. (E–H) Репрезентативные микрофотографии клубочков срезов почек, иммуноокрашенных на фибронектин. (I–L) Репрезентативные микрофотографии интерстиция срезов почек, иммуноокрашенных на фибронектин. (M) Количественный анализ мезангиальной области от 20 клубочков на мышь. Данные представляют собой средние значения ± стандартная ошибка среднего для 11 мышей в каждой группе. (N) Количественный анализ оценки фибронектина в 20 клубочках на мышь. Данные представляют собой средние значения ± стандартная ошибка среднего для 11 мышей в каждой группе. (O) Количественный анализ оценки фибронектина из 20 случайных полей на мышь. Данные представляют собой средние значения ± стандартная ошибка среднего для 11 мышей в каждой группе. * P < 0,05 по сравнению с мышами PPAR +/+ ​​ на LFD; P < 0,05 по сравнению с мышами PPAR +/- на HFD.Увеличение: ×400 от A до H; ×200 от I до L.

Таблица 2.

Уровни экспрессии мРНК в коре почек в конце 16-недельного экспериментального периода a

Накопление липидов в почках

Повышенное содержание триглицеридов в почках наблюдалось у мышей PPAR +/+ ​​ через 8 и 16 недель HFD, хотя через 4 недели HFD значительного увеличения не наблюдалось (рис. 4A). Кроме того, вызванное HFD увеличение содержания почечных триглицеридов на 8 и 16 неделе HFD было значительно снижено у мышей PPAR +/- (фиг. 4A).В течение экспериментального периода между четырьмя группами не наблюдалось существенных различий в содержании почечного холестерина (рис. 4В). Окрашивание Oil-Red O срезов почек в четырех группах показало, что HFD вызывает заметное накопление нейтральных липидов как в гломерулярном, так и в тубулоинтерстициальном поражении (рис. 5, B и F). Эти накопления были заметно снижены у мышей PPAR +/- (фиг. 5, D и H). Как для PPARγ +/+ ​​, так и для PPARγ +/– на LFD эти накопления нейтральных липидов в почках не наблюдались (рис. 5, A, C, E и G).

Рис. 4.

Содержание триглицеридов (А) и холестерина (В) в почках мышей каждой группы. Данные представляют собой средние значения ± стандартная ошибка среднего для пяти-11 мышей в каждой группе. * P < 0,05 по сравнению с мышами PPAR +/+ ​​ на LFD; P < 0,05 по сравнению с мышами PPAR +/- на HFD.

Рисунок 5.

(от A до H) Репрезентативные микрофотографии срезов почек, окрашенных Oil-Red O, в каждой группе мышей. Увеличение: ×200 от A до D; ×400 от E до H.

Метаболизм липидов в почках

Белок-1с, связывающий регуляторный элемент стерола (SREBP-1c), представляет собой транскрипционный фактор, который регулирует транскрипционную активность ферментов, участвующих в липогенезе, синтазы жирных кислот (FAS) и ацетил-КоА-карбоксилазы (ACC). 17,22 В почках всех четырех групп мы измеряли экспрессию мРНК SREBP-1c, FAS и ACC через 4 и 16 недель. Уровни экспрессии мРНК этих молекул были повышены в почках мышей PPAR +/+ ​​ на HFD в обе временные точки (таблицы 2 и 3).Однако эти изменения не наблюдались у мышей PPAR +/- (таблицы 2 и 3). Кроме того, при HFD содержание белка АСС увеличивалось в почках мышей PPAR +/+ ​​ через 16 недель, но не у мышей PPAR +/- (рис. 6, A и B). ).

Рисунок 6.

(A) Репрезентативные иммуноблоты фосфо-AMPKα(Thr172), AMPKα, фосфо-ACC(Ser79) и ACC в экстрактах белков из коры почек мышей в каждой группе. β-актин загружали в качестве внутреннего контроля.(B) Количественный анализ экспрессии белка ACC. (C) Количественный анализ фосфо-AMPKα(Thr172). (D) Количественный анализ фосфо-ACC (Ser79). Данные представляют собой средние значения ± стандартная ошибка среднего для пяти-восьми мышей в каждой группе. * P < 0,05 по сравнению с мышами PPAR +/+ ​​ на LFD; P < 0,05 по сравнению с мышами PPAR +/- на HFD.

