De la Departamentele de Medicină (F.L., V.L., P.A.) și Chirurgie (A.T.), Spitalul Universitar Huddinge și Centrul de Cercetare, Institutul Karolinska, Stockholm (F.L., A.T., V.L., P.A.), Suedia.

viscerală

De la Departamentele de Medicină (F.L., V.L., P.A.) și Chirurgie (A.T.), Spitalul Universitar Huddinge și Centrul de Cercetare, Institutul Karolinska, Stockholm (F.L., A.T., V.L., P.A.), Suedia.

De la Departamentele de Medicină (F.L., V.L., P.A.) și Chirurgie (A.T.), Spitalul Universitar Huddinge și Centrul de Cercetare, Institutul Karolinska, Stockholm (F.L., A.T., V.L., P.A.), Suedia.

De la Departamentele de Medicină (F.L., V.L., P.A.) și Chirurgie (A.T.), Spitalul Universitar Huddinge și Centrul de Cercetare, Institutul Karolinska, Stockholm (F.L., A.T., V.L., P.A.), Suedia.

Abstract

O explicație plauzibilă a incidenței mai mari a complicațiilor cardiovasculare în obezitatea corpului superior poate fi o secreție crescută de acizi grași liberi (FFA) produse de depozitele de grăsime viscerală prin lipoliză în această regiune. 2 3 S-a demonstrat într-adevăr că subiecții obezi au o eliberare FFA semnificativ mai mare din adipocitele lor viscerale decât martorii slabi. 10 Depozitul de grăsime viscerală are acces direct la ficat prin sistemul venos portal. Creșterea FFA „portal” poate avea o serie de efecte adverse asupra ficatului, cum ar fi o creștere a gluconeogenezei, afectarea metabolismului și acțiunea insulinei și creșterea sintezei lipoproteinelor. 2 3 11 12 Acestea pot, la rândul lor, să contribuie la dezvoltarea intoleranței la glucoză, hipertensiune, dislipoproteinemie și ateroscleroză.

Lipoliza la om este mai presus de toate reglementată de insulină, care inhibă lipoliza și catecolaminele. Efectele catecolaminelor sunt modulate prin patru subtipuri de adrenoceptoare, adică prin stimulare prin β1-, β2- și β3-adrenoceptori și inhibare prin α2-adrenoceptori. 13 Receptorii insulinei și catecolaminelor reglează formarea de AMP ciclic, care la rândul său modulează lipaza sensibilă la hormoni, enzima care activează lipoliza.

Datele in vivo sugerează că reglarea lipolizei este diferită în obezitatea corpului inferior decât în ​​obezitatea corpului inferior. 14 15 16 Dacă există o diferență de gen în mobilizarea FFA din depozitele de grăsime viscerală rămâne de stabilit și, dacă există, trebuie explorate posibilele mecanisme de bază.

Prezentul studiu a fost realizat pentru a investiga posibilele diferențe de sex în caracteristicile clinice și mobilizarea viscerală a FFA prin lipoliză în obezitate. Diferențele de gen pot fi localizate în orice etapă a lanțului de evenimente care transferă semnalul de la receptorii hormonali la lipaza hormonală sensibilă. În consecință, am investigat lipoliza indusă de catecolamină și insulină în celulele adipoase viscerale (omentale) la bărbați și femei obezi.

Metode

Pacienți

Anestezia generală a fost indusă la 8 dimineața printr-un barbituric cu acțiune scurtă și menținută de fentanil și un amestec de oxigen și oxid de azot. Soluția salină intravenoasă a fost administrată înainte ca biopsiile de grăsime să fie luate din omentul major la începutul operației.

Studiul a fost aprobat de comitetul de etică al Institutului Karolinska, Stockholm. Toți pacienții au dat consimțământul informat pentru a participa la studiu.

Izolarea celulelor adipoase și determinări ale dimensiunii și numărului celulei

Experimente de lipoliză și antilipoliză

Experimentele cu insulină au fost concepute pentru a estima efectul antilipolitic al diferitelor concentrații de insulină, variind de la 10 −13 la 10 −9 mol/L, asupra lipolizei induse de norepinefrină în concentrații crescătoare de la 10 −12 la 10 −4 mol/L. Norepinefrina a fost preferată ca inductor lipolitic în aceste experimente, deoarece este agentul lipolitic natural. Experimentele metodologice au relevat că un efect antilipolitic maxim a fost întotdeauna obținut cu 10-9 mol/L de insulină.

