Μελέτη της αλληλεπίδρασης του TNFα με λιπιδικούς μεσολαβητές σε λιποκύτταρα και προλιποκύτταρα: σύγκριση της δράσης του TNFα με την λεπτίνη

Abstract

The cytokine TNFα is produced and secreted from adipose tissue and plays significant role in several adipocyte functions, such as lipolysis. The increased levels of TNFα found in obesity are considered responsible for the development of insulin resistance and type II diabetes.. It has also been found that TNFα is involved in the regulation of gene expression in both adipocytes and preadipocytes. In a number of TNFα actions PAF synthesis, a phospholipid with serious inflammatory actions, seems to be crucial. It has been reported that PI3K and MAPKs mediate various TNFα actions and, also that TNFα is implicated in PI-PLC action. Leptin is an important adipokine also expressed in adipose tissue, mainly in adipocytes. It is secreted in circulation and transported to the brain, where is its main site of action. However, leptin receptors have been also found in other cells and tissues, as well as in adipocytes, implying the autocrine/paracrine action of leptin. In previous studies of our group it has been proved that adipocytes have the ability to synthesize PAF mainly under stimulation. PAF-AH activity was also detected in these cells. In the present study it was found that TNFα induces PAF synthesis in both adipocytes and preadipocytes and that TNFα-induced increase in PAF synthesis was 7 fold higher in adipocytes than in preadipocytes. Moreover, it was found that PI3K inhibition enhances TNFα action in adipocytes, while in preadipocytes TNFα action was suppressed. The implication of MAPK ERK1/2 in TNFα-induced PAF synthesis is also possible. Interestingly, PAF-AH activity was detected for the first time in preadipocytes. TNFα and wortmannin seems to have no significant effect on PAF-AH activity, however TNFα seems to affect the expression of the β-regulatory subunit of Ib isoform of the enzyme in both cell types. On the contrary, leptin appears to have effect on the catalytic subunits in preadipocytes while it has no effect in adipocytes. PAF acts via its specific receptor which is expressed in both adipocytes and preadipocytes. TNFα treatment causes increase in PAF receptor expression in preadipocytes but not in adipocytes implying that TNFα promotes the paracrine action of PAF and his implication in preadipocyte response to inflammation. Finally, the study of phosphoinositides metabolism in adipocytes and preadipocytes showed that phosphoinositide levels are higher in adipocytes than in preadipocytes, while TNFα effect on phosphoinositide metabolism is more intense in preadipocytes. Inositol phosphate levels are also higher following TNFα treatment in preadipocytes than in adipocytes, suggesting the implication of phosphoinositides as second messengers in TNFα action in preadipocytes. Interestingly, leptin causes a two phase effect in phosphoinositide levels in both cell types. In conclusion, TNFα-induced increase in PAF levels which picks after 3 h of TNFα treatment, is due to TNFα effect on PAF synthesis pathway. TNFα affects PAF-AH expression, rather than its activity, but only an early and slight effect is observed. After 3 h of TNFα treatment PAF-AH expression is back to basic levels. TNFα-induced synthesis of PAF is possibly PI3K-mediated in preadipocytes, though TNFα treatment also causes an early response in phosphoinositide metabolism. After 3 h of treatment phosphoinositide levels are not affected.