Таблица 3.

Уровни экспрессии мРНК в корковом веществе почек через 4 недели a

Затем мы измерили уровни экспрессии мРНК молекул, участвующих в липолизе.Как через 4, так и через 16 недель мы не наблюдали каких-либо различий в уровнях экспрессии мРНК PPAR-α, ацил-КоА-оксидазы (АСО) и ацил-КоА-дегидрогеназы (MCAD) в почках между четырьмя группами (табл. 2 и 3). Однако как на 4-й, так и на 16-й неделе HFD наблюдалось значительное снижение экспрессии мРНК карнитинпальмитоилтрансферазы-1 (CPT-1) в почках мышей PPAR +/+ ​​, хотя этого не наблюдалось. обнаружен у мышей PPAR +/- (таблицы 2 и 3).

5′-АМФ-активируемая протеинкиназа (AMPK) фосфорилирует и инактивирует АСС, что приводит к снижению внутриклеточного уровня малонил-КоА, тем самым ослабляя ингибирование активности СРТ-1 и ускоряя липолиз. 23 Фосфорилирование как AMPKα(Thr172) (рис. 6, A и C), так и ACC(Ser79) (рис. 6, A и D) было значительно снижено в почках мышей PPAR +/+ ​​ на HFD в 16 недель. Напротив, эти HFD-индуцированные снижения фосфорилирования AMPKα(Thr172) (рис. 6, A и C) и ACC(Ser79) (рис. 6, A и D) не наблюдались в PPAR +/- мышей.

ОБСУЖДЕНИЕ

Здесь мы показываем, что HFD индуцирует изменение метаболизма липидов в почках из-за дисбаланса между липогенезом и липолизом в почках per se , а также системных метаболических нарушений и последующего накопления липидов в почках и повреждения почек. Кроме того, эти поражения почек при HFD уменьшаются у чувствительных к инсулину мышей PPAR +/- .

Недавно сообщалось, что HFD вызывает повреждение почек, хотя точные механизмы до конца не выяснены. 13,24 В нескольких сообщениях предполагается, что накопление липидов в почках, липотоксичность, связаны с развитием такого повреждения почек. 13 Интересно, что наши результаты показывают, что HFD вызывает системные метаболические нарушения, такие как резистентность к инсулину в течение 4 недель HFD и последующее накопление липидов в почках в течение 8 недель HFD и, наконец, повреждение почек на 16 неделе HFD.Кроме того, эти вызванные HFD поражения почек уменьшаются у чувствительных к инсулину мышей PPAR +/- . Эти результаты позволяют предположить, что липотоксичность в почках может быть одним из важных механизмов развития повреждения почек, связанного с метаболическим синдромом.

На сегодняшний день точные механизмы накопления липидов в почках полностью не определены. Однако появляется все больше доказательств того, что повышенный почечный липогенез играет роль в патогенезе почечной недостаточности. 11,13,25,26 Поэтому мы исследовали, повышает ли HFD уровни экспрессии почечной мРНК SREBP-1c, FAS и ACC, которые участвуют в липогенезе. Как и в предыдущих отчетах, уровни экспрессии мРНК 11,13,25,26 этих молекул были повышены в почках мышей PPAR +/+ ​​ в течение 4 недель HFD, тогда как этого не наблюдалось в почках. почки инсулиночувствительных мышей PPAR +/- . Таким образом, мы можем показать, что увеличение почечного липогенеза наблюдается с ранней стадии HFD, до накопления нейтральных липидов в почках.Эти наблюдения предоставляют дополнительные доказательства того, что ускоренный почечный липогенез способствует накоплению почечных липидов при резистентности к инсулину.

В дополнение к почечному липогенезу мы исследовали влияние HFD на почечный липолиз, чтобы определить его роль в развитии накопления липидов в почках. Наши результаты показали, что уровни экспрессии мРНК CPT-1, который является одним из ключевых ферментов, участвующих в липолизе, были значительно снижены в течение 4 недель HFD, но не у мышей PPAR +/- .Эти результаты позволяют предположить, что почечный липолиз снижается при резистентности к инсулину, что может способствовать накоплению липидов в почках. PPAR-α также регулирует липолиз в различных тканях. 27 Однако нам не удалось обнаружить существенных различий в уровнях почечной экспрессии мРНК PPAR-α среди четырех групп. Кроме того, мы не смогли обнаружить различий в почечной экспрессии мРНК ACO и MCAD, которые являются молекулами-мишенями транскрипции PPAR-α. Эти результаты предполагают, что HFD может не влиять на экспрессию мРНК PPAR-α или активность PPAR-α в этой мышиной модели метаболического синдрома.

