Stomach Health > magen Hälsa >  > Stomach Knowledges > undersökningar

Expression av energi metabolism relaterade gener i magsäcksvävnaden hos överviktiga personer med alkoholfri fettlever disease

uttryck för energimetabolism relaterade gener i den gastriska vävnaden feta personer med alkoholfri fettlever Bild Sammanfattning
Bakgrund
magen är en integrerad del av energibalansen regleringskretsen. Studier för att undersöka effekterna av systemöverskridande förändringar i energi homeostas i magen vävnad är knappa. Närheten i magen till levern - den vanligaste sekundära målet påverkas av fetma - tyder på att dessa två organ är utsatta för varandras lokala sekretion. Därför har vi som syftar till uttryck profilering av energi metabolism associerade gener i magsäcksvävnaden hos feta alkoholfri fettlever (NAFLD) patienter.
Metoder Review, en totalt 24 patienter med histologiskt beprövade NAFLD ingick. I magsäcksvävnaden, var genexpression profilering av 84 energimetabolism associerade gener som bärs ut.
Resultat
ackumulering av fett i levern parenkymet åtföljs av nedreglering av gener som kodar för karboxipeptidas E (CPE
) och Interleukin 1B (IL1B
) i magslemhinnan av samma patient. Hos patienter med hög grad leversteatos, interleukin 1-beta-kodande genen med anorexigena funktion, var IL1B
nedregleras. Nivåerna uttrycket av 21 gener, inklusive ADRA2B
, CNR1 Mössor och LEP
var signifikant i magsäcksvävnaden hos NAFLD patienter med leverinflammation. Det fanns också indikationer på en ökning av opioid signalering inom magslemhinnan som kan resulterar i en övergång till proinflammatoriska miljö inom detta organ och bidrar till systemisk inflammation och patogena processer i leverparenkym.
Slutsatser
Vi har visat differential uttryck av energimetabolism associerad gener i magsäcksvävnaden hos överviktiga NAFLD patienter. Viktigast är dessa genuttrycksprofilerna associerad med förändringar i den hepatiska parenkym vilket återspeglas i ökade poängen för leversteatos, inflammation, fibros och NASH. Denna studie föreslår det komplexa samspelet mellan flera organ i patogenesen av fetmarelaterade komplikationer såsom NAFLD och ger ytterligare bevis som stöder en viktig roll för gastric vävnad för att främja fetmarelaterade komplikationer.
Bakgrund
Energibalansen regleras av en miljö av hormoner, cytokiner och signalsubstanser. Denna homeostatiska regleringen integrerar signaler från det centrala nervsystemet och olika perifera organ och säkerställer att trots fluktuationer i daglig mat och energiintaget, variationen i dagliga vikt, i de flesta fall, förblir försumlig [1]. Denna systemomfattande överhörning tyder på att nätverket balansera aptit och mättnad är mycket komplexa och delvis överflödiga. Magen är en integrerad del av detta energibalansen reglerkrets och är känd för att förmedla mättnadssignaler till hypotalamus [2].
Intressant studier för att undersöka deltagande i magen i energi homeostas och effekterna av korssystemförändringar i energi homeostas på magen funktion är knappa [3-5]. Bortsett från dess uppenbara roll i matsmältningen och absorption av näringsämnen, har magen endokrina funktioner [3, 4]. En av de bästa exemplen på endokrina roll i magen ses i sin produktion av ghrelin, obestatin och leptin, hormoner som är kända bidra till många kroniska sjukdomar asscociated med fetma [5-7]. Dessutom har flera nya studier tyder på en roll av dessa molekyler i systemisk inflammation [8-10]. Detta indikerar behovet av ytterligare studier om den roll som gastric vävnad i fetma och fetmarelaterade sjukdomar.
