Expresia receptora ľudského rastového hormónu (ghr) v obezite, t.j.

predmetov

abstraktné

Ciele:

Ľudia s nedostatkom rastového hormónu (GH) majú zvýšenú obezitu, ktorú môže terapia GH účinne znížiť vďaka lipolytickým účinkom GH. Podobné liečby GH u osôb s idiopatickou obezitou (ktoré nie sú spojené s endokrinopatiou/syndrómom endokrinopatie) však mali malý úspech. Predpokladali sme, že táto forma obezity môže byť spojená s rezistenciou na GH na úrovni adipocytov v dôsledku zníženej expresie GH receptora (GHR).

Predmety a metódy:

Skúmali sme expresiu GHR v omentálnom a podkožnom tukovom tkanive u kohorty 55 žien, ktoré sa pohybovali od chudej po obéznu podľa rôznych parametrov obezity. Hladiny mRNA celkového GHR a dominantne negatívne skrátenej formy GHR 1-279 (trGHR) sa skúmali kvantitatívnou reverznou transkriptázovou PCR. Analyzovali sa asociácie medzi obezitou a skóre GHR a pomermi trGHR/GHR.

Výsledky:

Celková expresia mRNA GHR bola 2–3-krát nižšia v omentálnom aj subkutánnom tukovom tkanive v porovnaní s chudými obéznymi ženami (P 0,05–0,001). Štíhle osoby vyjadrili vyššie hladiny GHR mRNA v omentálnom tuku v porovnaní so subkutánnym podaním (P P 0,01); Tento rozdiel špecifický pre sklad sa stratil u obéznych žien. Úrovne mHRNA orálnej a podkožnej obezity GHR vykazovali signifikantné negatívne korelácie so spektrom ukazovateľov obezity, zatiaľ čo v podkožnom tuku sa významne vyšší pomer trGHR/GHR vyskytoval so zvyšujúcou sa obezitou (P = 0,05).

Záver:

Tieto výsledky podporujú našu hypotézu, že obezita má nižšie hladiny expresie GHR u obéznych, a naznačujú možné vysvetlenie, prečo suplementácia GH nie je účinnou liečbou u osôb s idiopatickou obezitou.

úvod

GHR je členom rodiny cytokínových receptorov; Jeho expresiu v rôznych tkanivách ovplyvňujú hormóny, stav výživy a vývojové procesy. Existuje celkom 14 variantov mRNA GHR s rôznymi 5 'nepreloženými oblasťami, ktoré všetky kódujú rovnaký proteín. 7, 14 Tieto varianty majú vývojové a tkanivovo špecifické profily expresie: VI, V4, V7 a V8 sú špecifické pre postnatálnu pečeň, zatiaľ čo ostatné sú všadeprítomne exprimované. 13, 14 Celková expresia GHR je výrazne zvýšená počas diferenciácie preadipocytov u myší a ľudí. 7, 15

Existujú tiež dve skrátené formy proteínu GHR (trGHR 1-277 a trGHR 1-279), ktorým chýba veľká časť cytoplazmatickej domény kvôli normálnemu alternatívnemu zostrihu génu GHR. 16 Ich hladiny expresie sú tkanivovo špecifické, pričom trGHR 1-279 je hlavnou formou vo všetkých študovaných ľudských tkanivách a bunkových líniách vrátane tuku. 4, 16 proteínov TrGHR interferuje dominantne negatívnym spôsobom s normálnym signálom receptora v plnej dĺžke po dimerizácii receptora. Zníženú citlivosť GH pri obezite teda možno pripísať buď zníženej expresii GHR v adipocytoch, alebo zvýšenej expresii skrátenej formy v porovnaní s receptorom s plnou dĺžkou.

Na testovanie týchto možností sme skúmali hladinu celkového GHR a pomery mRNA trGHR 1–279/GHR v depozitoch pre omentálne a podkožné lipidy v skupine 55 žien, ktorých index telesnej hmotnosti (BMI) bol nízky až obézni sa pohybovali. Skúmali sme korelácie spektra parametrov obezity s expresiou GHR v tukoch a porovnali sme omentálne a subkutánne hodnoty GHR a pomery trGHR/GHR u chudých a obéznych jedincov. Výsledky podporujú našu hypotézu, že expresia GHR v tukovom tkanive klesá so zvyšujúcou sa obezitou.