В этом исследовании мы обнаружили снижение уровня почечной экспрессии мРНК CPT-1, хотя уровни ACO, MCAD и PPAR-α не изменились, у мышей PPAR +/+ ​​ на HFD. Поэтому мы сосредоточились на активности пути AMPK, чтобы исследовать это несоответствие, поскольку этот путь является ключевым регулятором внутриклеточного метаболизма липидов в других тканях 23 и поскольку активированная AMPK инактивирует ACC, что приводит к снижению малонил-КоА с последующим освобождение от ингибирования уровней экспрессии СРТ-1 и ускорение липолиза. 23 В условиях HFD фосфорилирование AMPKα(Thr172) и ACC(Ser79) было значительно снижено в почках PPAR +/+ ​​ мышей, но не в почках PPAR +/ − мышей. Эти результаты свидетельствуют о том, что снижение активности AMPKα в почках при HFD может повышать активность ACC и внутриклеточное содержание малонил-КоА, что приводит к снижению почечной экспрессии мРНК CPT-1. Эти результаты могут предоставить новые доказательства того, что снижение липолиза посредством , ингибирующего путь AMPK-CPT-1, но не PPAR-α, может способствовать накоплению липидов в почках при HFD.Кроме того, эти результаты свидетельствуют о том, что посттрансляционная активация ACC путем ингибирования активности AMPK при HFD может способствовать ускорению почечного липогенеза, а также увеличению почечной экспрессии ACC.

В этом исследовании мы показываем, что улучшение системных метаболических нарушений приводит к ослаблению вызванного HFD накопления липидов в почках и повреждения почек с улучшением метаболизма липидов в почках у мышей PPAR +/- . Ранее мы сообщали, что умеренное снижение активности PPAR-γ может снизить локальное накопление липидов в печени и скелетных мышцах у мышей PPAR +/- . 20 Эти результаты поднимают вопрос о том, может ли снижение активности PPAR-γ напрямую влиять на улучшение метаболизма липидов в почках у мышей PPAR +/- на HFD. Специфическое для печени нарушение PPAR-γ может ослаблять стеатогепатит за счет уменьшения накопления липидов у мышей с дефицитом лептина. 28 Кроме того, делеция PPAR-γ в жировых тканях мышей защищает от гипертрофии адипоцитов, вызванной HFD, которая подавляет ожирение и резистентность к инсулину. 29 Эти сообщения предполагают, что снижение активности PPAR-γ может ингибировать различные заболевания, связанные с локальным накоплением липидов в различных периферических тканях, включая почки. Однако наше исследование не дает достаточных доказательств, чтобы выяснить, напрямую ли дефицит PPAR-γ в почках регулирует метаболизм липидов в почках, а также в других периферических тканях. 28,29 Необходимы дальнейшие исследования для определения прямого влияния активности PPAR-γ на метаболизм липидов в почках.

Несколько исследователей сообщили, что агонисты PPAR-γ могут защищать от различных типов почечной недостаточности благодаря своему противовоспалительному и антифиброзному действию. 30–32 Напротив, наши результаты показали, что системное снижение экспрессии PPAR-γ может уменьшить повреждение почек, вызванное HFD. Поэтому мы предполагаем, что как агонисты PPAR-γ, так и недостаточность PPAR-γ в отсутствие лигандов могут защищать от повреждения почек, связанного с нарушениями метаболизма глюкозы и липидов, по крайней мере частично, за счет ослабления как системного, так и почечного метаболизма липидов.Кроме того, в нескольких сообщениях показано, что PPAR-γ рекрутирует другие комплексы корепрессоров транскрипции в отсутствие лиганда и что эти корепрессоры способны подавлять транскрипционную активность, опосредованную PPAR-γ. 33,34 Это может быть другим механизмом, посредством которого как связывание лиганда с PPAR-γ, так и дефицит PPAR-γ без лиганда могут способствовать защите почек.