Viktigt är fetma i samband med förändringar i genuttrycket i många typer av icke-fett perifera vävnader, inklusive muskel [11] , lever [12] och perifera mononukleära blodceller [13]. Särskilt har effekten av fetma på magen vävnad och roll i magen i metabola dysfunktion förbisetts. Histologiska studier av magvävnad hos överviktiga patienter rapporterade en antal synliga förändringar inom slemhinnan i en majoritet av proverna [14, 15]. Det är mycket svårt att säga om dessa förändringar är följder av systemisk inflammation eller aktiva bidrar till viktökning. Det är möjligt att förändrade sekretoriska mönster i samband med gastric inflammation förstärka utvecklingen av fetma-relaterade förhållanden. Närheten i magen till levern - den vanligaste sekundära målet påverkas av fetma - tyder på att dessa två organ är utsatta för varandras lokala sekretion. Därigenom kan genuttryck Effekterna av dessa organ i svars till centrala fetma vara potentiellt interrelaterade. Review, en viktig komplikation av fetma, alkoholfri fettlever (NAFLD), beräknas påverka ~ 30% av den amerikanska vuxna [16]. Den progressiva formen av NAFLD eller alkoholfri steatohepatitis (NASH) kännetecknas av ackumulering av fett i levern tillsammans med utbuktning av hepatocyter, lobulär inflammation med eller utan fibrotiska förändringar i leverparenkym. Det är viktigt att notera att avsättningen av fett i levern är associerad med nedsatt känslighet för insulin [17, 18]. Olika adipocytokiner och hormoner som produceras av visceral fettvävnad, gastrisk vävnad och levervävnad kan potentiellt bidra till utvecklingen av NAFLD och dess progression till NASH [10, 12].
I en tidigare studie visade vi en förändrad mönster av genuttryck för cytokin och kemokin kodnings gener i den gastriska vävnaden feta personer med NAFLD [19]. I denna studie har vi ytterligare utforska detta förhållande genom genuttryck profilering av energi metabolism associerade gener i magsäcksvävnaden hos överviktiga NAFLD patienter.
Metoder
Prover
mage vävnadsprover samlades in efter informerat samtycke från sjuklig fetma NAFLD patienter under laparoskopisk sleeve gastrectomy. Vävnaden snabbfrystes i flytande kväve och lagrades vid -80 ° C. En leverbiopsi utfördes på samma gång; alla biopsier lästes av samma hepatopathologist. Kliniska och laboratorievärden från tiden för operationen extraherades från patientjournaler (tabell 1). Andra orsaker till kronisk leversjukdom uteslöts baserat på negativa serologi för hepatit B och C, ingen rapporterad historia av toxisk exponering och överdriven alkoholkonsumtion (> 10 gram /dag hos kvinnor och > 20 gram /dag hos män) ansågs också som ett uteslutningskriterier. Inga patienter erhöll tiazolidindioner (TZDs), protonpumpshämmare eller andra läkemedel för gastrit liksom de som är associerade med fettlever. Studien godkändes av Internal Review Board av Inova Hospital (Federal Assurance FWA00000573) .table 1 Kliniska och demografiska data för de patientgrupper profilerade för uttryck av fetmarelaterade gener
demografiska eller kliniska parametrar
Medelvärde ± SD, eller%
(N = 24) på ​​
BMI (*) Review 47,96 ± 8,2
AST, (U /L) (*) Review 24,92 ± 8,37
ALT, (U /L) (*) Review 30,38 ± 12,88
Total kolesterol, mg /dl (*) Review 205,08 ± 41,82
HDL, mg /dl (*) Kvinnor
50,33 ± 11,85
HDL, mg /dl (*) Hanar
39,66 ± 41,82
triglycerider, mg /dl (*) Review 197 ± 105,39
Ålder
43,93 ± 10,2
Kön (honor) katalog 79% (N = 19) Review Race (kaukasiska) Review 67% (N = 16) Review Advanced inflammation (score ≥ 3) katalog 54% ( N = 13) Review NASH
63% (N = 15) Review Advanced steatos
42% (N = 10) Review Fibrosis
79% (N = 19) Review leversteatos med förekomsten av leverinflammation
96% (N = 23) Review NASH med närvaro av leverinflammation
