Експресия на рецептора на човешкия растежен хормон (ghr) при затлъстяване i

субекти

абстрактно

Цели:

Хората с дефицит на растежен хормон (GH) имат повишено затлъстяване, което GH терапията може ефективно да намали поради липолитичните ефекти на GH. Въпреки това, подобни GH лечения за лица с идиопатично затлъстяване (които не са свързани с ендокринопатия/синдром на ендокринопатия) са имали малък успех. Ние предположихме, че тази форма на затлъстяване може да бъде свързана с GH резистентност на ниво адипоцити поради намалена експресия на GH рецептор (GHR).

Предмети и методи:

Изследвахме експресията на GHR в маточната и подкожната мастна тъкан в кохорта от 55 жени, които варираха от слаби до затлъстели според различни параметри на затлъстяването. Нивата на mRNA на общия GHR и доминантно-отрицателната пресечена форма GHR 1-279 (trGHR) са изследвани чрез количествена PCR с обратна транскриптаза. Бяха анализирани връзките между резултатите от затлъстяването и GHR и съотношенията trGHR/GHR.

Резултати:

Общата експресия на mHRK на GHR е 2-3 пъти по-ниска както в маточната, така и в подкожната мастна тъкан в сравнение с слабите затлъстели жени (P Vergleich0.05–0.001). Слаби индивиди са изразили по-високи нива на GHR иРНК в мастната тъкан в сравнение с подкожната (P P 0,01); Тази специфична за депо разлика се губи при затлъстелите жени. Нивата на мРНК на GHR при оментално и подкожно затлъстяване показват значителни отрицателни корелации със спектър от показатели за затлъстяване, докато в подкожната мастна тъкан се наблюдава значително по-високо съотношение на trGHR/GHR при нарастващо затлъстяване (P = 0,05).

Заключение:

Тези резултати подкрепят нашата хипотеза, че затлъстяването има по-ниски нива на експресия на GHR при затлъстелите и предлагат възможно обяснение защо добавките с GH не са ефективно лечение за тези с идиопатично затлъстяване.

Въведение

GHR е член на семейството на цитокиновите рецептори; Експресията му в различни тъкани се влияе от хормоните, хранителния статус и процесите на развитие. Има общо 14 варианта на GHR иРНК с различни 5 'нетранслирани региони, които всички кодират един и същ протеин. 7, 14 Тези варианти имат специфични за развитието и тъкан профили на експресия: V1, V4, V7 и V8 са специфични за постнаталния черен дроб, докато останалите са повсеместно изразени. 13, 14 Общата експресия на GHR е значително повишена по време на диаференцията на преадипоцитите при мишки и хора. 7, 15

Съществуват и две пресечени форми на GHR протеин (trGHR 1-277 и trGHR 1-279), при които липсва голяма част от цитоплазмения домен поради нормалното алтернативно сплайсинг на гена GHR. 16 Нивата им на експресия са специфични за тъканите, като trGHR 1-279 е основната форма във всички изследвани човешки тъкани и клетъчни линии, включително мазнини. 4, 16 TrGHR протеини се намесват след димеризация на рецептора по доминиращ негативен начин с нормалния рецепторен сигнал в пълна дължина. По този начин нарушената GH чувствителност при затлъстяване може да се отдаде или на намалена експресия на GHR в адипоцитите, или на повишена експресия на пресечена форма в сравнение с рецептора с пълна дължина.

За да тестваме тези възможности, изследвахме нивото на общия GHR и съотношенията на trGHR 1–279/GHR иРНК в отлагания за оментални и подкожни липиди в кохорта от 55 жени, чийто индекс на телесна маса (ИТМ) беше слаб докато затлъстяването варира. Изследвахме корелации на спектър от параметри на затлъстяването с експресия на GHR на мазнини и сравнихме стойностите на Omental и подкожно GHR и съотношенията trGHR/GHR при слаби и затлъстели индивиди. Резултатите подкрепят нашата хипотеза, че експресията на мастна тъкан на GHR намалява с увеличаване на затлъстяването.