Здесь мы представляем доказательства того, что HFD вызывает накопление липидов в почках и повреждение почек с усилением почечного липогенеза и снижением почечного липолиза, тогда как эти аномалии ослабляются у инсулиночувствительных мышей PPAR +/- .Эти результаты позволяют предположить, что улучшение дисбаланса между почечным липогенезом и липолизом приводит к уменьшению накопления липидов в почках и последующему ослаблению почечного повреждения при резистентности к инсулину. Таким образом, мы предполагаем, что ослабление липидного обмена в почках может служить новой терапевтической стратегией для предотвращения развития ХБП при метаболическом синдроме.

КРАТКИЕ МЕТОДЫ

Модели животных

PPAR +/- мышей получали, как описано ранее. 21 Шестинедельных мышей помещали в коробчатые клетки, поддерживали цикл 12-часовой свет/12-часовой темноты и кормили LFD (10% килокалорий из жира) или HFD (45% килокалорий из жира). ), полученный от Research Diets (Нью-Брансуик, Нью-Джерси) в течение 16 недель. В конце 16-недельного периода измеряли массу тела, АД и уровень глюкозы в крови. АД мышей в сознании измеряли в устойчивом состоянии с помощью программируемого сфигмоманометра с хвостовой манжетой (BP98-A; Softron, Токио, Япония). Мышей помещали в клетки для метаболического баланса для 24-часового сбора мочи для измерения концентрации альбумина.Мышей анестезировали и перфузировали, как описано ранее. 11 Правую почку заливали в парафин для окрашивания PAS и иммуногистохимии или замораживали для окрашивания Oil-Red O. Тотальную РНК и белок экстрагировали из оставшейся почечной коры левой почки. Исследовательский центр наук о жизни животных Сигаского университета медицинских наук одобрил все эксперименты.

Антитела

Анти-фосфоацетил-КоА-карбоксилаза (Ser79) была получена от Upstate Cell Signaling (Лейк-Плэсид, Нью-Йорк).Анти-фосфо-AMPKα(Thr172), анти-AMPKα(23A3) и анти-ACC были получены от Cell Signaling Technology (Beverly, MA).

Анализ крови и мочи

Холестерин или триглицериды измеряли с использованием набора CII для холестерина или набора L type TG H (Wako Chemicals, Richmond, VA). Инсулин плазмы определяли с помощью ELISA (Exocell, Philadelphia, PA). Лептин плазмы, MCP-1 и TNF-α анализировали с помощью набора для иммунологического анализа (R&D Systems, Minneapolis, MN). Адипонектин плазмы определяли с помощью набора для ELISA, специфичного для мышей (Linco Research, St.Чарльз, Миссури). Экскрецию альбумина с мочой измеряли с помощью специфичной для мышей сэндвич-системы ELISA (Albuwell; Exocell) и выражали как общее количество, выделяемое за 24 часа.

Экстракция белка и вестерн-блоттинг

Корковое вещество почек гомогенизировали в охлажденном льдом лизирующем буфере, содержащем 150 ммоль/л NaCl, 50 ммоль/л Трис-HCl (pH 8,0), 0,1% SDS, 1% Nonidet P-40 и смесь ингибиторов протеаз (Boehringer Mannheim). , Льюис, Великобритания). Эти образцы разделяли с помощью 10% SDS-PAGE и переносили на мембраны из поливинилиденфторида (Immobilon, Bedford, MA).Мембраны инкубировали с соответствующими антителами, промывали и инкубировали со вторичными антителами, связанными с пероксидазой хрена (Amersham, Buckinghamshire, UK). Блоты визуализировали с использованием системы детекции усовершенствованной хемилюминесценции (Perkin Elmer Life Science, Бостон, Массачусетс).

Экстракция РНК и количественная ПЦР в реальном времени

Суммарная РНК была выделена из коркового вещества почки на основе протокола TRIzol (Invitrogen Life Technologies, Карлсбад, Калифорния).кДНК синтезировали с использованием реагентов обратной транскрипции (Takara, Otsu, Japan). iQSYBR Green Supermix (Bio-Rad Laboratories, Hercules, CA) использовали для ПЦР в реальном времени (система обнаружения последовательностей ABI Prism TM 7500; Perkin-Elmer Applied Biosystems). Уровни экспрессии мРНК этих молекул количественно определяли с использованием метода стандартных кривых. Стандартные кривые были построены с использованием серийно разбавленного стандартного шаблона. Значение C t использовали для вычисления уровней экспрессии мРНК по стандартной кривой.Аналитические данные были скорректированы с уровнями экспрессии мРНК β-актина в качестве внутреннего контроля. Используемые праймеры описаны в таблице 4.