62,5% (N = 15) Review Värden markerade med asterisk (*) ges som medelvärde ± SD. SD: standardavvikelse; BMI: Body Mass Index; NASH: Alkoholfria steatohepatitis; AST: aspartataminotransferas; ALT: alaninaminotransferas; HDL. High-density lipoprotein | Allt leverbiopsier lästes av samma hepatopathologist. Histologiska funktioner som portal inflammation, lymphoplasmacytic lobulär inflammation, polymorfonukleära lobulär inflammation, Kupffer cellhypertrofi, apoptotiska kroppar, fokal parenkymal nekros, glykogen kärnor, hepatocellulär ballongfärd, och Mallory-Denk kroppar utvärderades i H & E sektioner. Omfattningen av steatos graderades baserat på en uppskattning av den procentuella andelen vävnad upptas av fett vakuoler enligt följande: 0 = ingen, 1 = < 5%, 2 = 6-33%, 3 = 34-66%, 4 = > 66%. NASH definierades som steatosis, lobulär inflammation, och ballongflygning degeneration med eller utan Mallory Denk organ, och med eller utan fibros. Omfattningen av olika immuncellinfiltration såsom lymphoplasmacytic celler, polymorfonukleära celler och Kupffer cellhypertrofi bedömdes av hematoxylin-eosin (H & E) färgning. För varje kategori, var poängen tilldelas baserat på följande system: 0 = ingen, 1 = få, 2 = måttlig, 3 = många. Omfattningen av leverinflammation bestämdes baserat på summan av de ovannämnda individuella poängen med en poäng på ≥ 3 betraktas som avancerad leverinflammation och värdering av < 3 betraktas som mild /ingen leverinflammation. Svårighetsgraden av pericellulär och portalfibros bestämdes av Masson trikromfläckning av biopsi, respektive. Poängsättningen var enligt följande: 0 = ingen fibros, en = mild fibros, 2 = måttlig fibros, 3 = markant fibros. Svårighetsgraden av den totala leverfibros bestämdes baserat på summan av de individuella poängen (pericellulär och portal fibros) med poäng på ≥ 3 betraktas som avancerad leverfibros och poäng < 3 betraktas som mild /ingen leverfibros. Patienter med leversteatos eller NASH ansågs ha NAFLD.
RNA-extraktion och omvänd transkription
Totala cellulära RNA extraherades från fundic magen vävnadsprover (N = 24) med användning av RNeasy kit (Qiagen, USA) enligt tillverkarens instruktioner . Koncentration och kvaliteten på de extraherade RNA mättes med användning av absorbansen vid 260 nm (A 260) och 280 nm (A 280) med GeneQuant1300 spektrofotometer (GE Healthcare, USA). Endast mRNA prover med A 260 /A 280 förhållande i intervallet 1,8 till 2,1 användes. Dessutom observerades integriteten av varje total-RNA utvärderades genom 1% agarosgelelektrofores med etidiumbromid. Extraherade totala RNA transkriberades omvänt till enkelsträngade cDNA: t med användning av RT 2 första sträng-kit (Qiagen, USA), per tillverkarens protokoll.
Kvantitativ realtids-PCR-analys
profilering av genuttryck Experimenten utfördes på cDNA-prover med användning av RT 2 Profiler PCR Arrays (Qiagen, USA) som innehåller 84 orexigenic, anorexigena, och energiförbrukning relaterade gener och deras receptorer tillsammans med fem housekeeping-gener, enligt tillverkarens protokoll (Ytterligare fil 1: Tabell S1). Kvantitativa realtids-PCR-reaktioner utfördes i 96-brunnars PCR-format med hjälp av Bio-Rad CFX96 Real Time System (BioRad Laboratories, USA) med en ramphastighet av 1 ° C /sek. Real Time PCR blandningar bestod av en mikroliter cDNA, 7,5 | il av RT-PCR Master Mix (Qiagen, USA) i en slutlig volym av 25 mikroliter. Den termiska profilen för RT-PCR-förfarande upprepades under 50 cykler: 1) 95 ° C under 10 min; 2) 10 s denaturering vid 95 ° C, 15 s hybridisering vid 60 ° C (förstärkningsuppgifter samlas in vid slutet av varje förstärkningssteg); 3) dissociationskurvan som består av 10 s inkubation vid 95 ° C, 5 s inkubation vid 65 ° C, en ramp upp till 95 ° C (Bio-Rad CFX96 Real Time System, USA). . Smältkurvor användes för att validera produktspecificitet
Analys av genuttryck profiler
tröskelcykeln (C
t
) värden erhölls för varje gen; endast C
t
värden mindre än 40 ansågs för analys. C
t
värden för kontrollbrunnar (genomisk DNA kontroll, omvänt transkriptas kontroll, positiv PCR-kontroll) undersöktes separat och används för att bestämma kvaliteten på körningen, enligt tillverkarens rekommendationer. Genomsnittet av fem housekeeping-gener: B2M
, HPRT1, RPL13A, GAPD
och ACTB,
användes för att normalisera den C
t
värden. Relativa uttrycket bestämdes med användning av Delta Delta Ct
metoden (1). Faldig förändring (2) för varje gen beräknades enligt följande: ΔΔ
C
t
=
2 Review -
Δ
C
t
(1) Vik
Ändra
=
Δ
C
t
Experiment
/News Δ
C
t
Kontroll
.