Determinarea simultană a eliberării de glicerol și FFA

Procedurile de izolare și incubare a celulelor grase au fost exact aceleași în aceste experimente ca și în experimentele de lipoliză descrise mai sus, cu excepția faptului că albumina serică fără acid gras gras 0,25% (greutate/vol) a fost utilizată ca acceptor al FFA în mediul de incubare . La sfârșitul incubării, o alicotă a mediului a fost îndepărtată pentru determinarea glicerinei, așa cum s-a descris mai sus. O altă alicotă a fost utilizată pentru a măsura eliberarea FFA. Metoda pentru determinarea FFA a fost descrisă în detaliu. 27 Pe scurt, analizele FFA au fost efectuate după cum urmează. Testul a implicat pretratarea cu detergentul SDS pentru a elibera FFA-urile din serul albuminei bovine înainte de activarea acizilor grași de către acil-CoA sintetaza. Această etapă a fost urmată de oxidarea tioesterilor rezultați de acil-CoA oxidază. H2O2 format (reflectând cantitatea de FFA) a fost ulterior măsurat într-o reacție de luminol catalizată cu peroxidază de hrean, folosind un luminometru (LKB Wallac). Lipsa țesutului adipos a redus determinările simultane ale eliberării de FFA și glicerol la 30 din cei 45 de subiecți (18 femei și 12 bărbați).

Testarea activității lipazei sensibile la hormoni

Droguri și produse chimice

Albumină serică bovină (fracția V, lotul 63F-0748), albumina serică bovină fără acid gras (lotul A-6003), Clostridium histolyticum colagenază tip I, glicerol kinază din E coli (G4509), acil-CoA sintetaza (EC 6.2.1.3) din Pseudomonas specii, acil-CoA oxidaza din Candida lipolytica, peroxidază de hrean (EC 1.11.1.7, tip VI; 250-330 U/mg), SDS, ascorbat oxidază, adenozin deaminază, Triton X-100, ATP, forskolin, dibutiril AMP ciclic și 8-bromo AMP ciclic au fost obținute de la Sigma Compania chimică. Norepinefrina și (-) - clorhidrat de izoprenalină provin de la Hässle, sulfat de terbutalină de la Draco, clorhidrat de dobutamină de la Lilly, UK 14304 tartrat de la Pfizer, CGP (±) 12177 [(-) - 4- (3)-t-butilamino-2-hidroxi-propoxi) benzimidazol-2-ona] de la Ciba Geigy și insulina umană de la Novo-Nordisk. Reactivul de monitorizare ATP care conține luciferază licurică provine de la LKB Wallac. Antipain și leupeptină au fost obținute de la Sigma. 1 (3) -Mono (3H) oleoil-2-oleoilglicerol a fost fabricat în Departamentul de Chimie Medicală și Fiziologică, Universitatea Lund, Suedia. Toate celelalte substanțe chimice au avut cel mai înalt grad de puritate disponibil comercial. Colagenaza și alte ingrediente din tampoane au provenit din aceleași loturi pe tot parcursul studiului.

Analize statistice

Valorile sunt date ca medie ± SEM. Valorile EC50 au fost transformate logaritmic pentru a normaliza datele și au fost definite ca sensibilitate subtip β- și α2-adrenoceptor, respectiv. ANCOVA, ANOVA, studentul cu două cozi nepereche t testul și analiza de regresie în trepte au fost utilizate pentru comparații statistice. Toate analizele au fost efectuate cu un pachet software statistic.

Rezultate

Caracteristicile clinice la bărbați și femei obezi sunt prezentate în Tabelul 1. Așa cum era de așteptat, WHR mediu și diametrul sagital au fost semnificativ mai mari la bărbații obezi decât la femeile obeze, în ciuda valorilor IMC similare în cele două grupuri. La fel, diametrul sagital și volumul celulelor grase omentale au fost mai mari la bărbații obezi, care au avut, de asemenea, tensiune arterială diastolică mai mare, insulină plasmatică, glucoză și trigliceride și niveluri mai scăzute de colesterol HDL decât grupul feminin. Majoritatea bărbaților au avut o distribuție a corpului superior a masei grase, cu mai multe semne ale complicațiilor clasice ale obezității, inclusiv dovezi indirecte ale rezistenței la insulină.

Efectele creșterii concentrațiilor de norepinefrină asupra eliberării simultane de glicerol și FFA din celulele grase omentale la bărbații și femeile obeze sunt descrise în Fig. 1, în care lipoliza bazală a fost scăzută. Grupul masculin a avut un răspuns FFA cu glicerol visceral aproape dublu mai mare și glicerol la norepinefrină decât grupul feminin (repetate ANOVA cu două căi, P= .02 și P= .02, respectiv). De asemenea, la concentrații fiziologice de norepinefrină (1 până la 10 nmol/L), grupul masculin a demonstrat rate de eliberare a glicerinei induse de norepinefrină cu 50% până la 100% semnificative statistic decât grupul feminin. La 10 nmol/L de norepinefrină, ratele de lipoliză au fost de 14,8 ± 1,7 și 7,9 ± 1,3 μmol glicerol la 10 7 celule la 2 ore la bărbați și, respectiv, la femei (P= .0002). Diferențele au fost chiar mai mari dacă lipoliza bazală nu a fost scăzută. Rapoartele individuale de eliberare a glicerinei la eliberarea FFA au fost calculate pe lipoliză netă (minus lipoliză bazală) la 10-7 mol/L de norepinefrină atunci când a existat o rată maximă de eliberare de FFA în ambele grupuri. Raporturile glicerol: FFA nu au fost semnificativ diferite (1: 2,93 ± 0,17 și 1: 2,69 ± 0,18 la bărbați și, respectiv, la femei). Astfel, în niciunul dintre grupuri nu a existat o reesterificare importantă a FFA.