Таблица 4.

Последовательности праймеров для ПЦР в реальном времени

Экстракция и анализ липидов

Общий липид экстрагировали из коркового вещества почки по методу Блая и Дайера. 35 Содержание триглицеридов и холестерина определяли, как описано ранее.

Морфологический анализ

Фиксированные почки заливали в парафин, делали срезы (толщиной 3 мкм), а затем окрашивали реагентом PAS, как описано ранее. 36 От каждой мыши для морфометрического анализа использовали 20 клубочков, разрезанных на их сосудистых полюсах. Протяженность мезангиального матрикса (определяемого как мезангиальная область) определялась путем оценки PAS-положительной и свободной от ядер области в мезангии с использованием компьютерного анализатора цветных изображений (LUZEX F; Nikon, Токио, Япония). Иммуногистохимическое окрашивание проводили с фибронектин-специфическим поликлональным антимышиным антителом (A852/R5H; Biogenesis, Poole, UK). Для оценки иммунного окрашивания на фибронектин процент площади, окрашенной на фибронектин, оценивали следующим образом: 0, окрашивание отсутствует до 5%; 1,5 до 25%; 2, от 25 до 50%; 3, от 50 до 75%; и 4, >75%. 36 Исследователь, который был замаскирован для идентификации образца, провел анализ изображения. Замороженные срезы использовали для окрашивания Oil-Red O, как сообщалось ранее. 11

Тест на переносимость глюкозы и тест на переносимость инсулина

Для тестов на толерантность к глюкозе мышей не кормили в течение ночи в течение 14 часов с последующей внутрибрюшинной инъекцией глюкозы (1 г/кг массы тела). Глюкозу крови измеряли, используя хвостовую кровь, собранную через 0, 15, 30, 60 и 120 минут после инъекции. 37 Для тестов на толерантность к инсулину мышам вводили инъекцию человеческого обычного инсулина (Новолин Р; Ново Нордиск, Клейтон, Северная Каролина) в дозе 0,75 ЕД/кг массы тела внутрибрюшинно после 6-часового голодания, а уровень глюкозы в крови измеряли при 0 , 15, 30 и 60 мин. 37

Статистический анализ

Результаты выражены как среднее значение ± стандартная ошибка среднего. ANOVA с последующим тестом Шеффе использовали для определения значимости различий при множественных сравнениях. P < 0,05 считалось статистически значимым.

Благодарности

Мы очень признательны Макико Сера за прекрасную техническую помощь.

  • © 2007 Американское общество нефрологов

ССЫЛКИ

  1. Lakka HM, Laaksonen DE, Lakka TA, Niskanen LK, Kumpusalo E, Tuomilehto J, Salonen JT: Метаболический синдром и общая смертность от сердечно-сосудистых заболеваний у мужчин среднего возраста.ДЖАМА 288: 2709–2716, 2002

  2. Isomaa B, Almgren P, Tuomi T, Forsen B, Lahti K, Nissen M, Taskinen MR, Groop L: Сердечно-сосудистые заболевания и смертность, связанные с метаболическим синдромом. Diabetes Care 24: 683–689, 2001

  3. Chen J, Muntner P, Hamm LL, Jones DW, Batuman V, Fonseca V, Whelton PK, He J: Метаболический синдром и хроническое заболевание почек у взрослых в США. Ann Intern Med 140: 167–174, 2004

  4. Praga M: Ожирение: забытый виновник почечной недостаточности.Трансплантация нефролового набора 17: 1157–1159, 2002

  5. Abrass CK: Обзор: Ожирение — какое отношение оно имеет к заболеванию почек? J Am Soc Nephrol 15: 2768–2772, 2004

  6. Bagby SP: Метаболический синдром, вызванный ожирением, и почки: рецепт хронического заболевания почек? J Am Soc Nephrol 15: 2775–2791, 2004

  7. Wisse BE: Воспалительный синдром: роль цитокинов жировой ткани в нарушениях обмена веществ, связанных с ожирением.J Am Soc Nephrol 15 : 2792 –2800, 2004