(2) Statistisk analys
studien var utformad för att upptäcka förändringar i genuttryck i magen av patienter med avancerade former av NAFLD jämfört med de med mildare former. De bigningar för varje histopatologisk tillstånd var såsom beskrivits ovan. Följande jämförelser utfördes: 1. Svår sjukdomstillstånd jämfört med mild /ingen sjukdomstillstånd eller
2. Förekomsten av sjukdomen jämfört med ingen sjukdom
signifikansen av skillnader i genuttryck mellan grupperna bedömdes med hjälp av univariata icke-parametriska Mann-Whitney test. Spearmans koefficienterna för korrelation användes för att bestämma om två variabler samar varierar, och för att mäta styrkan av deras förhållande. De oberoende effekterna av viktiga variabler (P Hotel < 0,05) på avancerad inflammation, NASH och leversteatos bedömdes med hjälp av flera stegvis regressionsanalys, med både bakåt och framåt stegvis urvalsförfaranden
Resultat Review, en totalt. 24 patienter med histologiskt beprövade NAFLD ingick. Kliniska och demografiska data för patienter sammanfattas i tabell 1. I mag vävnad, genuttryck profilering av 84 energiomsättning associerade gener (Ytterligare fil 1: Tabell S1) utfördes
Genuttryck signatur i samband med avancerad leversteatos <. br> När mRNA expressionsnivåer jämfördes i prover från patienter med avancerad leversteatos (grad ≥ 3) till det med mild eller ingen leversteatos (Grade < 3), en signifikant minskning av uttrycksnivåer av mRNA som kodar för CPE
(-1.88, p < 0,04) och IL1B
(-2,5, p < 0,05) gener observerades (tabell 2) .table 2 Förteckning över fetmarelaterade gener signifikant uppregleras i mag vävnader hos patienter med följande sjukdomstillstånd
gener
Vik reglering
P-värde
Advanced leversteatos (grad ≥ 3) vs mild /ingen leversteatos (poäng < 3) Review CPE
-1,8
0,04
IL1B
-2,5
0,05
NASH föreliggande vs nr NASH
IL1R1
1,99
0,04
OPRM1

2,65
0,02
SIGMAR1
3,13
0,03
THRB
1,94
0,02
ZFP91
3,09
0,01
Avancerad leverinflammation (score ≥ 3) vs mild /ingen leverinflammation (poäng < 3) katalog ADCYAP1
5,5
0,04
ADRA2B
2,1
0,02
BDNF
3,5
0,03
CNR1
5,1
0,001
CNTFR
3,2
0,02
GALR1
2,5
0,04
GH2

5,1
0,01
GRPR
4,1
0,004
IAPP
2,5
0,03
LEP
2,3
0,04
LEPR
2,3
0,02
MC3R
4,1
0,02
NMB
2,4
0,04
NMU
3,9
0,004
NMUR1
6,9
0,03
PPARGC1A
4,1
0,006
PRLHR

4,2
0,02
RAMP3
2,5
0,02
SIGMAR1
2,3
0,01
SSTR2
3,2
0,04
UCN
4,9
0,04
fibros föreliggande vs ingen fibros
NTS
6,7
0,02
OPRK1
5,6
0,01
gastrit närvarande vs ingen gastrit
C3
-2,1
0,04
DRD1
2,6
0,02
Avancerad leverinflammation (score ≥ 3) (N = 13), Advanced Steatos (score ≥ 3) (N = 10), NASHǂ (N = 15), Fibrosisǂ (N = 19), Gastritisǂ (N = 11). ǂComparison genomfördes för att grupper av patienter utan villkor listade
Gastric genuttryck signatur i samband med NASH
mRNA som kodas av IL1R1
(1,99, p < 0,04)., OPRM1
(2,65, p <0,02), SIGMAR1
(3,13, p < 0,03), THRB
(1,94, p < 0,02) och ZFP91
(3,09, p < 0,01) gener uppreglerade i gastric prover från patienter med NASH jämfört med de utan NASH (tabell 2).
