Az elhízás csökkenti az anyai vér triglicerid koncentrációját az angiopoietin-szerű 4-es fehérje expressziójának csökkentésével

Absztrakt

Bevezetés

A máj triglicerid (TG) szekréciójának növekedése és a plazma TG clearance csökkenése miatt az anyai vér TG koncentrációja fokozatosan növekszik a terhesség alatt (1-3). Az anyai vér TG-k nemcsak a magzat növekedéséhez, hanem a placenta anyagcseréjének energia-szubsztrátjaiként biztosítják a lipideket. Az anyák vérének TG-szintje pozitívan kapcsolódik a születési súlyhoz mind egészséges, mind pedig elhízással és terhességi cukorbetegséggel (5–9) rendelkező terhességekben (1,4,5). Az anya BMI-jének és vércukorszintjének beállítása után az anyai vér TG-koncentrációját erős független előrejelzőként azonosították a születési súlyra és a csecsemő zsírtartalmára (6–10). Ezért az anyai vér TG szintje elengedhetetlen a magzat növekedésében és a zsír fejlődésében.

Az elhízás és a kóros lipid-anyagcsere erős összefüggése az emberektől az állatmodellekig jól dokumentált. Az anyák elhízását, különösen a várandós elhízást, számos káros terhességi kimenetel kulcsfontosságú kockázati tényezőként azonosították. Az elhízásnak az anya terhességre gyakorolt lipid-anyagcserében való alkalmazkodására gyakorolt hatásának megértése azonban korlátozott. Bár az elhízással bonyolult terhességben fokozott éhomi és étkezés utáni vér TG-koncentrációt figyeltek meg (7,9), tanulmányok szerint az elhízott nőknél a vér TG-koncentrációja terhesség alatt kevésbé kifejezetten emelkedik (5,11–14). Érdekesebb, hogy egérvizsgálatunkból kiderült, hogy a magas zsírtartalmú (HF) táplálás terhesség alatt jelentősen csökkentette az anyai vér TG-jét, annak ellenére, hogy megnőtt az adipozitás (15). Ezért szisztémás kísérletre volt szükség annak megvizsgálására, hogy az elhízás milyen hatással van az anyai vér TG-koncentrációjának terhesség alatti növekedésére, amelyet a továbbiakban TG-pályának nevezünk, és az alapul szolgáló mechanizmust.

A lipoprotein lipáz (LPL) a vér TG-clearance elsődleges mozgatórugója. Az LPL aktivitását számos angiopoietin-szerű fehérje (ANGPTL) negatívan szabályozza (16–19). Az ANGPTL4 az ANGPTL család leghatékonyabb LPL-gátlója (17,20,21), és magasan expresszálódik fehér zsírszövetben (WAT) és barna zsírszövetben (BAT) (20,22). A sejtekből történő szekréció után az ANGPTL4 hasítható N-terminális doménbe és COOH-terminális fibrinogén-szerű doménbe (23,24). Az N-terminál tekercselt tekercs doménje gátolja az LPL aktivitást (25). Az ANGPTL4 expresszió a terhesség alatt jelentősen megnő (26–28).

Egérmodellek felhasználásával jelenlegi vizsgálataink azt mutatják, hogy a terhesség előtti HF (ppHF) táplálás anyai elhízást váltott ki. A kontroll (Con) anyákkal összehasonlítva az anyai vér TG koncentrációja szignifikánsan alacsonyabb volt a ppHF patkányokban. Noha a ppHF-táplálás fokozta az UCP1 expressziót, az Ucp1 gén kiütéséből (Ucp1 -/-) származó egerek kizárták az UCP1 hozzájárulását az elhízás által csökkent anyai vér TG pályáján. Vizsgálatunk azt is kimutatta, hogy a ppHF-etetés szignifikánsan növelte a postheparin vér LPL aktivitását, de nem mutatott szignifikáns hatást a máj TG szekréciójára vagy az étkezés utáni bél TG felszívódására. Lényeges, hogy az Angptl4 alacsony expressziós szintjét figyelték meg az interscapularis BAT (iBAT), a gonadal WAT (gWAT) és a ppHF-vel táplált gátak májában. Az anyai vér TG-koncentrációjának terhesség okozta növekedése szinte megszűnt az Angptl4 génhiányos (Angptl4 -/-) anyákban. Fontos, hogy az ANGPTL4 túlzott expressziója visszaállította az anya vérében a ppHF-gátak TG-koncentrációját. Ez a tanulmány együtt bizonyítja, hogy az ANGPTL4 kulcsfontosságú szerepet játszik az anyai vér TG-koncentrációjának növelésében terhesség alatt. Az anyák elhízása rontja az anyai vér TG pályájának emelkedését azáltal, hogy csökkenti az egerekben az Angptl4 expressziót.

