Exprimarea receptorului hormonului de creștere uman (ghr) la obezitate i

subiecte

abstract

Obiective:

Persoanele cu deficit de hormon de creștere (GH) au obezitate crescută, pe care terapia GH o poate reduce efectiv din cauza efectelor lipolitice ale GH. Cu toate acestea, tratamentele GH similare pentru persoanele cu obezitate idiopatică (care nu sunt asociate cu endocrinopatie/sindrom de endocrinopatie) au avut un succes redus. Am emis ipoteza că această formă de obezitate ar putea fi asociată cu rezistența GH la nivelul adipocitelor din cauza expresiei scăzute a receptorului GH (GHR).

Subiecte și metode:

Am examinat expresia GHR în țesutul adipos omental și subcutanat într-o cohortă de 55 de femei care au variat de la slabă la obeză în funcție de diferiți parametri de obezitate. Nivelurile de ARNm ale GHR total și ale formei GHR 1-279 trunchiate dominante-negative (trGHR) au fost examinate prin transcriptază inversă cantitativă-PCR. Au fost analizate asociațiile dintre obezitate și scorurile GHR și raporturile trGHR/GHR.

Rezultate:

Expresia totală a ARNm a GHR a fost de 2-3 ori mai mică atât în țesutul adipos omental, cât și în cel subcutanat, comparativ cu femeile obeze slabe (P ± 0,05-0,001). Indivizii slabi au exprimat niveluri mai ridicate de mRNA GHR în grăsimea omentală comparativ cu subcutanat (P P 0,01); Această diferență specifică depozitului s-a pierdut la femeile obeze. Nivelurile de mRNA GHR ale obezității Omentale și subcutanate au arătat corelații negative semnificative cu un spectru de indicatori ai obezității, în timp ce în grăsimea subcutanată a apărut un raport semnificativ mai mare de trGHR/GHR odată cu creșterea obezității (P = 0,05).

Concluzie:

Aceste rezultate susțin ipoteza noastră că obezitatea are niveluri mai scăzute de expresie a GHR la obezi și sugerează o posibilă explicație de ce suplimentarea cu GH nu este un tratament eficient pentru cei cu obezitate idiopatică.

introducere

GHR este un membru al familiei de receptori de citokine; Expresia sa în diferite țesuturi este influențată de hormoni, starea nutrițională și procesele de dezvoltare. Există un total de 14 variante de mRNA GHR cu diferite regiuni 5 'netraduse, care codifică toate pentru aceeași proteină. 7, 14 Aceste variante au profiluri de expresie specifice dezvoltării și țesuturilor: V1, V4, V7 și V8 sunt specifice ficatului postnatal, în timp ce celelalte sunt exprimate omniprezent. 13, 14 Expresia totală a GHR este semnificativ crescută în timpul diferențierii preadipocite la șoareci și oameni. 7, 15

Există, de asemenea, două forme trunchiate ale proteinei GHR (trGHR 1-277 și trGHR 1-279) cărora le lipsește o mare parte din domeniul citoplasmatic datorită îmbinării alternative normale a genei GHR. 16 Nivelurile lor de expresie sunt specifice țesuturilor, trGHR 1−279 fiind forma majoră în toate țesuturile umane și liniile celulare studiate, inclusiv grăsimea. 4, 16 proteine TrGHR interferează după dimerizarea receptorului într-o manieră dominant-negativă cu semnalul receptorului normal pe toată lungimea. Astfel, sensibilitatea la GH afectată la obezitate poate fi atribuită fie expresiei scăzute a GHR în adipocite, fie expresiei crescute a formei trunchiate comparativ cu receptorul de lungime completă.

Pentru a testa aceste posibilități, am examinat nivelul GHR total și raporturile mRNA trGHR 1-279/GHR în depozitele de lipide omentale și subcutanate într-o cohortă de 55 de femei al căror indice de masă corporală (IMC) a fost slab până când obezitatea a apărut. Am investigat corelațiile unui spectru de parametri ai obezității cu expresia GHR de grăsime și am comparat valorile GHR omentale și subcutanate și raporturile trGHR/GHR la indivizii slabi și obezi. Rezultatele ne susțin ipoteza că expresia țesutului adipos al GHR scade odată cu creșterea obezității.