  8. Эль-Атат Ф.А., Стас С.Н., МакФарлейн С.И., Соуэрс Д.Р. Взаимосвязь между гиперинсулинемией, артериальной гипертензией и прогрессирующим заболеванием почек. J Am Soc Nephrol 15: 2816–2827, 2004

  9. Gin H, Rigalleau V, Aparicio M: липиды, потребление белка и диабетическая нефропатия. Diabetes Metab 26 [Приложение 4]: 45–53, 2000

  10. Bonnet F, Cooper ME: Потенциальное влияние липидов на диабетическую нефропатию: выводы из экспериментальных данных и клинических исследований.Диабет Метаб 26: 254-264, 2000

  11. Sun L, Halaihel N, Zhang W, Rogers T, Levi M: Роль белка 1, связывающего регуляторный элемент стерола, в регуляции метаболизма липидов в почках и гломерулосклероза при сахарном диабете. J Biol Chem 277: 18919–18927, 2002

  12. Spencer MW, Muhlfeld AS, Segerer S, Hudkins KL, Kirk E, LeBoeuf RC, Alpers CE: Гипергликемия и гиперлипидемия действуют синергетически, вызывая заболевание почек у мышей BALB с дефицитом рецептора ЛПНП.Am J Nephrol 24: 20–31, 2004

  13. Jiang T, Wang Z, Proctor G, Moskowitz S, Liebman SE, Rogers T, Lucia MS, Li J, Levi M: Диетическое ожирение у мышей C57BL/6J вызывает повышенное накопление липидов в почках и гломерулосклероз через регуляторный элемент стерола -связывающий белок-1с-зависимый путь. J Biol Chem 280: 32317–32325, 2005

  14. Jump DB, Botolin D, Wang Y, Xu J, Christian B, Demeure O: Регуляция транскрипции генов печени жирными кислотами.Дж. Нутр 135: 2503–2506, 2005

  15. Jeukendrup AE: Регуляция жирового обмена в скелетных мышцах. Ann NY Acad Sci 967: 217–235, 2002

  16. Редди Дж.К., Рао М.С.: Липидный обмен и воспаление печени. II. Жировая болезнь печени и окисление жирных кислот. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol 290: G852 –G858, 2006

  17. Horton JD, Goldstein JL, Brown MS: SREBPs: активаторы полной программы синтеза холестерина и жирных кислот в печени.J Clin Invest 109 : 1125 –1131, 2002

  18. Kelley DE, Simoneau JA: Нарушение утилизации свободных жирных кислот скелетными мышцами при инсулиннезависимом сахарном диабете. J Clin Invest 94 : 2349 –2356, 1994

  19. Pan DA, Lillioja S, Kriketos AD, Milner MR, Baur LA, Bogardus C, Jenkins AB, Storlien LH: Уровни триглицеридов в скелетных мышцах обратно пропорциональны действию инсулина. Диабет 46 : 983–988, 1997

  20. Ямаути Т., Камон Дж., Ваки Х., Мураками К., Мотодзима К., Комеда К., Идэ Т., Кубота Н., Тераучи Ю., Тобе К., Мики Х., Цутида А., Аканума Ю., Нагай Р., Кимура С., Кадоваки Т.: Механизмы, с помощью которых как гетерозиготный дефицит гамма-рецептора, активируемого пролифератором пероксисом (PPARgamma), так и агонист PPARgamma улучшают резистентность к инсулину.J Biol Chem 276 : 41245 –41254, 2001

  21. Kubota N, Terauchi Y, Miki H, Tamemoto H, Yamauchi T, Komeda K, Satoh S, Nakano R, Ishii C, Sugiyama T, Eto K, Tsubamoto Y, Okuno A, Murakami K, Sekihara H, Hasegawa G, Naito M, Toyoshima Y, Tanaka S, Shiota K, Kitamura T, Fujita T, Ezaki O, Aizawa S, Kadowaki T, et al. : PPAR gamma mediates high-fat diet-induced adipocyte hypertrophy and insulin resistance. Mol Cell 4 : 597 –609, 1999