Kutatási tervezés és módszerek

Anyagok

Kísérleti állatok

A C57BL/6 és az Ucp1 -/- egerek a The Jackson Laboratory-ból (Bar Harbor, ME) származnak. Az Angptl4 -/- egereket a Mutant Mouse Resource and Research Center-től szereztük be, és 10 generáción át kereszteztük C57BL/6 háttérbe (29,30). Néhány nőstény C57BL/6 és Ucp1 -/- egeret 12 hétig HF vagy alacsony zsírtartalmú étrenddel tápláltak, majd a párzás előtt és a terhesség alatt 2 héttel rendszeresen tartották. Az apákat chow-val etették. A magzatok bármilyen hatásának elkerülése érdekében az Ucp1 -/- és az Angptl4 -/- egereket vad típusú (WT) egerekkel kereszteztük, hogy Ucp +/− vagy Angptl4 +/− utódokat hozzunk létre. A terhességet hüvelyi dugó jelenlétével határoztuk meg, és az embrionális életkor (E) 0,5. Az anyák testösszetételét EchoMRI segítségével ellenőriztük. Az anyai vérmintákat táplált állapotban gyűjtöttük to9: 00 és 10:00 óra között. Az ANGPTL4 ektopikus túltermeléséhez 1 × 106 6 plakkképző egység tisztított, emberi ANGPTL4 (Ad-hANGPTL4) vagy zöld fluoreszcens fehérjét (Ad -Gfp) fecskendezzük a farokvénán keresztül a gátakba E11.5-nél, és a mintákat E14.5-nél (31) gyűjtöttük. Az egérmodellekkel végzett kísérleteket a Laboratory Animal Care Care and Assessment and Accreditation Association irányelvei szerint, a Kaliforniai Egyetem San Diego Állattenyésztési és Felhasználási Bizottságának jóváhagyásával hajtották végre.

A máj TG felszabadulási arányának vizsgálata

Korábbi tanulmányunk kimutatta, hogy az anyai vér TG-koncentrációja E14,5-nél (31) csúcsosodik ki. Ezért az anya májának TG-szekrécióját E14,5-nél mértük, miután az endogén LPL-aktivitást blokkoltuk Poloxamer 407 (1000 mg/kg) intravénás injekciójával (BASF Corporation, Mount Olive, NJ). Az injekció beadása előtt az egereket egy éjszakán át éheztettük. Vérminták sorozatát gyűjtötték a Poloxamer 407 injekció előtt és után. A vér TG-koncentrációit Wako kit segítségével mértük. A máj TG-felszabadulási arányait a vér TG-koncentrációinak felhalmozódásával számoltuk, ahogy azt korábban leírtuk (32).

Lipidterhelés teszt

A terhes egereket (E14,5) egy éjszakán át éheztettük, és orálisan napraforgóolajjal (0,4 ml) tápláltuk. Vérmintákat gyűjtöttünk a farokvénából a szoptatás előtt és után 1, 2, 3, 4 és 5 órával. A bél TG szekréciójának meghatározása az étkezés utáni körülmények között az egereket 10 perccel a szoptatás előtt injektáltuk Poloxamer 407 LPL inhibitorral. Meghatároztuk a vér TG-koncentrációit, és kiszámítottuk a növekedési arányokat.

Postheparin Plasma LPL Activity Assay

Az endoteliális sejtekhez kötődő LPL vérbe juttatásához heparint (0,2 μ/testtömeg-g) injektáltak az egerekbe a farokvénán keresztül. 10 perccel az injekció beadása után vérmintákat vettünk, és plazma mintákat készítettünk. A poszteparin plazma LPL aktivitását a fluorometrikus vizsgálati készlet segítségével határoztuk meg, amint azt korábban leírtuk (15).

Western blot és valós idejű PCR vizsgálatok

A fehérjemintákat iBAT-ból vagy más szövetekből extraháltuk és NuPAGE gélek segítségével elválasztottuk. A fehérjéket a jelzett antitestekkel blottoltuk (lásd a részleteket az ábrákon). A Western blotból származó sávokat mennyiségileg meghatároztuk a Quantity One szoftverrel (Bio-Rad). A teljes RNS-t szövetekből állítottuk elő TRIzol alkalmazásával. A cDNS-t SuperScript III reverz transzkriptáz és oligo (dT) 12-18 primer alkalmazásával szintetizáltuk. A valós idejű PCR-t QuantStudio 3 valós idejű PCR-rendszer (Invitrogen) alkalmazásával, specifikus primerpárokkal végeztük (1. táblázat). Az expressziós adatokat a β-aktin mennyiségére normalizáltuk.