Subiecte și metode

subiecte

Măsurători ale grăsimii corporale

Femeile au fost examinate pentru IMC (kg m -2) și obezitate la Centrul Medical al Universității Laval. Masa totală de grăsime corporală, masa slabă, masa de grăsime a trunchiului și procentul de grăsime corporală totală au fost determinate de absorptiometria cu raze X cu energie dublă utilizând un densitometru Hologic QDR-2000 și software-ul cu matrice extinsă V5.73A (Hologic Inc., SUA). Bedford, MA, SUA). Tomografiile computerizate (CT) au fost efectuate la nivel vertebral L2 - L3 și L4 - L5 pentru a determina secțiunile transversale ale grăsimii abdominale (scaner CT GE Light Speed 1.1, GE Medical Systems, Milwaukee, WI, SUA). Grăsimea totală subcutanată și grăsimea omentală au fost cuantificate așa cum s-a descris anterior. 17, 18 Toate măsurătorile au fost luate dimineața sau în câteva zile înainte sau după operație.

Măsurători biochimice

Sângele a fost extras în dimineața intervenției chirurgicale, după o perioadă de 12 ore de post, pentru a caracteriza subiecții pe o gamă largă de parametri biochimici, inclusiv colesterolul total, lipoproteinele scăzute (LDL)/colesterolul lipoproteinelor ridicate (HDL), trigliceridele, insulinemia. Glicemie, rezistență la insulină (evaluarea modelului homeostatic - indicele de rezistență la insulină), leptină, adiponectină, rezistină și interleukină-6 așa cum s-a descris anterior. 17, 18

Țesut adipos

În timpul operației, au fost prelevate perechi de probe de țesut gras de la locul inciziei chirurgicale în abdomenul inferior (subcutanat) și în zona distală a omentului superior (omental). 17 adipocite au fost izolate prin digestia colagenazei. Diametrul mediu al adipocitelor, volumul, suprafața și activitatea lipoproteinei lipazei au fost măsurate așa cum s-a descris anterior. 17, 18 Probele de țesut rămase au fost congelate în azot lichid și depozitate la -80 ° C până când au fost extrase pentru ARNm. 19

cuantificarea ARNm

Nivelurile totale de mRNA de GHR și trGHR au fost analizate printr-o metodă PCR cantitativă de transcriptază inversă descrisă anterior, 19, 20, cu următoarele condiții: 95 ° C/10 s, 59-62 ° C/10 s, 72 ° C/12 s și 76 ° C/5 s repetat de 50 de ori. Următorii primeri au fost folosiți pentru GHR total (5'-ATTCACCAAGTGCCGTTCACCT-3 '(sens); 5'-TAATCAGGGCATTCTTTCCATTCT-3' (antisens)) și trGHR 1-279 (5'-ATAAGGAATATGAAGTGAGTGG-3 '(sens). ATCTTTGGAACTGGAACTTTGCT-3 '(antisens)). Cantitatea de gene țintă a fost calculată utilizând o metodă comparativă Ct. Eficiența amplificării a fost validată și normalizată la patru gene de menaj: hipoxantină fosforibosiltransferază 1, subunitate (o) a ATP sintază, glucoză-6-fosfat dehidrogenază (G6PD) și 18S. G6PD a fost ales pentru analiza finală, deoarece a fost cel mai puțin afectat de creșterea obezității. G6PD a fost amplificat utilizând primerii 5'-CAGCGCCTCAACAGCCACAT-3 '(sens) și 5'-AGGCTTCTCCACGATGATGC-3' (antisens). 21

analize statistice

În primul rând, întreaga cohortă a fost examinată pentru asocieri între nivelurile de ARNm și diverși parametri de obezitate. Variabile distribuite în mod normal în conformitate cu testul Shapiro-Wilks (P

Comploturi de corelații ale masei totale de grăsime corporală cu expresia GHR a țesutului adipos: corelații între masa totală de grăsime corporală și ( A ) mARN-ul GHR omental, ( ) mRNA subcutanat GHR și ( c ) raporturile omentale (OM) -trGHR/GHR și raporturile subcutanate (SC) -trGHR/GHR. N = 51.

Corelări între aria de grăsime viscerală și expresia GHR în țesutul adipos: corelații între zona de grăsime viscerală (scanare CT L2 - L3) și ( A ) ARNm omental GHR, ( ) ARNm subcutanat GHR și ( c ) Raporturile trGHR/GHR Omental (OM) și subcutanat (SC) trGHR/GHR. Rezultate similare au fost obținute cu scanarea CT a datelor L4-L5. N = 50.

Scatterplots de corelații ale mărimii celulelor adipocite cu expresia GHR în țesutul adipos: corelații între ( A ) dimensiunea (diametrul) celulei adipocite omentale și mARN-ul GHR omental, ( ) dimensiunea celulelor subcutanate și ARNm subcutanat GHR și ( c ) Dimensiunea celulei adipocitelor și rapoartele trGHR/GHR omentale (OM) și subcutanate (SC) trGHR/GHR. N = 48-51.