Predmety a metódy

predmetov

Merania telesného tuku

Ženy boli vyšetrené na BMI (kg m −2) a obezitu v lekárskom centre Laval University. Celková telesná tuková hmota, chudá hmota, kmeňová tuková hmota a percento celkového telesného tuku sa stanovili röntgenovou absorpciometriou s dvojitou energiou s použitím denzitometra Hologic QDR-2000 a pokročilého softvéru pre celotelové pole V5.73A (Hologic Inc., USA). Bedford, MA, USA). Skenovanie počítačovou tomografiou (CT) sa uskutočnilo na vertebrálnej úrovni L2 - L3 a L4 - L5 na stanovenie prierezových plôch brušného tuku (CT skener GE Light Speed ​​1.1, GE Medical Systems, Milwaukee, WI, USA). Celkový podkožný tuk a omentálny tuk sa kvantifikovali, ako už bolo opísané. 17, 18 Všetky merania sa uskutočňovali ráno alebo v priebehu niekoľkých dní pred alebo po operácii.

Biochemické merania

Ráno po chirurgickom zákroku sa odobrala krv po 12-hodinovom pôste, aby sa charakterizovali subjekty na základe radu biochemických parametrov vrátane celkového cholesterolu, nízkeho lipoproteínu (LDL)/vysokého lipoproteínového (HDL) cholesterolu, triglyceridov, inzulinémie. Glykémia, inzulínová rezistencia (hodnotenie homeostatického modelu - index inzulínovej rezistencie), leptín, adiponektín, rezistín a interleukín-6, ako už bolo opísané. 17, 18

Tukové tkanivo

Počas operácie boli odobraté páry vzoriek tukového tkaniva z miesta chirurgického rezu v podbrušku (subkutánne) a v distálnej oblasti horného omentu (omental). 17 adipocytov sa izolovalo štiepením kolagenázou. Stredný priemer, objem, povrchová plocha a aktivita lipoproteínovej lipázy adipocytov sa merali, ako už bolo opísané. 17, 18 Zvyšné vzorky tkaniva boli zmrazené v kvapalnom dusíku a skladované pri -80 ° C, kým neboli extrahované pre mRNA. 19

Kvantifikácia mRNA

Hladiny mRNA celkového GHR a trGHR sa analyzovali kvantitatívnou metódou PCR s reverznou transkriptázou, ako už bolo opísané, 19, 20, za nasledujúcich podmienok: 95 ° C/10 s, 59-62 ° C/10 s, 72 ° C/12 s a 76 ° C/5 s opakovaných 50-krát. Nasledujúce priméry sa použili pre celkový GHR (5'-ATTCACCAAGTGCCGTTCACCT-3 '(zmysel); 5'-TAATCAGGGCATTCTTTCCATTCT-3' (antisense)) a trGHR 1-279 (5'-ATAAGGAATATGAAGTGAGTGG-3 '(zmysel). ATCTTTGGAACTGGAACTTTGCT-3 '(antisense)). Množstvo cieľového génu bolo vypočítané pomocou komparatívnej metódy Ct. Účinnosť amplifikácie sa overila a normalizovala na štyri prevádzkové gény: hypoxantínfosforibozyltransferáza 1, podjednotka (o) ATP syntázy, glukóza-6-fosfát dehydrogenáza (G6PD) a 18S. G6PD bol vybraný pre konečnú analýzu, pretože bol najmenej ovplyvnený zvyšujúcou sa obezitou. G6PD sa amplifikoval s použitím primerov 5'-CAGCGCCTCAACAGCCACAT-3 '(sense) a 5'-AGGCTTCTCCACGATGATGC-3' (antisense). 21. deň

Štatistická analýza

Najskôr bola celá skupina vyšetrená na asociácie medzi hladinami mRNA a rôznymi parametrami obezity. Premenné normálne distribuované podľa Shapiro-Wilksovho testu (P

Bodové grafy korelácií s hmotnosťou celkového telesného tuku s expresiou GHR v tukovom tkanive: Korelácie medzi hmotnosťou celkového telesného tuku a ( a ) omentálna GHR mRNA, ( ) subkutánna mRNA GHR a ( c ) pomery omentálnej (OM) -trGHR/GHR a subkutánnej (SC) -trGHR/GHR. N = 51.

Bodové grafy korelácie oblasti viscerálneho tuku s expresiou GHR v tukovom tkanive: Korelácie medzi oblasťou viscerálneho tuku (CT sken L2 - L3) a ( a ) omentálna GHR mRNA, ( ) subkutánna mRNA GHR a ( c ) Pomery omentálnych (OM) trGHR/GHR a subkutánnych (SC) trGHR/GHR. Podobné výsledky sa získali s CT snímaním údajov L4-L5. N = 50.

Rozptyly korelácií veľkosti buniek adipocytov s expresiou GHR v tukovom tkanive: Korelácie medzi ( a ) veľkosť (priemer) omentálnych adipocytových buniek a omentálna GHR mRNA, ( ) veľkosť subkutánnych buniek a subkutánna GHR mRNA a ( c ) Veľkosť buniek adipocytov a pomery omentálnych (OM) trGHR/GHR a subkutánnych (SC) trGHR/GHR. N = 48-51.