  22. Rawson RB: The SREBP pathway: Insights from Insigs and insects.Nat Rev Mol Cell Biol 4: 631–640, 2003

  23. Long YC, Zierath JR: AMP-активированная передача сигналов протеинкиназы в регуляции метаболизма. J Clin Invest 116 : 1776 –1783, 2006

  24. Wei P, Lane PH, Lane JT, Padanilam BJ, Sansom SC: Гломерулярные структурные и функциональные изменения в модели ранней стадии диабета 2 типа на мышах с высоким содержанием жиров. Диабетология 47: 1541–1549, 2004

  25. Wang Z, Jiang T, Li J, Proctor G, McManaman JL, Lucia S, Chua S, Levi M: Регуляция метаболизма липидов в почках, накопление липидов и гломерулосклероз у мышей FVBdb/db с диабетом 2 типа.Диабет 54 : 2328–2335, 2005

  26. Цзян Т., Либман С.Е., Люсия М.С., Ли Дж., Леви М.: Роль измененного метаболизма липидов в почках и белков, связывающих регуляторный элемент стерола, в патогенезе возрастной болезни почек. Kidney Int 68: 2608–2620, 2005

  27. Лефевр П., Чинетти Г., Фручарт Дж. К., Стаэлс Б.: Определение роли PPAR-альфа в энергетическом метаболизме и сосудистом гомеостазе.J Clin Invest 116: 571–580, 2006

  28. Matsusue K, Haluzik M, Lambert G, Yim SH, Gavrilova O, Ward JM, Brewer B Jr, Reitman ML, Gonzalez FJ: Печень-специфическое нарушение PPARgamma у мышей с дефицитом лептина улучшает жировую печень, но усугубляет диабетические фенотипы. J Clin Invest 111: 737–747, 2003

  29. Jones JR, Barrick C, Kim KA, Lindner J, Blondeau B, Fujimoto Y, Shiota M, Kesterson RA, Kahn BB, Magnuson MA: Делеция PPARgamma в жировых тканях мышей защищает от ожирения, вызванного диетой с высоким содержанием жиров, и инсулина сопротивление.Proc Natl Acad Sci USA 102: 6207–6212, 2005

  30. Isshiki K, Haneda M, Koya D, Maeda S, Sugimoto T, Kikkawa R: Соединения тиазолидиндиона улучшают гломерулярную дисфункцию независимо от их сенсибилизирующего к инсулину действия у крыс с диабетом. Диабет 49: 1022–1032, 2000

  31. Guo B, Koya D, Isono M, Sugimoto T, Kashiwagi A, Haneda M: лиганды гамма-рецепторов, активируемых пролифератором пероксисом, ингибируют TGF-бета-1-индуцированную экспрессию фибронектина в гломерулярных мезангиальных клетках.Диабет 53 : 200–208, 2004

  32. Сарафидис П.А., Бакрис Г.Л.: Защита почек тиазолидиндионами: оценка от скамьи до постели. Kidney Int 70: 1223–1233, 2006

  33. Yu C, Markan K, Temple KA, Deplewski D, Brady MJ, Cohen RN: корепрессоры ядерных рецепторов NCoR и SMRT снижают транскрипционную активность гамма-рецептора, активируемого пролифератором пероксисом, и подавляют адипогенез 3T3–L1.J Biol Chem 280: 13600–13605, 2005

  34. Коэн Р.Н.: Корепрессоры ядерных рецепторов и PPARgamma. Nucl Рецепт Сигнал 4: e003, 2006

  35. Bligh EG, Dyer WJ: Экспресс-метод экстракции и очистки общих липидов. Can J Biochem Physiol 37: 911–917, 1959

  36. Koya D, Haneda M, Nakagawa H, Isshiki K, Sato H, Maeda S, Sugimoto T, Yasuda H, Kashiwagi A, Ways DK, King GL, Kikkawa R: Улучшение ускоренной диабетической мезангиальной экспансии путем лечения PKC бета ингибитор у мышей db/db с диабетом, модели диабета 2 типа на грызунах.FASEB J 14: 439–447, 2000

  37. Chin M, Isono M, Isshiki K, Araki S, Sugimoto T, Guo B, Sato H, Haneda M, Kashiwagi A, Koya D: Эстроген и ралоксифен, селективный модулятор эстрогеновых рецепторов, уменьшают повреждение почек у мышей db/db . Ам Дж. Патол 166: 1629–1636, 2005

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.