Pentru a testa posibilitatea unei insensibilități GH induse de receptor dominant-negativ la obezitate, am examinat, de asemenea, relația dintre obezitate și parametrii biochimici cu raporturile de expresie ale trGHR/GHR. În depozitele subcutanate, raporturile trGHR/GHR au arătat corelații pozitive care au fost semnificative pentru fiecare indicator de obezitate examinat, cu excepția activității lipoprotein lipazei (P.

0,05-0,01; Figurile 1, 2, 3, Tabelul 2). Raporturile omental trGHR/GHR au arătat o corelație constant pozitivă, dar nu semnificativă. Raporturile trGHR/GHR nu s-au corelat semnificativ cu niciunul dintre parametrii biochimici (Tabelul 2c).

Diferențe specifice depozitului în expresia mRNA GHR la subiecții supraponderali și obezi

Pentru a determina de la ce nivel de obezitate diferențele interdepot în expresia GHR și în raportul trGHR/GHR au devenit semnificative, am împărțit cohorta în grupuri de persoane slabe, supraponderale și obeze pe baza criteriilor IMC relevante clinic (Tabelul 3, Figura 4). Vârsta medie, tensiunea arterială, glucoza, colesterolul total sau nivelurile de colesterol lipoproteic cu densitate scăzută a grupelor supraponderale și obeze nu au diferit semnificativ de controlul slab. În plus, nu au existat diferențe semnificative între grupuri pe baza stării individuale a menopauzei, a stabilității în greutate sau a consumului de droguri. Cu toate acestea, după cum era de așteptat, IMC, masa de grăsime corporală, procentul de grăsime corporală, evaluarea modelului homeostatic indicele de rezistență la insulină, insulina, trigliceridele și valorile leptinei au arătat diferențe semnificative atât în grupul supraponderal cât și în cel obez comparativ cu grupul slab (P 0.05-0.001) ). Nivelul colesterolului HDL, rezistinei și adiponectinei a fost diferit semnificativ doar la pacienții obezi (P P 0, 05).

Expresia medie a mRNA GHR la diferite depozite de subiecți cu diferite grade de obezitate, așa cum este definit de IMC. Grupurile de obezitate sunt definite după cum urmează: Lean = 18MIBMI * P

Nivelurile totale de mRNA GHR au fost comparate cu grăsimea subcutanată atât de la nivelul slabului (P.

0, 01), precum și din grupul supraponderal (P.

0,001) semnificativ mai mare; În schimb, persoanele obeze nu au prezentat diferențe semnificative între interdepot (Figura 4). Raporturile TrGHR/GHR au fost în subcutanat vs. țesutul omental al grupului supraponderal și obez semnificativ mai mare (P P 0, 05-0, 001).

discuţie

Pentru a înțelege motivele ineficienței relative a GH la această populație obeză, am întrebat dacă obezitatea este asociată cu modificarea expresiei GHR în țesuturile adipoase. De fapt, în studiul de față într-o cohortă de femei, am constatat că nivelurile de mRNA de grăsime GHR atât în depozitul de grăsimi, cât și în depozitul de grăsime subcutanat sunt de 2-3 ori mai mici și prezintă corelații negative semnificative cu o serie de parametri de obezitate. În schimb, am observat corelații pozitive semnificative între raporturile subcutanate trGHR/GHR și obezitate. În cele din urmă, raportăm că, în timp ce indivizii slabi exprimă niveluri mai ridicate de GHR Omental în comparație cu grăsimea subcutanată, această diferență specifică depozitului se pierde la indivizii obezi.

Indicatori ai sensibilității la GH în obezitate

Relația dintre obezitate și expresia GHR

Datorită naturii transversale a acestui studiu, nu putem determina cauza și efectul relației dintre expresia GHR și obezitate. În timp ce niciun studiu la om nu a investigat efectele pierderii în greutate asupra nivelurilor de GHR, două studii de microarray pe țesutul adipos alb de șoareci au raportat o reglare în sus a mRNA GHR după pierderea de grăsime indusă de dietă. 29, 30 Modificările exprimării GHR raportate în studiul nostru sunt probabil o consecință a obezității.