Ο TNFα είναι μία κυτταροκίνη που παράγεται και εκκρίνεται από το λευκό λιπώδη ιστό και παίζει σημαντικό ρόλο σε πολλές λειτουργίες των λιποκυττάρων όπως για παράδειγμα στη λιπόλυση. Αυξημένα επίπεδα TNFα ανιχνεύονται σε καταστάσεις παχυσαρκίας και θεωρούνται υπεύθυνα για την ανάπτυξη αντίστασης του οργανισμού στη δράση της ινσουλίνης και διαβήτη τύπου ΙΙ. Επίσης, έχει βρεθεί ότι ο TNFα εμπλέκεται στη ρύθμιση της έκφρασης γονιδίων σε λιποκύτταρα και προλιποκύτταρα. Σε ορισμένες από τις δράσεις του TNFα φαίνεται ότι είναι απαραίτητη η σύνθεση του PAF, ενός φωσφολιπίδιου με ισχυρές φλεγμονώδεις δράσεις. Επίσης, από τη διεθνή βιβλιογραφία είναι γνωστό ότι σε ορισμένες δράσεις του TNFα εμπλέκεται η PI3K καθώς και οι MAPK και έχει αναφερθεί η αλληλεπίδραση του TNFα με την ειδική για φωσφοϊνοσιτίδια φωσφολιπάση C. Η λεπτίνη είναι μία σημαντική λιποκίνη που συντίθεται και εκκρίνεται από τα λευκά λιποκύτταρα στο αίμα και μεταφέρεται στον εγκέφαλο όπου δρα Ωστόσο, έχουν βρεθεί υποδοχείς της και σε άλλους ιστούς και κύτταρα καθώς και στα λιποκύτταρα υποδεικνύοντας ότι η λεπτίνη έχει και αυτοκρινή/παρακρινή δράση. Σε παλιότερες μελέτες της ομάδας μας είχε αποδειχθεί ότι τα λιποκύτταρα μπορούν να συνθέσουν PAF, κυρίως μετά από διέγερση, αλλά και να τον αποικοδομήσουν μέσω της δράσης της PAF-AH που ανιχνεύτηκε στα κύτταρα αυτά. Στην παρούσα εργασία αποδείχθηκε ότι τα λιποκύτταρα αλλά και τα προλιποκύτταρα μπορούν να συνθέσουν PAF μετά από διέγερση με TNFα και μάλιστα η επίδραση του TNFα στα λιποκύτταρα είναι 7 φορές μεγαλύτερη. Επιπλέον, βρέθηκε ότι η PI3K παίζει ανασταλτικό ρόλο στη σύνθεση του PAF στα λιποκύτταρα, ενώ στα προλιποκύτταρα η επίδραση του TNFα φαίνεται να εξαρτάται από τη δράση της PI3K. Πιθανή είναι και η εμπλοκή της ERK1/2 στην πορεία σύνθεσης του PAF που επάγει ο TNFα. Ενδιαφέρον εύρημα της παρούσας εργασίας είναι η ανίχνευση δραστικότητας PAF-AH για πρώτη φορά στα προλιποκύτταρα. Ο TNFα και η βορτμαννίνη δε φαίνεται να επιδρούν στη δραστικότητα του ενζύμου σε λιποκύτταρα και προλιποκύτταρα, ωστόσο, ο TNFα φαίνεται να επηρεάζει την έκφραση της ρυθμιστικής υπομονάδας της ισομορφής Ib του ενζύμου και στους δύο τύπους κυττάρων. Αντίθετα, η λεπτίνη φαίνεται να έχει επίδραση στις καταλυτικές υπομονάδες του ενζύμου στα προλιποκύτταρα ενώ δεν έχει καμία επίδραση στα λιποκύτταρα. Ο PAF δρα μέσω του ειδικού υποδοχέα του ο οποίος βρέθηκε ότι εκφράζεται στα λιποκύτταρα και τα προλιποκύτταρα. Ο TNFα προκαλεί αύξηση της έκφρασης του υποδοχέα στα προλιποκύτταρα αλλά όχι στα λιποκύτταρα υποδεικνύοντας ότι ο TNFα ευνοεί την παρακρινή δράση του PAF και την πιθανή συμμετοχή του σε λειτουργίες των προλιποκυττάρων σε φλεγμονώδεις καταστάσεις. Τέλος, η μελέτη του μεταβολισμού των φωσφοϊνοσιτιδίων στα λιποκύτταρα και τα προλιποκύτταρα έδειξε ότι στα λιποκύτταρα τα επίπεδα των φωσφοϊνοσιτιδίων είναι υψηλότερα από ό,τι στα προλιποκύτταρα, αλλά η επίδραση του TNFα στο μεταβολισμός τους είναι πιο έντονη στα προλιποκύτταρα. Ομοίως, εντονότερη επίδραση έχει ο TNFα στα επίπεδα των διαλυτών φωσφορικών ινοσιτολών στα προλιποκύτταρα από ό,τι στα λιποκύτταρα, υποδεικνύοντας την συμμετοχή των φωσφοϊνοσιτιδίων ως δεύτερων μηνυμάτων στις δράσεις του TNFα στα προλιποκύτταρα. Ενδιαφέρον παρουσιάζει και η επίδραση της λεπτίνης στα επίπεδα των φωσφοϊνοσιτιδίων και στους δύο τύπους κυττάρων καθώς παρατηρείται διέγερση σε δύο φάσεις. Τελικά, ο TNFα προκαλεί αύξηση στα επίπεδα του PAF παρουσιάζοντας μέγιστο στις 3h επίδρασης, μάλλον μέσω επίδρασης στην πορεία σύνθεσης του PAF. Επίδραση του TNFα παρατηρείται μόνο στην έκφραση της PAF-AH και όχι στη δραστικότητά της, και μάλιστα σε μικρούς χρόνους, ενώ μετά από 3 h επίδρασης η έκφραση έχει επιστρέψει στα αρχικά επίπεδα. Η εμπλοκή της PI3K στη επαγωγική δράση του TNFα είναι πιθανή στην περίπτωση των προλιποκύττάρων, ωστόσο, και πάλι παρατηρείται επίδραση του TNFα στα επίπεδα των φωσφοϊνοσιτιδίων σε μικρούς χρόνους, ενώ μετά από 3 h επίδρασης με TNFα τα επιπεδα των φωσφοϊνοσιτιδίων δε φαίνεται να επηρεάζονται.