Общие сведения
Ожирение повышает риск ряда проблем со здоровьем, включая резистентность к инсулину, диабет 2 типа, болезнь Альцгеймера, сердечно-сосудистые заболевания, инсульт, апноэ во сне, медленное заживление ран, рак и другие. Хроническое АТ-воспаление играет значительную роль в сопутствующих заболеваниях, связанных с ожирением.
Ожирение стимулирует выработку провоспалительных хелперных Т-клеток 1-го типа (Th1), цитотоксических Т-клеток и М1-подобных макрофагов при одновременном снижении количества регуляторных Т-клеток, что приводит к хроническому низкосортному воспалению. Нейтрофилы, важнейший иммунологический модулятор, связаны с хроническим воспалением и нарушениями обмена веществ.
Об исследовании
В настоящем исследовании исследователи изучили роль нейтрофилов VAT в нарушении системного метаболизма и резистентности к инсулину, связанной с ожирением.
В исследовании приняли участие 96 худых или страдающих ожирением пациентов из Центра минимально инвазивной хирургии Университета штата Огайо в Колумбусе, штат Огайо. Исследователи собрали у участников образцы крови и кала. Они провели иммуноферментный анализ (ELISA) для оценки уровней биомаркеров в плазме. Они амплифицировали ген бактериальной 16S рибосомальной рибонуклеиновой кислоты (рРНК) в пробирках или кале людей с ожирением и без него.
Исследователи изучили транскрипционный профиль нейтрофилов VAT при ожирении человека и их потенциальную связь с транслокацией бактерий в кишечнике. Чтобы установить причинно-следственную связь между изменениями микробиоты кишечника и нейтрофилией VAT, они вводили человеческие фекалии от худых и тучных людей мышам C57BL /6 с обедненным микробиомом. Они собрали образцы придатков яичка (eVAT), селезенки, печени и легких для проточной цитометрии, анализа экспрессии генов и 16S-секвенирования.
Группа худощавых, метаболически здоровых пациентов дополнительно потребляла дополнительно 1320 ккал в день в ресторанах быстрого питания, содержащих более 50% общего жира и более 10% насыщенных жиров. Исследователи определили количество нейтрофилов в процентах от кластера дифференцирующихся 45-экспрессирующих (CD45+) клеток во фракции стромальных сосудов (SVF) с помощью проточной цитометрии.
Чтобы исследовать потенциал бактериальных транслокаций, способствующих рекрутированию нейтрофилов во внутренние жировые ткани, исследователи вывели мышей-аватаров микробиоты человека, лишив их микробиоты с помощью противомикробных препаратов широкого спектра действия и противогрибковых препаратов и повторно колонизировав калом людей, страдающих ожирением или не страдающих ожирением, или контрольным физиологическим раствором. Мышей кормили диетой с высоким содержанием жиров (HFD) или обычной пищей в течение пяти дней, после чего у них взяли образцы нескольких тканей, включая VAT, для иммунологического анализа.
Исследователи исследовали, может ли экспрессия выделенных из VAT нейтрофилов обнаруживаться в других частях тела. Они разработали специальную сигнатурную методику для обнаружения нейтрофилов типа VAT-изолированных нейтрофилов (VIN) в других наборах данных транскриптома. Они использовали его для доступа к общедоступным данным RNAseq при биопсии опухоли [из проекта Genotype-Tissue Expression Project (GTEx) и набора данных Cancer Genome Atlas (TCGA)] для изучения нейтрофилов VIN-типа.
Результаты
У лиц с ожирением наблюдался более высокий уровень циркулирующего лептина, инсулина и триглицеридов, снижение адипонектина и более высокая резистентность к инсулину. Они были старше, имели более высокое количество нейтрофилов и сообщили об увеличении содержания зонулина в плазме и липополисахаридсвязывающего белка. У лиц с ожирением было обнаружено, что Streptococcaceae и Ruminococaceae более распространены в их кишечных микробиомах. Команда отметила обогащение Marvinobryantia в постном VAT и Pseudomonas в VAT, полученных от мышей с HFD, которым вводили фекальный микробиом лиц, страдающих ожирением. У людей с ожирением с повышенным набором нейтрофильных клеток в их висцеральных жировых тканях наблюдалось обогащение протеобактериями.
HFD вызывает транслокацию бактерий в печень, что приводит к накоплению нейтрофилов VAT и изменениям в провоспалительных Т-клетках у людей и мышей с ожирением. Только у мышей, которых кормили диетой с высоким содержанием жиров, и в фекалиях людей с ожирением наблюдалось более высокое количество нейтрофилов в ЖКТ. Сигнатура нейтрофилов, выделенных из VAT, была связана с общей выживаемостью при раковых заболеваниях, связанных с ожирением, связанных с повышенным уровнем инсулина, лептина, триглицеридов, снижением адипонектина и пожилым возрастом.
Транскриптомный анализ показал, что нейтрофилы VAT имеют больше генов, связанных с воспалением и активацией, чем нейтрофилы периферической крови (PB). Доля нейтрофилов VAT коррелирует с экспрессией генов адипоцитарного интерлейкина-1 бета (IL-1β), IL-8, нуклеотидсвязывающего домена, семейства, богатого лейцином, содержащего пириновый домен-3 (NLRP3) и лептина (LEP). У женщин с ожирением VAT было больше нейтрофилов, чем у худых людей.
Нейтрофилы VAT человека показали отчетливую экспрессию генов, связанных с воспалением, хемотаксисом, продукцией внеклеточного матрикса, активными формами кислорода, факторами роста и апоптозом. Эти повышенные гены указывают на частичную активацию нейтрофилов, в то время как повышенные гены, связанные с бактерицидной активностью, предполагают контакт с бактериями.
Сигнатура типа VIN, отличная от PB нейтрофилов, была выявлена по провоспалительным медиаторам, таким как IL-1β, IL-8, активатор плазминогена, урокиназный рецептор (PLAUR), никотинамидфосфорибозилтрансфераза (NAMPT), простагландин-эндопероксидсинтаза 2 (PTGS2), регуляторная субъединица протеинфосфатазы-1 15A (PPP1R15A), запускающий рецептор, экспрессируемый на миелоидных клетках 1 ( TREM1) и супероксиддисмутаза (СОД).
Заключение
Результаты исследования показали, что нейтрофилы играют решающую роль в персистирующем низкосортном воспалении у пациентов с ожирением и связаны с резистентностью к инсулину и выживаемостью при раке. Полученные данные указывают на то, что нейтрофилы и бактерии VAT могут быть терапевтическими мишенями для лечения воспалительных последствий ожирения, таких как резистентность к инсулину и рак толстой кишки.