Za účelom testovania možnosti dominantne negatívnej receptorom indukovanej necitlivosti GH pri obezite sme tiež skúmali vzťah medzi obezitou a biochemickými parametrami s pomermi expresie trGHR/GHR. V subkutánnych depotoch ukazovali pomery trGHR/GHR pozitívne korelácie, ktoré boli významné pre každý skúmaný indikátor obezity s výnimkou aktivity lipoproteínovej lipázy (P.

0,05-0,01; Obrázky 1, 2, 3, tabuľka 2). Pomery omentálnych trGHR/GHR vykazovali trvalo pozitívnu, ale nie významnú koreláciu. Pomery trGHR/GHR nekorelovali významne s žiadnym z biochemických parametrov (tabuľka 2c).

Depotne špecifické rozdiely v expresii mRNA GHR u jedincov s nadváhou a obezitou

Aby sme určili, od ktorej úrovne obezity sa medzidepotové rozdiely vo expresii GHR a v pomere trGHR/GHR stali významné, rozdelili sme kohortu do skupín štíhlych ľudí, ľudí s nadváhou a obezitou na základe klinicky relevantných kritérií BMI (tabuľka 3, obrázok 4). Priemerný vek, krvný tlak, glukóza, celkový cholesterol alebo lipoproteínové hladiny cholesterolu s nízkou hustotou skupín s nadváhou a obezitou sa významne nelíšili od kontroly štíhlosti. Okrem toho medzi skupinami neboli žiadne významné rozdiely na základe individuálneho menopauzálneho stavu, stability hmotnosti alebo užívania drog. Ako sa však očakávalo, hodnoty BMI, hmotnosti telesného tuku, percenta telesného tuku, hodnotenie indexu inzulínovej rezistencie homeostatickým modelom, hodnoty inzulínu, triglyceridov a leptínu preukázali významné rozdiely v skupine s nadváhou aj v skupine s obezitou v porovnaní so štíhlou skupinou (P .05 0,05–0,001) ). Hladiny HDL cholesterolu, rezistínu a adiponektínu sa signifikantne líšili iba u obéznych pacientov (P P 0, 05).

Priemerná expresia mRNA GHR v rôznych zásobách subjektov s rôznymi stupňami obezity, ako je definované v BMI. Skupiny obezity sú definované takto: Štíhla = 18MIBMI * P

Celkové hladiny mRNA GHR sa porovnali s podkožným tukom z chudého (P.

0, 01) ako aj zo skupiny s nadváhou (P.

0,001) výrazne vyššia; Naproti tomu obézni ľudia nevykazovali žiadne významné medzipodnikové rozdiely (obrázok 4). Pomery TrGHR/GHR boli významne vyššie v podkožnom a omentálnom tkanive skupín s nadváhou a obezitou (P P 0,05-0,001).

diskusia

Aby sme pochopili dôvody relatívnej neúčinnosti GH u tejto obéznej populácie, pýtali sme sa, či je obezita spojená so zmenenou expresiou GHR v tukových tkanivách. V skutočnosti sme v tejto štúdii na skupine žien zistili, že hladiny mRNA tuku GHR v sklade tukov aj v podkoží sú 2-3 krát nižšie a vykazujú významné negatívne korelácie s rozsahom parametrov obezity. Naopak sme pozorovali významné pozitívne korelácie medzi pomermi subkutánneho trGHR/GHR a obezitou. Na záver uvádzame, že zatiaľ čo štíhli jedinci vyjadrujú vyššiu hladinu Omentálneho GHR v porovnaní s podkožným tukom, u obéznych jedincov sa tento depotne špecifický rozdiel stráca.

Indikátory citlivosti na GH pri obezite

Vzťah medzi obezitou a prejavom GHR

Z dôvodu prierezovej povahy tejto štúdie nemôžeme určiť príčinu a následok vzťahu medzi expresiou GHR a obezitou. Zatiaľ čo žiadna štúdia na ľuďoch neskúmala účinky úbytku hmotnosti na hladiny GHR, dve štúdie s mikročipmi na bielom tukovom tkanive myší zaznamenali zvýšenú reguláciu GHR mRNA po strave indukovanej strave. 29, 30 Zmeny v expresii GHR hlásené v našej štúdii sú pravdepodobne dôsledkom obezity.