Mai multe mecanisme ar putea explica expresia semnificativ mai scăzută a GHR în țesutul adipos. S-a raportat că GH reglează pozitiv expresia GHR în multe celule țintă, inclusiv adipocite; 6, 31 Scăderea GH în ser cu obezitate 12 ar putea modula transcripția genei GHR în adipocite. Dacă da, totuși, ne-am aștepta ca înlocuirile GH să îmbunătățească nivelul GHR. Din păcate, singurele studii clinice care investighează această posibilitate s-au limitat la tratamentul cu GH la adulții cu deficit de GH sau sindromul Prader-Willi, care au produs rezultate contradictorii. 11, 27 O altă explicație este că suprimarea GHR este o consecință patologică a obezității. Odată cu creșterea obezității, țesutul adipos prezintă o hipertrofie și o activitate adipocitară marcat anormale, inclusiv o producție crescută de citokine proinflamatorii (de exemplu interleukina-6, interleukina-1β și factor de necroză tumorală-α), acizi grași și cortizol intracelular care modifică expresia GHR. 33, 34, 35, 36, 37

Diferențe în expresia GHR între depozitele de grăsime omentale și subcutanate

Am descoperit în prezentul studiu că indivizii slabi aveau niveluri semnificativ mai ridicate de mRNA GHR în omental vs. exprimă țesutul adipos subcutanat. Au fost documentate multe diferențe în activitățile metabolice ale celor două depozite, inclusiv sensibilitatea adipocitelor la alte semnale lipolitice decât GH, cum ar fi catecolaminele. Creșterea sensibilității la catecolamină viscerală slabă a fost atribuită expresiei crescute a pro-lipoliticului & bgr; receptori adrenergici în depozitele omentale și expresia superioară a antilipolitic & agr; 2 -receptori adrenergici urmăriți înapoi în grăsimea subcutanată. Interesant este că administrarea de GH la persoanele cu deficit de GH îmbunătățește reactivitatea viscerală a catecolaminei prin reglarea în sus a receptorilor β-adrenergici. Luate împreună, aceste date sugerează un mecanism prin care GH poate afecta în mod normal lipoliza mai rapidă în țesuturile omentale sau subcutanate. 8, 9, 11

În plus, am constatat că relația negativă dintre obezitate și expresia totală a GHR este mai puternică în țesuturile omentale și subcutanate. Acest lucru se poate datora diferențelor în micromediul imediat al acestor țesuturi în timpul obezității. 35, 37, 38, 40 În schimb, raporturile trGHR/GHR prezintă asocieri pozitive semnificative cu obezitatea numai în depozitele subcutanate, ceea ce sugerează că efectele dominant-negative pot influența transmiterea semnalului GH în acest depozit.

Relația dintre expresia GHR și nivelurile HDL

Am găsit o relație pozitivă semnificativă între expresia GHR a colesterolului HDL și a țesutului adipos, indiferent de IMC. Majoritatea studiilor cu pacienți cu deficit de GH au constatat îmbunătățiri semnificative ale nivelurilor HDL după înlocuirea GH. 41, 42, 43 Deși efectele pozitive sunt de obicei legate de îmbunătățirile induse de GH în obezitate și lipidele din sânge, o corelație pozitivă între nivelurile bazale de GH și HDL a fost găsită în două studii pe subiecți de sex feminin care nu au prezentat nicio tulburare legată de GH -Colesterolul a constatat că este independent de IMC, IGF-I sau insulină. Prin urmare, datele în prezent susțin în general conceptul că semnalizarea GH poate afecta nivelul colesterolului HDL, deși mecanismul rămâne necunoscut. 44, 45

Concluzii

Trei puncte ar trebui abordate în cercetările viitoare. În primul rând, bărbații ar trebui, de asemenea, să fie examinați, deoarece este posibil să existe diferențe de gen. În al doilea rând, analizele GHR ale diferitelor subpopulații de celule grase ar trebui incluse pentru a investiga diferențele interdepot. În al treilea rând, analizele mRNA GHR ar trebui să fie paralelizate prin teste de proteine. Limitările actuale se datorează probelor mici de țesut disponibile la operație, cantității mici de proteină GHR din țesuturile umane și potenței scăzute a anticorpilor umani GHR disponibili, care necesită o etapă de imunoprecipitare înainte de Western blot și, prin urmare, una mare Necesită cantitate de țesut. 46

În concluzie, terapia GH pentru obezitatea idiopatică a fost în general dezamăgitoare. 12 Rezultatele prezentului studiu sugerează un motiv: o expresie mult mai scăzută a GHR în depozitele de grăsime adipoasă. Prin urmare, este posibil ca tratamentul GH să rămână ineficient la persoanele obeze, cu excepția cazului în care este asociat cu tratamente care pot îmbunătăți răspunsul GH specific obezității. Acum va fi important să se identifice mecanismele implicate în reglarea principalilor promotori ai omniprezentului GHR, precum și procesul alternativ de îmbinare în țesuturile adipoase.