În cele din urmă, rata lipolitică indusă de noradrenalină din masa viscerală a celulelor grase a fost, de asemenea, calculată la ambele sexe. În primul rând, ratele maxime de lipoliză induse de noradrenalină au fost de 3,63 ± 0,28 și 3,21 ± 0,39 μmol glicerol per gram de triglicerid la bărbați și, respectiv, la femei. Din diametrul sagital se pot calcula volumele de grăsime intraabdominală. 29 Depozitele de grăsime viscerală reprezintă aproximativ 80% din masa totală de grăsime intraabdominală și au fost calculate pentru a fi de 10,1 ± 0,4 L la bărbați și 4,8 ± 0,2 L la femei. Aceasta înseamnă că bărbații, în general, au nu numai celule adipoase mai mari, ci și mai multe celule adipoase viscerale decât femeile. Din măsurătorile antropometrice, numărul celulelor de grăsime viscerală ar putea fi calculat la 12,6 × 10 9 și, respectiv, la 5,9 × 10 9 la bărbați și femei. Prin combinarea acestor măsurători, rata maximă a lipolizei induse de noradrenalină a fost calculată a fi de 367 ± 28 mmol glicerol la 2 ore la bărbați și de 189 ± 23 mmol glicerol la 2 ore la femei (P= .0001).

Glicerina stimulată de catecolamină și eliberarea FFA semnificativ mai mare la bărbații obezi pot fi atribuite unei diferențe în oricare dintre adrenoceptorii β1-, β2- și β3-stimulatori, inhibitorii α2-adrenoceptorilor sau în funcția de postreceptor. Prin urmare, toate aceste posibilități au fost investigate prin incubarea celulelor adipoase în prezența sau absența agenților specifici care acționează în diferite etape din cascada lipolitică. Eliberarea de glicerol a fost determinată și utilizată ca indice lipolitic.

Fig 2 demonstrează sensibilitățile lipolitice și antilipolitice ale celulelor grase omentale la agoniști selectivi β- și α2-adrenoceptor, adică dobutamină (β1), terbutalină (β2), CGP 12177 (β3) și UK 14304 (α2) la bărbați și femei . Curbele medii concentrație-răspuns pentru toți cei patru agoniști adrenoceptor sunt date ca procent din efectul lor maxim, pentru a elucida diferențele de sensibilitate agonistă între grupuri (de exemplu, deplasarea spre stânga sau spre dreapta în curba concentrație-răspuns). Nu au existat diferențe aparente în sensibilitatea adrenoceptorului β1 sau β2 între cele două grupuri. Cu toate acestea, celulele grase omentale ale bărbaților obezi au fost de 12 ori mai sensibile la agonistul β3-adrenoceptor CGP 12177 (P= .004) și, de asemenea, a demonstrat o sensibilitate de α2-adrenoceptor de 17 ori mai mică după stimulare cu UK 14304P= .003). Din curbele concentrație-răspuns, s-au calculat valorile medii ale EC50 (log mol/L) pentru stimulare sau inhibare cu cei patru agoniști adrenoceptor diferiți. Datele sunt date în Tabelul 2. Sensibilitatea la CGP 12177 și UK 14304 a diferit între bărbați și femei cu cel puțin o unitate log (P 7 celule și 12,3 ± 6,3 mU/10 7 celule la bărbați și, respectiv, la femei.

Discuţie

Prezentul studiu demonstrează că, în obezitate, rata mobilizării FFA din celulele grase viscerale este mult mai mare la bărbați decât la femei. Stimularea noradrenalinei a celulelor adipoase viscerale la bărbați a dus la răspunsuri medii de două ori mai mari la FFA și glicerol decât la femeile obeze. Raportul glicerol la FFA a fost aproape de 1: 3 la ambele sexe, argumentând un nivel minim de reesterificare a FFA în timpul stimulării catecolaminei, ceea ce indică la rândul său că mobilizarea mai mare a FFA indusă de catecolamină la bărbații obezi se datorează unui răspuns lipolitic crescut. Cu toate acestea, nu a existat nicio diferență de sex în efectul antilipolitic al insulinei. Rezultatele analizei de regresie au arătat că diferențele de sex în lipoliză demonstrate în acest studiu nu ar putea fi explicate exclusiv prin variații ale volumului celulelor grase și/sau ale masei grase viscerale. Deși WHR și diametrul sagital au fost mai mari la bărbați, contribuția genului la variațiile lipolizei a fost independentă de aceste măsuri.