Niekoľko mechanizmov by mohlo vysvetliť významne nižšiu expresiu GHR v tukovom tkanive. Uvádza sa, že GH pozitívne reguluje expresiu GHR v mnohých cieľových bunkách, vrátane adipocytov; 6, 31 Pokles GH v sére s obezitou 12 by mohol modulovať transkripciu génu GHR v adipocytoch. Ak je to tak, dalo by sa očakávať, že náhrady GH zlepšia hladiny GHR. Jediné klinické štúdie skúmajúce túto možnosť sa, bohužiaľ, obmedzili na liečbu GH u dospelých s nedostatkom GH alebo Prader-Williho syndrómom, ktoré priniesli protichodné výsledky. 11, 27 Ďalším vysvetlením je, že potlačenie GHR je patologickým dôsledkom obezity. 32 So zvyšujúcou sa obezitou vykazuje tukové tkanivo výrazne abnormálnu hypertrofiu a aktivitu adipocytov vrátane zvýšenej produkcie prozápalových cytokínov (napr. Interleukín-6, interleukín-1β a faktor nekrózy nádorov-α), mastných kyselín a intracelulárneho kortizolu, ktoré menia expresiu GHR. 33, 34, 35, 36, 37

Rozdiely v expresii GHR medzi omentálnymi a podkožnými tukovými zásobami

V tejto štúdii sme zistili, že štíhli jedinci exprimujú významne vyššie hladiny GHR mRNA v omentálnom vs. subkutánnom tukovom tkanive. Bolo zdokumentovaných veľa rozdielov v metabolických aktivitách týchto dvoch zásob, vrátane citlivosti adipocytov na lipolytické signály iné ako GH, ako sú katecholamíny. Zvýšená citlivosť na viscerálny katecholamín sa pripisuje zvýšenej expresii pro-lipolytických proteínov. adrenergné receptory v omentálnych zásobách a vyššia expresia antilipolytických & agr; 2-adrenergické receptory sa spätne sledovali v podkožnom tuku. Je zaujímavé, že podávanie GH jednotlivcom s nedostatkom GH zlepšuje viscerálnu reaktivitu katecholamínu zvýšením regulácie β-adrenergných receptorov. Dohromady tieto údaje naznačujú mechanizmus, pomocou ktorého môže GH normálne ovplyvňovať rýchlejšiu lipolýzu v omentálnych alebo podkožných tkanivách. 8, 9, 11

Ďalej sme zistili, že negatívny vzťah medzi obezitou a celkovou expresiou GHR je silnejší v omentálnych a podkožných tkanivách. Môže to byť spôsobené rozdielmi v bezprostrednom mikroprostredí týchto tkanív počas obezity. 35, 37, 38, 40 Naproti tomu pomery trGHR/GHR vykazujú významné pozitívne asociácie s obezitou iba v podkožných zásobách, čo naznačuje, že dominantné negatívne účinky môžu ovplyvňovať prenos signálu GH v tomto zásobe.

Vzťah medzi expresiou GHR a hladinami HDL

Zistili sme signifikantný pozitívny vzťah medzi expresiou GHR HDL cholesterolu a tukového tkaniva bez ohľadu na BMI. Väčšina štúdií s pacientmi s deficitom GH zistila významné zlepšenie hladín HDL po nahradení GH. 41, 42, 43 Aj keď pozitívne účinky zvyčajne súvisia so zlepšením obezity a krvných lipidov vyvolaným GH, v dvoch štúdiách na ženských subjektoch, ktoré nevykazovali žiadne poruchy spojené s GH, sa našla pozitívna korelácia medzi bazálnymi hladinami GH a HDL. - Cholesterol zistil, že je nezávislý od BMI, IGF-I alebo inzulínu. Dáta preto v súčasnosti všeobecne podporujú koncepciu, že signalizácia GH môže ovplyvňovať hladinu HDL cholesterolu, aj keď mechanizmus zostáva neznámy. 44, 45

Závery

V budúcom výskume by sa mali vyriešiť tri body. Najprv by sa mali vyšetrovať aj muži, pretože je pravdepodobné, že budú existovať rodové rozdiely. Po druhé, mali by sa zahrnúť GHR analýzy rôznych subpopulácií tukových buniek, aby sa preskúmali interdepotné rozdiely. Po tretie, analýzy GHR mRNA by mali byť paralelizované s proteínovými testami. Súčasné obmedzenia sú spôsobené malými vzorkami tkanív, ktoré sú k dispozícii pri chirurgickom zákroku, malým množstvom proteínu GHR v ľudských tkanivách a nízkou účinnosťou dostupných ľudských protilátok proti GHR, ktoré pred uskutočnením Western blotu vyžadujú krok imunoprecipitácie, a teda veľký Požadované množstvo tkaniva. 46

Záverom možno povedať, že terapia GH pre idiopatickú obezitu bola vo všeobecnosti sklamaním. 12 Výsledky tejto štúdie naznačujú dôvod: oveľa nižšiu expresiu GHR v tukových zásobách tuku. Preto liečba GH pravdepodobne zostane neúčinná u obéznych jedincov, pokiaľ nie je spojená s liečbou, ktorá môže zlepšiť GH reakciu špecifickú pre obezitu. Teraz bude dôležité určiť mechanizmy zapojené do regulácie hlavných všadeprítomných promótorov GHR, ako aj alternatívny proces zostrihu v tukových tkanivách.

---