Genuttryck signatur i samband med avancerad leverinflammation
När prover som tagits från patienter med avancerad leverinflammation (score ≥ 3) jämfördes med den hos patienter med mild inflammation , 21 gener (0,001 < p < 0,05) befanns ha ökat genuttryck (faldig förändring Område: 2,1-6,9) (tabell 2). Bland dessa gener, att uttrycksnivåer av ADRA2B
, CNR1 Mössor och LEP
hittades också korreleras (r > 0,5, p < 0,05) med graden av leverinflammation (tabell 3). Dessutom, uttrycksnivåer av IL1A Mössor och OPRM1
också korrelerade med graden av leverinflammation (r > 0,5, p < 0,05) (tabell 3) .table 3 Analys av sambanden mellan uttrycksnivåer av olika gener och gjorde egenskaper NAFLD
Gene
korrelation (r)
p-värde
NASH
IL1R1
0,42
0,03
OPRM1
0,43
0,034
SIGMAR1
0,51
0,009
THRB
0,40
0,05
ZFP91
vid 0,43
0,03
graden av inflammation
ADRA2B
0,45 0,02
CNR1
0,43
0,03
LEP

0,40
0,04
IL1A
0,43
0,03
OPRM1
0,42
0,03
Fibrosis
GHR
vid 0,42
0,03
IL1A
0,48
0,01
gastrit
DRD1
0,46
0,02
GHRL

0,41
0,04
BMI
CPE
0,47
0,01
ZFP91
-0,48
0,01
fasteglukos (mg /dl) katalog AGRP
0,52
0,008
NMB
0,41
0,04
THRB
0,55
0,005
TNF
0,42
0,04
UCP1
0,65
0,0005
Serum triglycerider (mg /dl) katalog ADCYAP1R1
0,48
0,01
ADIPOQ
0,50
0,01
APOA4
0,44
0,02
CNTFR
0,41
0,04
Calca
0,44
0,02
DRD2
0,49
0,01
GCGR
0,43
0,03
GH2

0,41
0,04
GLP1R
0,56
0,003
IL6
0,42
0,03
NMUR1
0,48
0,01
NTRK2
0,40
0,04
PPARGC1A
0,42
0,04
PRLHR
0,43
0,03
CPD
-0,42
0,03
Genuttryck signatur i samband med leverfibros
Jämförelse av gastric prover som tagits från patienter med fibros och prover från dem utan fibros visade mRNA för NTS
och OPRK1
gener var mer än fem gånger uppregleras i närvaro av fibros (p < 0,02) (tabell 2). Analys av korrelationer visade att mRNA-nivåer för GHR
och IL1A
gener konsekvent öka tillsammans med en progression av fibros (r > 0,5, p < 0,05). (Tabell 3) Review Association of genuttryck med riskfaktorer för NAFLD
nivåerna av mRNA uttryck för CPE
korrelerades positivt BMI, medan mRNA expressionsnivåer för ZFP91 Mössor och BMI var korrelerade negativt (P < 0,01) (tabell 3). Vidare har fasta glukosnivåerna positivt korrelerade med uttrycksnivåer av mRNA som kodas av AGRP
, NMB
, THRB
, TNF Mössor och UCP1
gener Serum triglyceridnivåer var positivt korrelerad med uttrycksnivåer av 14 gener (tabell 3), inklusive ADIPOQ
och APOA4
och negativt korrelerad med den för CPD
(tabell 3) Diskussion
Obesity.
är allmänt ses som en ansamling av alltför stort antal förstorade adipocyter i en bukhålan och i subkutana depåer. Dessutom är fetma också förknippat med ansamling av fett i ett antal organ, i synnerhet, muskel och lever [20]. Dessa ektopiska är inte väl anpassade för fettlagring och även måttliga ökningar i lipid koncentrationer kan manifesteras som vävnadsdysfunktion på grund av lipotoxicitet [21]. Ett spektrum av lipotoxicitet associerade förändringar i uttrycksmönster har demonstrerats både i muskel och lever av feta patienter [22-24] samt i djurmodeller för fetma [25].