Предмети и методи

субекти

Измервания на телесните мазнини

Жените бяха изследвани за ИТМ (kg m -2) и затлъстяване в Медицинския център на Университета Лавал. Общата маса на телесните мазнини, чистата маса, мастната маса на багажника и процентът на общата телесна мазнина се определят чрез двойна енергийна рентгенова абсорбциометрия с помощта на денситометър Hologic QDR-2000 и усъвършенствания софтуер за масив на цялото тяло V5.73A (Hologic Inc., САЩ). Бедфорд, Масачузетс, САЩ). Компютърна томография (CT) беше извършена на гръбначно ниво L2 - L3 и L4 - L5, за да се определят областите на напречното сечение на коремните мазнини (CT скенер GE Light Speed 1.1, GE Medical Systems, Milwaukee, WI, USA). Количествените подкожни мазнини и мазнини са оценени, както е описано по-горе. 17, 18 Всички измервания са направени сутрин или в рамките на няколко дни преди или след операцията.

Биохимични измервания

Кръвта е взета сутрин на операцията след 12-часов период на гладно, за да се характеризират субектите по редица биохимични параметри, включително общ холестерол, нисък липопротеин (LDL)/висок липопротеин (HDL) холестерол, триглицериди, инсулинемия. Гликемия, инсулинова резистентност (оценка на хомеостатичния модел - индекс на инсулинова резистентност), лептин, адипонектин, резистин и интерлевкин-6, както е описано по-горе. 17, 18

Мастна тъкан

По време на операцията бяха взети двойки проби от мастна тъкан от мястото на хирургичния разрез в долната част на корема (подкожно) и в дисталната област на горния омент (оментал). 17 адипоцити са изолирани чрез разграждане на колагеназа. Средният диаметър на адипоцитите, обемът, повърхността и липопротеиновата липазна активност се измерват, както е описано по-горе. 17, 18 Останалите тъканни проби се замразяват в течен азот и се съхраняват при -80 ° С, докато се екстрахират за иРНК. 19-ти

количествено определяне на тРНК

Общите нива на иРНК на GHR и trGHR са анализирани чрез количествен метод за PCR с обратна транскриптаза, както е описано по-рано, 19, 20, при следните условия: 95 ° C/10 s, 59-62 ° C/10 s, 72 ° C/12 s и 76 ° C/5 s, повторени 50 пъти. Следните праймери бяха използвани за общ GHR (5'-ATTCACCAAGTGCCGTTCACCT-3 '(смисъл); 5'-TAATCAGGGCATTCTTTCCATTCT-3' (антисенс)) и trGHR 1-279 (5'-ATAAGGAATATGAAGTGAGTGG-3 '(смисъл). ATCTTTGGAACTGGAACTTTGCT-3 '(антисенс)). Количеството на целевия ген се изчислява, използвайки сравнителен Ct метод. Ефективността на усилване е валидирана и нормализирана към четири домакински гена: Хипоксантин фосфорибозилтрансфераза 1, субединица (o) на АТФ синтаза, глюкозо-6-фосфат дехидрогеназа (G6PD) и 18S. G6PD е избран за окончателен анализ, тъй като най-малко е бил засегнат от нарастващото затлъстяване. G6PD се усилва, използвайки праймерите 5'-CAGCGCCTCAACAGCCACAT-3 '(смисъл) и 5'-AGGCTTCTCCACGATGATGC-3' (антисенс). 21-ви

Статистически анализ

Първо, цялата кохорта беше изследвана за връзки между нивата на иРНК и различни параметри на затлъстяването. Променливи, които обикновено се разпределят според теста на Шапиро-Уилкс (P

Разпръснати корелации на общата телесна мастна маса с GHR експресия на мастната тъкан: Корелации между общата телесна мастна маса и ( а ) оменталната GHR иРНК, ( б ) подкожната GHR иРНК и ( ° С ) съотношенията на оменталната (OM) -trGHR/GHR и подкожната (SC) -trGHR/GHR. N = 51.

Разпръснати корелации на висцералната мастна област с експресията на GHR в мастната тъкан: Корелации между висцералната мастна област (CT сканиране L2 - L3) и ( а ) оментална GHR иРНК, ( б ) подкожна GHR иРНК и ( ° С ) Съотношения на omental (OM) trGHR/GHR и подкожни (SC) trGHR/GHR. Подобни резултати бяха получени с данни от CT сканиране L4-L5. N = 50.

Разпръснати корелации на размера на адипоцитните клетки с експресия на GHR в мастната тъкан: Корелации между ( а ) размер на клетката на адипоцитите на омента (диаметър) и иРНК на оменталната GHR, ( б ) размер на подкожната клетка и подкожна GHR иРНК и ( ° С ) Размери на адипоцитните клетки и съотношения на trGHR/GHR на оменталните (OM) и подкожни (SC) trGHR/GHR. N = 48-51.

