Μελέτη της μεταφοράς της γλυκόζης στα λευκά αιμοσφαίρια και στην έκφραση των υποδοχέων της λιπονεκτίνης στα περιφερικά μονοκύτταρα και συσχέτιση με το μεταβολισμό, την παραγωγή κυτταροκινών και κλινικούς δείκτες ινσουλινοαντοχής και αθηρωμάτωσης

Abstract

Background: White blood cells are essential in mediating immune and inflammatory responses. Despite the fact that their functions have an established role in the host’s defense, they have also central role in the development of inflammatory and atherosclerotic processes. A prominent feature in these cells during activation of the immune function is to increase glucose utilization. This seems to have implications in terms of glucose homeostasis, especially since insulin has been reported to modulate their metabolism and function. Moreover, these cells, and especially monocytes, are a known target of hormones such as adiponectin which has anti-inflammatory and anti-atheromatic action. Aim: The aim of this study was to investigate: (1) glucose transporters (GLUT) expression and glucose transport in the subpopulations of white blood cells in resting and activated state, as well as the effect of insulin on the GLUT expression in these cells, (2) the disorders of GLUT expression and insulin/IGF-I action in monocytes in states of insulin resistance such as obesity and thyroid dysfunction, (3) the expression of adiponectin receptors in monocytes and their alterations in states of insulin resistance and atheromatosis. Material and Methods: For the study of GLUT expression and glucose transport, blood was withdrawn from 27 healthy subjects, 6 patients with obesity, 10 patients with primary hyperthyroidism and 12 patients with primary hypothyroidism. White blood cells subpopulations were seperated by immunomagnetic isolation and GLUT expression, as well as glucose transport, were evaluated with flow cytometry. For the study of the adiponectin receptors, monocytes were isolated from 55 patients subjected to coronary angiography. Adiponectin receptors mRNA and protein levels were assessed with real-time PCR and flow cytometry respectively. Results: (1) All white blood cells subpopulations expressed GLUT1, GLUT3 and GLUT4 isoforms on their plasma membrane. In the resting state, monocytes and B-lymphocytes increased the abundance of surface GLUT3 and GLUT4 in response to physiological concentrations of insulin. In the activated state all the cells increased the expression of GLUT isoforms on their plasma membrane; insulin augmented the expression of GLUT3 and GLUT4 in addition to the stimulation effect. (2) In obesity GLUT3 and GLUT4 translocation on the monocyte plasma membrane in response to insulin was impaired, while IGF-I retained its action. In hyperthyroidism basal abundance of GLUT3 and GLUT4 on the monocyte plasma membrane was increased. However, the total response of GLUT4 recruitment in the presence of insulin was decreased, while that of GLUT3 was normal. .............................................................

Εισαγωγή: Τα λευκά αιμοσφαίρια διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στις ανοσολογικές και φλεγμονώδεις διεργασίες. Παρά το γεγονός ότι οι λειτουργίες τους είναι ουσιώδεις για την άμυνα του ξενιστή, ενέχουν κεντρικό ρόλο και στην ανάπτυξη φλεγμονωδών και αθηρωματογόνων διεργασιών. Βασικό χαρακτηριστικό αυτών των κυττάρων στη διάρκεια της ανοσολογικής απάντησης είναι η αυξημένη χρησιμοποίηση γλυκόζης. Το γεγονός αυτό ενδέχεται να έχει σημασία για την ομοιοστασία της γλυκόζης, ιδιαίτερα αφού έχει αναφερθεί ότι η ινσουλίνη τροποποιεί το μεταβολισμό και τη λειτουργία τους. Επιπλέον, τα κύτταρα αυτά και ειδικότερα τα μονοκύτταρα αποτελούν στόχο δράσης ορμονών όπως η λιπονεκτίνη που έχει αντι-φλεγμονώδη και αντι-αθηρωματογόνο δράση. Σκοπός: Σκοπός της μελέτης ήταν να διερευνηθεί: (1) η έκφραση των μεταφορέων γλυκόζης (GLUT) και η μεταφορά γλυκόζης στους υποπληθυσμούς των λευκών αιμοσφαιρίων, σε κατάσταση ηρεμίας αλλά και σε κατάσταση ενεργοποίησης, καθώς επίσης και η δράση της ινσουλίνης στην έκφραση των GLUT μεταφορέων στα κύτταρα αυτά, (2) οι διαταραχές στην έκφραση των GLUT μεταφορέων και στη δράση της ινσουλίνης και του IGF-I στα μονοκύτταρα σε καταστάσεις ινσουλινοαντίστασης όπως στην παχυσαρκία και στις θυρεοειδοπάθειες, (3) η έκφραση των υποδοχέων της λιπονεκτίνης στα μονοκύτταρα και η ρύθμισή τους σε καταστάσεις ινσουλινοαντίστασης και αθηρωμάτωσης. Υλικό-Μέθοδοι: Για τη μελέτη της έκφρασης των GLUT μεταφορέων και της μεταφοράς της γλυκόζης αίμα λήφθηκε από 27 υγιείς εθελοντές, 6 ασθενείς με παχυσαρκία, 10 ασθενείς με πρωτοπαθή υπερθυρεοειδισμό και 12 ασθενείς με πρωτοπαθή υποθυρεοειδισμό. Οι υποπληθυσμοί των λευκών αιμοσφαιρίων απομονώθηκαν με ανοσομαγνητικό διαχωρισμό, ενώ η έκφραση των GLUT μεταφορέων και της μεταφοράς γλυκόζης μελετήθηκε με κυτταρομετρία ροής. Για τη μελέτη της έκφρασης των υποδοχέων της λιπονεκτίνης, μονοκύτταρα απομονώθηκαν από 55 ασθενείς που υποβλήθηκαν σε στεφανιογραφία. Η έκφραση σε επίπεδο mRNA και πρωτεΐνης μελετήθηκε με την τεχνική της real-time PCR και της κυτταρομετρίας ροής αντίστοιχα. Αποτελέσματα: (1) Όλοι οι υποπληθυσμοί των λευκών αιμοσφαιρίων παρουσίαζαν έκφραση των GLUT1, GLUT3 και GLUT4 ισομορφών στην πλασματική τους μεμβράνη. Σε κατάσταση ηρεμίας τα μονοκύτταρα και τα Β-λεμφοκύτταρα εμφάνιζαν αύξηση των επιφανειακών GLUT3 και GLUT4 παρουσία φυσιολογικών συγκεντρώσεων ινσουλίνης. Σε κατάσταση ενεργοποίησης όλα τα κύτταρα παρουσίαζαν αύξηση της έκφρασης των GLUT ισομορφών στην πλασματική τους μεμβράνη. ...................................................................................................................