Förutom fettinfiltration av dessa organ ett antal andra förändringar kan ske hos överviktiga patienter. Till exempel, den gastriska vävnaden feta individer genomgår förändringar som är synliga genom histologisk bedömning. I själva verket, oxyntic slemhinna morbidly obese patienter utan metabolisk syndrom innehåller fler ghrelin-immunoreaktiva celler jämfört med den hos icke-överviktiga patienter [26]. Dessutom serumnivåer av tre proteinprodukter av ghrelin genen (acylerad ghrelin, des-acylerad ghrelin, och obestatin) har visat sig vara förhöjda hos överviktiga patienter med NAFLD [10, 27]. Slutligen, i en tidigare studie har vi visat att mRNA-kodning för olika lösliga molekyler överproduceras i mag vävnad sjuklig fetma patienter med avancerade former av NAFLD.
I denna studie bedömde vi genuttryck mönster för energi metabolism- relaterade gener i den gastriska vävnaden av sjuklig fetma patienter med NAFLD. I synnerhet noterade vi att ansamling av fett i levern parenkymet åtföljs av nedreglering av gener som kodar för karboxipeptidas E (CPE
) och Interleukin 1B (IL1B
) i magslemhinnan av samma patient. Med tanke på närheten och intim samverkan mellan magen med lever, tror vi dessa iakttagelser i den gastriska vävnaden kan ha stor betydelse för förändringar ses i levervävnad.
Karboxipeptidas E är involverad i post-translationell bearbetning av många prohormones och neuropeptider, inklusive de som uttrycks främst i mag-tarmkanalen och spelar en central roll i energi homeostas [28]. I modeller djur, inaktive både CPE alleler resulterar i fetma som orsakas av en defekt näringsämnen uppdelning snarare än genom ökad konsumtion mat [28]. Inte mycket är känt om ett uttryck för CPE hos människor, men det finns indikationer på att allela variationer i denna gen kan bidra till koronar ateroskleros, en annan komplikation av fetma och metabola syndromet [29]. Hittills är vår första rapport att koppla minskningen i human icke-fett perifer vävnadsuttryck av CPE till fetma relaterade tillstånd.
Annan mRNA nedregleras i gastric vävnad hos patienter med hög grad leversteatos kodar för interleukin 1 beta (IL1B
), en inflammatorisk cytokin med anorexigena funktion [30, 31]. IL1β hämmar genuttrycket av orexigenic ghrelin [32] och undertrycker produktionen av magsyra och gastrin [32]. Emellertid visade det sig nyligen att IL1β stöder ektopisk ansamling av fett i leverceller och fettvävnadsmakrofager [33]. Interestingly, fettrik matad (HFF) möss uppvisade en förmånlig ökning av IL-1β-koncentrationen i portalen jämfört med det systemiska blodtrycket [34], vilket således, vilket anger att levern kan skilja sig i dess IL-1β reglering från andra perihearl vävnader.
Det är viktigt att notera att fetma är känd för att vara förknippad med låggradig systemisk inflammation. Vidare inflammation spelar en viktig roll i patogenesen av progressiv NAFLD eller NASH. I vår studie var nivåerna av 21 gener signifikant i magsäcksvävnaden hos NAFLD patienter med leverinflammation (tabell 2). Bland dessa ADRA2B
, CNR1
, LEP
också signifikant korrelerade (r = 0,5, p < 0,05). Med graden av leverinflammation
annan intressant upptäckt av vår studie avser uttryck av leptin i magsäcksvävnaden. Utsöndringen av leptin är akut ökas som svar på inflammation och inflammatoriska cytokiner såsom TNF-α och IL-1β. Även är den viktigaste platsen för leptin produktionen vit fettvävnad, har leptin genuttryck också påvisats i mag epitel och i körtlar i magsäckens slemhinna fundic i både råttor [35], och människor [36]. Det finns en mängd bevis blandar in leptin i patogenesen av NAFLD. I en studie av Chitturi et al., De leptin nivåer hos patienter med biopsi visat NASH var dubbelt så stora som återfinns i icke-NASH matchade kontroller [37]. Alla författare läst och godkänt den slutliga manuskriptet.

Other Languages