За да се тества възможността за доминирана отрицателна рецепторна индуцирана GH нечувствителност при затлъстяване, ние също изследвахме връзката между затлъстяването и биохимичните параметри с експресионните съотношения на trGHR/GHR. В подкожните депа съотношенията trGHR/GHR показват положителни корелации, които са значими за всеки изследван показател за затлъстяване, с изключение на липопротеиновата липазна активност (P.

0,05-0,01; Фигури 1, 2, 3, Таблица 2). Съотношенията на omental trGHR/GHR показват постоянно положителна, но не значима корелация. Съотношенията trGHR/GHR не корелират значително с нито един от биохимичните параметри (Таблица 2в).

Специфични за депо разлики в експресията на GHR mRNA при лица с наднормено тегло и затлъстяване

За да определим от кое ниво на затлъстяване между различните различия в експресията на GHR и в съотношението trGHR/GHR стават значителни, ние разделихме кохортата на групи слаби, с наднормено тегло и затлъстяване въз основа на клинично значимите критерии за ИТМ 3, Фигура 4). Средната възраст, кръвното налягане, глюкозата, общия холестерол или липопротеиновите нива на холестерол с ниска плътност на групите с наднормено тегло и затлъстяване не се различават значително от постния контрол. Освен това няма значителни разлики между групите въз основа на индивидуалния менопаузален статус, стабилността на теглото или употребата на лекарства. Както се очаква обаче, ИТМ, маса на телесните мазнини, процент на телесните мазнини, индекс на инсулинова резистентност, оценка на хомеостатичния модел, стойности на инсулин, триглицериди и лептин показват значителни разлики както в групата с наднормено тегло, така и в затлъстяването в сравнение с слабата група (P  0,05-0,001) ). Нивата на HDL холестерол, резистин и адипонектин се различават значително само при пациенти със затлъстяване (P P 0, 05).

Средна експресия на GHR иРНК в различни депа на лица с различна степен на затлъстяване, както е определено от ИТМ. Групите със затлъстяване се дефинират както следва: Lean = 18MIBMI * P

Общите нива на иРНК на GHR са сравнени с подкожните мазнини от двете постни (P.

0, 01), както и от групата с наднормено тегло (P.

0,001) значително по-висока; За разлика от това, хората със затлъстяване не показват значителни разлики между депо (Фигура 4). Съотношенията TrGHR/GHR са в подкожната vs. маточната тъкан от групата с наднормено тегло и затлъстяване е значително по-висока (P P 0, 05-0, 001).

дискусия

За да разберем причините за относителната неефективност на GH при тази затлъстела популация, попитахме дали затлъстяването е свързано с променена експресия на GHR в мастните тъкани. В действителност, в настоящото проучване в кохорта от жени установихме, че нивата на мазнини на GHR иРНК както в депата на мазнини, така и в подкожната мазнина са 2-3 пъти по-ниски и показват значителни отрицателни корелации с редица параметри на затлъстяването. За разлика от това наблюдаваме значителни положителни корелации между подкожните съотношения на trGHR/GHR и затлъстяването. И накрая, докладваме, че докато слабите индивиди изразяват по-високи нива на Omental GHR в сравнение с подкожните мазнини, тази специфична за депото разлика се губи при затлъстели индивиди.

Показатели за GH чувствителност при затлъстяване

Връзка между затлъстяването и изражението на GHR

Поради напречното сечение на това проучване не можем да определим причината и ефекта на връзката между експресията на GHR и затлъстяването. Въпреки че нито едно проучване при хора не изследва ефектите от загубата на тегло върху нивата на GHR, две проучвания с микрочипове върху бяла мастна тъкан на мишки съобщават за регулиране на GHR иРНК след загуба на мазнини, предизвикана от диета. 29, 30 Промените в експресията на GHR, съобщени в нашето проучване, вероятно са следствие от затлъстяване.

