Μελέτη των μοριακών μηχανισμών που εμπλέκονται στην αντίσταση της ινσουλίνης σε λεπτά και παχύσαρκα άτομα

Abstract

Introduction: Obesity is considered a global pandemic and has adverse effects onhuman health. Unfortunately, the phenomenon of morbid obesity concerns not onlyadults, but also children and teenagers. Aim/methodology: Primary cultures of preandmature adipocytes were developed from routine surgical biopsies of subcutaneousabdominal adipose tissue from 96 healthy lean children [Body Mass Index (BMI) <85%]and 66 obese children (BMI ≥ 95%). These children were divided into three groups:prepubertal (Group A: 2mos-7yr, Group B: 8-12yrs) and pubertal (Tanner II-IV). TotalRNA and whole cell extracts were extracted from the adipocytes. The gene expressionwas studied with Reverse transcriptase PCR and the protein expression with westernimmunoblotting of the following molecules: CB1, Rab5, GLUT4, CAP, cCbl, APPL-1,AdipoR1, adiponectin, PPAR-γ, Akt/PKB. Finally, fasting blood samples were taken andat the serum the following were determined: fasting glucose, total cholesterol, LDL cholesterol, HDL cholesterol and triglycerides. Results: According to our study: (1)No differences were observed as far as clinical and biochemical profile of the childrenis concerned. (2) The protein expression of Rab5 was a) significantly increased in themature adipocytes of the younger obese prepubertal children of group A in comparisonto their respective lean, b) significantly increased in the mature adipocytes of leanpubertal children of group C when compared to the lean prepubertal children of bothgroups A & B. (3) The protein expression of Akt2 was: a) significantly decreased inthe preadipocytes of the older lean prepubertal children of group B in comparison tothe younger lean prepubertal children of group A, b) significantly increased in thepreadipocytes of the obese adolescents (group C) in comparison to the obeseprepubertal children of both groups (A & B) and c) significantly increased in themature adipocytes of the obese pubertal children of group C when compared toyounger obese prepubertal children of group A. (4) The protein expression of Capwas: a) significantly decreased in the mature adipocytes of the obese pubertalchildren of group C in comparison to their respective lean, b) tended to decrease inthe mature adipocytes of the obese pubertal children of group C in comparison to theolder obese prepubertal children of group B. (5) No differences were observed in theexpression of Adiponectin, AdipoR1, APPL1, cCBL, Glut4, CB1 and PPARγ between thelean and obese prepubertal and pubertal children. Conclusions: This current studyprovides new information for the physiological function of adipose tissue in leanchildren and for the complications of obesity at the molecular level of adipose tissueduring childhood. The results indicate that children have protective mechanismsagainst the complications of obesity, but during puberty, the adipocytes of obeseadolescents seem to be affected.