De asemenea, am estimat ratele de lipoliză și numărul total de celule adipoase din depozitul de grăsime viscerală utilizând diametrul sagital. Suntem conștienți de faptul că diametrul sagital este o estimare aproximativă a grăsimii viscerale totale la oamenii obezi. Cu toate acestea, luând în considerare limitările calculului, bărbații obezi au mobilizat lipidele cu o rată aproximativ dublă și au avut, de asemenea, de două ori mai multe celule adipoase în depozitul lor visceral în comparație cu femeile obeze. Cu alte cuvinte, un efect de masă (depozit total mai mare de grăsime și mai multe celule adipoase) ar putea contribui la mobilizarea mai mare a FFA către sistemul venos portal la bărbații obezi comparativ cu femeile obeze.

Mecanismele care stau la baza diferențelor marcate de sex în răspunsul lipolitic la norepinefrină găsite în acest studiu ar putea fi parțial dezvăluite. Diferența a fost observată atunci când lipoliza a fost stimulată la diferite niveluri (β-adrenoceptori, adenilat ciclază și protein kinază A). Cu toate acestea, ratele maxime de activitate a lipazei sensibile la hormoni au fost similare la bărbați și femei. Aceste observații indică faptul că în celulele adipoase ale subiecților masculi obezi, AMP ciclic trebuie să aibă o capacitate mai pronunțată de a activa complexul lipazic hormonal-sensibil. Aceasta ar putea fi localizată la nivelul protein kinazei A sau fosforilării/defosforilării lipazei sensibile la hormoni. Din păcate, cantitatea de țesut disponibilă a fost mult prea mică pentru a explora astfel de evenimente.

Am observat diferențe de sex marcate în sensibilitățile β3- și α2-adrenoceptor. La bărbații obezi s-a demonstrat o sensibilitate antilipolitică α2-adrenoceptoare de aproape 20 de ori mai mică. Deoarece cantitățile de țesut adipos disponibile au fost limitate, a fost posibil să se obțină date despre funcția α2-adrenoceptorului doar de la aproximativ jumătate din subiecți. Din același motiv, nu am putut investiga legarea receptorilor α2 și interacțiunile cu așa-numitele proteine ​​G. Spre deosebire de α2-adrenoceptori, nu au fost efectuate comparații anterioare între sexe în ceea ce privește funcția β3-adrenoceptorului. Cu toate acestea, s-a demonstrat că celulele de grăsime viscerală la subiecții obezi au o sensibilitate crescută la stimularea β3-adrenoceptorului și o eliberare crescută de FFA. 10 Nu se cunoaște motivul pentru sensibilitatea β3-adrenoceptorului mai mare la bărbații obezi observat în prezentul studiu. Din păcate, nicio tehnică de cuantificare a ARNm și proteine ​​pentru β3-adrenoceptor în celulele adipoase umane nu era disponibilă la momentul realizării acestui studiu. Sexul a fost un regresor independent pentru variațiile sensibilității adrenoceptorilor α2 și β3 în acest studiu. Cel mai probabil, diferențele dintre funcția α2-adrenoceptoare antilipolitică și funcția β3-adrenoceptoră lipolitică contribuie la diferențele de sex în lipoliza indusă de noradrenalină.

În concluzie, sugerăm că riscul mai mare de tulburări metabolice la bărbații obezi decât la femeile obeze poate fi cauzat de o masă de grăsime viscerală mai mare și o eliberare de FFA de norepinefrină aproape de două ori mai mare din celulele adipoase intraabdominale în sistemul venos portal. Dacă se iau în considerare acești doi factori împreună, diferența în eliberarea de FFA pe masa totală de grăsime viscerală la obezitate poate fi chiar mai mare la bărbați decât la femei, comparativ cu predicțiile din datele lipolizei. Mecanismele care stau la baza descoperirilor referitoare la lipoliză ar putea fi o sensibilitate mai mare a β3-adrenoceptorului, o sensibilitate mai mică a α2-adrenoceptorului și o capacitate sporită a AMP ciclic de a activa lipaza sensibilă la hormoni în celulele grase viscerale ale bărbaților obezi.

Solicitări de reimprimare către Peter Arner, MD, dr., Departamentul de Medicină, Spitalul Universitar Huddinge, 14186 Huddinge, Suedia.