Valós idejű PCR-primerek szekvenciái

Statisztikai analízis

Összehasonlítva a zsírban és a májban lévő lipid metabolizmus génjeinek mRNS szintjét, az angptl4 mRNS szintjének jelentős csökkenését tapasztaltuk a ppHF gátak gWAT, iBAT és májában (2E. És 4G. Ábra, valamint H és Kiegészítő 3A. Ábra). A csökkent Angptl4 szerepének tanulmányozásához a ppHF-táplálásban - csökkent az anyai vér TG pályája során adenovírus által közvetített in vivo májtranszdukciós megközelítést alkalmaztunk a humán ANGPTL4 fehérje ektopikus expressziójára vemhes egerekben (31) (Kiegészítő 3B. Ábra). A nem terhes egerek vizsgálatával összhangban (24) az anya vérében a TG koncentrációja szignifikánsan megemelkedett az Ad-hANGPTL4-kezelt terhes egerekben (4I. Ábra). Ami a legfontosabb, hogy az anyai vér TG-koncentrációjának csökkenését a ppHF-gátakban az ANGPTL4 expresszió gyengítette (4I. Ábra). Ezek az eredmények együttesen azt jelzik, hogy a csökkent Angptl4 expresszió az anyai vér TG pályájának elhízás-károsodott emelkedésének hátterében áll a terhesség alatt.

Vita

A TG-ben gazdag lipoprotein részecskék elengedhetetlen hordozók az anyai lipidek placentába és magzati rekeszbe történő szállításához. Összehangolt anyai anyagcsere-adaptáció révén az anyai vér TG-koncentrációja folyamatosan jelentősen magas szintre emelkedik a magzati lipidellátás biztosítása érdekében. Ezért a glükóz és az aminosavak mellett a fiziológiai hipertrigliceridémia fenntartása az anyai keringésben létfontosságú a magzat fejlődéséhez és növekedéséhez (1,6,10). Genetikai egérmodellek felhasználásával tanulmányunk feltárta az ANGPTL4 kritikus szerepét az anyai vér TG pályájának terhesség alatti növelésében. Az anyai vér TG-koncentrációjának figyelemre méltó csökkenése a ppHF-gátakban azt jelezte, hogy az elhízás rontja az anyai vér TG-pályájának emelkedését a terhesség alatt egerekben. Jelenlegi tanulmányaink azt is kimutatták, hogy az ANGPTL4 expresszió csökkentése az elhízás által károsodott anyai vér TG pályájának mögöttes mechanizmusaként szolgál.

Az ANGPTL4 a legerősebb LPL inhibitor az ANGPTL családban (16–22). ANGPTL4 génmutáció vagy kiütés indukálta hipotrigliceridémiát (17,51). Bár a specifikus antitest hiánya miatt nem mértük a vér ANGPTL4 fehérje szintjét, a ppHD-vel táplált anyák Angptl4 expressziójának és az anyai vér TG koncentrációjának jelentős csökkenése megerősíti az ANGPTL4 LPL-re gyakorolt gátló hatását. A ppHF-gátak anyai vér TG-koncentrációjának helyreállítása méhen kívüli ANGPTL4 overexpresszióval tovább megerősíti a csökkent Angptl4 expresszió okozati okát az elhízással csökkent anyai vér TG koncentrációiban. Bár az ANGPTL4 endokrin faktorként működhet, egy tanulmány arról számolt be, hogy az ANGPTL4 parakrin módon is gátolja az LPL aktivitását (19). Túlzott expressziós megközelítésünk felhasználta ennek a fehérjének az endokrin tulajdonságát. Jövőbeni vizsgálatokra van szükség annak megvizsgálására, hogy az ANGPTL4 parakrinban vagy szisztémásan hat-e az anya TG-koncentrációjának növelésére. Például mind a ppHF, mind a HF táplálás terhesség alatt növeli az LPL gén expressziót a placentában (15) (Kiegészítő 2C. Ábra). Érdekes lesz tudni, hogy az anyai ANGPTL4 csökkenése endokrin hatás révén hozzájárul-e a placenta fokozott LPL aktivitásához is.

Összefoglalva, ez a tanulmány azt mutatja, hogy az elhízás rontja az anya vér TG-koncentrációjának emelkedését az egér terhessége alatt. Az ANGPTL4 döntő szerepet játszik az anyai vér TG-koncentrációjának növelésében. Az elhízás csökkenti az ANGPTL4 expressziót, ami az anya vér TG pályájának csökkenéséhez vezet az elhízott egerekben.

Cikk információk

Köszönetnyilvánítás. A szerzők köszönetet mondanak Dr. Ren Zhangnak (Wayne Állami Egyetem Orvostudományi Kar, Detroit, MI) a konzultációért.

Finanszírozás. Ezt a munkát az Országos Egészségügyi Intézetek (NIH) a Nemzeti Szív-, Tüdő- és Vérintézet HL-130146 (BSJD-nek) támogatásával, az NIH Országos Diabétesz- és Emésztőrendszeri és Vesebetegségi Intézet támogatásával, DK-095132 113007 (JS-nek) és az American Diabetes Association Research Foundation 1-16-IBS-272 támogatás (JS-nek).

Érdeklődési kettősség. A cikk szempontjából lényeges összeférhetetlenségről nem számoltak be.