Εισαγωγή: Η παχυσαρκία θεωρείται μία παγκόσμια πανδημία και έχει δυσμενείς επιπτώσεις στην ανθρώπινη υγεία. Δυστυχώς, το φαινόμενο της νοσογόνου παχυσαρκίας δεν αφορά μόνο τους ενήλικες, αλλά και τα παιδιά και τους εφήβους. Σκοπός/μεθοδολογία:Αναπτύχθηκαν πρωτογενείς καλλιέργειες πρώιμων και ώριμων λιποκυττάρων από βιοψίες υποδόριου κοιλιακού λιπώδους ιστού χειρουργικών επεμβάσεων ρουτίνας 96 λεπτόσωμων παιδιών [δείκτη μάζας σώματος, (ΔΜΣ)<85%], και 66 παχύσαρκων παιδιών (ΔΜΣ≥95%).Τα παιδιά αυτά διαχωρίστηκαν σε δύο ομάδες: την προεφηβική (ομάδα Α, παιδιά ηλικίας 2-7 ετών και ομάδα Β, παιδιά ηλικίας 8-12 ετών) και την εφηβική (Τάννερ>Ι). Στα απομονωμένα λιποκύτταρα, πραγματοποιήθηκε απομόνωση ολικού RNA και ολικών πρωτεϊνικών εκχυλισμάτων. Με τη μέθοδο της αντίστροφης μεταγραφάσης PCR (RT-PCR),μελετήθηκε η γονιδιακή έκφραση και με τη μέθοδο της ανοσοαποτύπωσης κατά Western,μελετήθηκε η πρωτεϊνική έκφραση των εξής μορίων: CB1, Rab5, GLUT4, CAP, cCbl, APPL1,AdipoR1, αντιπονεκτίνη, PPAR-γ, Akt/PKB. Τέλος, πραγματοποιήθηκαν λήψεις δειγμάτων αίματος και έγιναν οι εξής μετρήσεις στον ορό του αίματος: Γλυκόζη νηστείας,Ολική χοληστερόλη, LDL χοληστερόλη, HDL χοληστερόλη και τριγλυκερίδια. Αποτελέσματα: Η μελέτη έδειξε ότι:(1)Δεν ανεδείχθησαν στατιστικά σημαντικές διαφορές όσον αφορά τα κλινικά χαρακτηριστικά και το βιοχημικό προφίλ των παιδιών.(2)Η πρωτεϊνική έκφραση του Rab5 έδειξε: α) σημαντική αύξηση στα ώριμα λιποκύτταρα (ΩΛ) των παχύσαρκων μικρότερων προεφηβικών της ομάδας Α σε σύγκριση με τα αντίστοιχα λεπτόσωμά τους, β) σημαντική αύξηση στα ΩΛ των λεπτόσωμων εφηβικών παιδιών της ομάδας Γ σε σύγκριση με τα αντίστοιχα προεφηβικά παιδιά και των δύο ηλικιακών ομάδων(Α&Β).(3)Η πρωτεϊνική έκφραση της Akt2 έδειξε: α) σημαντική μείωση στα προλιποκύτταρα (ΠΛ) των λεπτόσωμων μεγαλύτερων προεφηβικών παιδιών της ομάδας Βσε σχέση με τα αντίστοιχα μικρότερα προεφηβικά παιδιά της ομάδας Α, β) σημαντική αύξηση στα ΠΛ των παχύσαρκων εφηβικών παιδιών της ομάδας Γ σε σύγκριση με τα αντίστοιχα προεφηβικά παιδιά και των δύο ηλικιακών ομάδων (Ομάδα Α&Β) και γ)σημαντική αύξηση στα ΩΛ των παχύσαρκων εφηβικών παιδιών της Ομάδας Γ σε σύγκριση με τα παχύσαρκα μικρότερα προεφηβικά παιδιά της ομάδας Α. (4)Η πρωτεϊνική έκφραση του Cap έδειξε : α) σημαντική μείωση στα ΩΛ των παχύσαρκων εφηβικών παιδιών της ομάδας Γ σε σύγκριση με τα αντίστοιχα λεπτόσωμά τους και β) τάση μείωσης στα ΩΛ των παχύσαρκων εφηβικών παιδιών της ομάδας Γ σε σύγκριση με τα αντίστοιχα μεγαλύτερα προεφηβικά παιδιά της ομάδας Β.(5)Δεν ανεδείχθησαν στατιστικά σημαντικές διαφορές μεταξύ των λεπτόσωμων και παχύσαρκων προεφηβικών και εφηβικών παιδιών για τα μόρια: Αντιπονεκτίνη, AdipoR1, APPL1, cCBL, Glut4, CB1 και PPARγ. Συμπεράσματα: Η παρούσα μελέτη προσφέρει καινούργιες πληροφορίες όσον αφορά τη φυσιολογική λειτουργία του λιπώδους ιστού στα λεπτόσωμα παιδιά και των επιπλοκών της παχυσαρκίας,στο μοριακό επίπεδο, από την παιδική ηλικία. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι τα παιδιά μάλλον διαθέτουν μηχανισμούς προστασίας έναντι των επιπλοκών της παχυσαρκίας,ωστόσο κατά τη διάρκεια της εφηβείας φαίνεται ότι εμφανίζονται πιθανόν τα πρώτα σημεία των επιπλοκών στα λιποκύτταρα των παχύσαρκων εφήβων.