Няколко механизма могат да обяснят значително по-ниската експресия на GHR в мастната тъкан. Съобщава се, че GH регулира положително експресията на GHR в много прицелни клетки, включително адипоцити; 6, 31 Намаляването на GH в серума със затлъстяване 12 може да модулира транскрипцията на GHR ген в адипоцитите. Ако е така, обаче, може да се очаква заместителите на GH да подобрят нивата на GHR. За съжаление единствените клинични проучвания, изследващи тази възможност, са ограничени до лечение на GH при възрастни с дефицит на GH или синдром на Prader-Willi, които са дали противоречиви резултати. 11, 27 Друго обяснение е, че потискането на GHR е патологично следствие от затлъстяването. 32 С увеличаване на затлъстяването мастната тъкан показва подчертано анормална хипертрофия и активност на адипоцитите, включително повишено производство на провъзпалителни цитокини (напр. Интерлевкин-6, интерлевкин-1β и фактор на некроза на тумора-α), мастни киселини и вътреклетъчен кортизол, променящ експресията на GHR. 33, 34, 35, 36, 37

Разлики в експресията на GHR между отлаганията на яйчниците и подкожната мастна тъкан

В настоящото проучване установихме, че слабите индивиди имат значително по-високи нива на GHR иРНК в оменталната vs. експресират подкожна мастна тъкан. Документирани са много разлики в метаболитните дейности на двете депа, включително чувствителността на адипоцитите към липолитични сигнали, различни от GH, като катехоламини. Повишената слаба висцерална чувствителност към катехоламин се дължи на повишена експресия на пролиполитик & bgr; адренергични рецептори в депотата на салниците и по-високата експресия на антилиполитик 2-адренергични рецептори, проследени обратно в подкожната мастна тъкан. Интересното е, че приложението на GH при индивиди с дефицит на GH подобрява реактивността на висцералния катехоламин чрез регулиране на β-адренергичните рецептори. Взети заедно, тези данни предполагат механизъм, чрез който GH обикновено може да повлияе на по-бързата липолиза в оменталната или подкожната тъкан. 8, 9, 11

Освен това установихме, че негативната връзка между затлъстяването и общата експресия на GHR е по-силна в оменталната и подкожната тъкан. Това може да се дължи на разликите в непосредствената микросреда на тези тъкани по време на затлъстяване. 35, 37, 38, 40 За разлика от това съотношенията trGHR/GHR показват значителни положителни връзки със затлъстяването само в подкожните депа, което предполага, че доминиращо-отрицателните ефекти могат да повлияят на предаването на GH сигнал в това депо.

Връзка между експресията на GHR и нивата на HDL

Открихме значителна положителна връзка между GHR експресията на HDL холестерол и мастната тъкан, независимо от ИТМ. Повечето проучвания с пациенти с дефицит на GH установяват значителни подобрения в нивата на HDL след заместване на GH. 41, 42, 43 Въпреки че положителните ефекти обикновено са свързани с GH-индуцирани подобрения в затлъстяването и липидите в кръвта, е установена положителна корелация между базалните нива на GH и HDL в две проучвания върху жени, които не показват никакви GH-свързани нарушения -Холестеролът установи, че е независим от ИТМ, IGF-I или инсулин. Следователно данните понастоящем обикновено подкрепят концепцията, че GH сигнализирането може да повлияе нивата на HDL холестерол, въпреки че механизмът остава неизвестен. 44, 45

Заключения

В бъдещите изследвания трябва да се разгледат три точки. Първо, мъжете също трябва да бъдат изследвани, тъй като има вероятност да има полови разлики. Второ, трябва да бъдат включени GHR анализи на различните субпопулации на мастните клетки, за да се изследват разликите между депо. Трето, анализите на GHR иРНК трябва да бъдат паралелизирани чрез протеинови анализи. Настоящите ограничения се дължат на малки тъканни проби, налични при операция, малкото количество GHR протеин в човешките тъкани и ниската сила на наличните човешки GHR антитела, които изискват имунопреципитация преди Western blot и следователно голяма Изисквайте количество тъкан. 46

В заключение, GH терапията за идиопатично затлъстяване обикновено е разочароваща. 12 Резултатите от настоящото проучване предполагат причина: много по-ниска експресия на GHR в мастните депа. Следователно, лечението с GH вероятно ще остане неефективно при лица със затлъстяване, освен ако не е съчетано с лечения, които могат да подобрят специфичния за затлъстяването отговор на GH. Сега ще бъде важно да се идентифицират механизмите, участващи в регулирането на основните повсеместни GHR промотори, както и алтернативният процес на сплайсинг в мастните тъкани.