Ο ρόλος του ανοσοποιητικού συστήματος στην ανάπτυξη λιπώδους διήθησης του ήπατος εξαιτίας υπερθερμιδικής δίαιτας

Abstract

Non alcoholic fatty liver disease is characterized by lipid deposition in the liver and can range from steatosis to steatohepatitis, cirrhosis and hepatocellular carcinoma. The disease is due to dysregulated metabolism primarily associated with obesity and insulin resistance. Obesity is associated with low-grade systemic inflammation that contributes to the progress of steatosis to steatohepatitis. Although the role of macrophages in obesity is well studied, emerging evidence indicates a critical role of lymphocytes in this process. To further understand the role of lymphocytes in diet-induced obesity, hepatic steatosis and insulin resistance, we used Rag1-/- mice that lack lymphocytes in both C57BL/6 and BALB/c backgrounds, to confirm the genetic background-independent effects. Thus, we administered high fat diet to Rag1-/- and WT mice and examined the development of NAFLD, obesity and associated metabolic parameters. Further, we assessed the possible role of natural killer T cells and CD8+ Τ lymphocytes on the above. We found that Rag1-/- mice were more protected from the development of obesity, insulin resistance and hepatic steatosis in comparison to WT mice. We showed that Rag1-/- mice had increased metabolic rate and utilized lipids more efficiently than WT mice. More specifically, the epididymal white adipose tissue showed increased lipid oxidation and the subcutaneous white adipose tissue showed increased abundance of beige adipocytes and thermogenic capacity, this was also observed in the brown adipose tissue. Similar results were obtained in mice of the BALB/c strain, despite their decreased susceptibility to the development of obesity as compared to their C57BL/6 counterparts. Next, the effect of NKT cells on the development of obesity and NAFLD was assessed following neutralization by administration of a CD1d antibody. We could not detect any significant changes in body weight or hepatic steatosis. On the other hand, adoptive transfer of CD8+ Τ lymphocytes in Rag1-/- mice fed a high fat diet resulted in increased adiposity and hepatic steatosis. Our findings unmask a crucial role for lymphocytes in the development of obesity, insulin resistance, NAFLD and metabolism. More importantly, our results show that lymphocytes exert effects on the induction of beige adipocytes resulting in increased energy dissipation and protection from NAFLD. Interestingly, despite the aforementioned strain differences, Rag1-/- mice of either strains responded in a similar way to a hypercaloric challenge. The differences in the metabolic activity of Rag1-/- mice provide useful insights for experimental disease modeling and drug testing in studies employing lymphocyte deficient mouse models. Lastly, the findings on the role of T lymphocytes in energy homeostasis may contribute in the design of new, combinatorial, therapeutic approaches, including immunomodulatory interventions, for the spectrum of serious diseases involving liver steatosis, such as obesity or wasting of chronic diseases such as cancer and systemic infections.

H μη αλκοολική λιπώδης νόσος του ήπατος χαρακτηρίζεται από εναπόθεση λιπιδίων στο ήπαρ και εκτείνεται από απλή στεάτωση σε στεατοηπατίτιδα μέχρι κίρρωση και ηπατοκυτταρικό καρκίνο. Η παθογένεση της νόσου οφείλεται σε μεταβολικές διαταραχές συνυφασμένες με ανάπτυξη παχυσαρκίας και της αντίστασης στη δράση της ινσουλίνης. Η παχυσαρκία οδηγεί σε συστηματική φλεγμονή. Αν και ο ρόλος των μακροφάγων στις επιπτώσεις της παχυσαρκίας στο μεταβολισμό έχει εξεταστεί, η συμβολή των λεμφοκυττάρων παραμένει αντικείμενο μελέτης. Στοχεύσαμε να μελετήσουμε το ρόλο των λεμφοκυττάρων στις μεταβολικές διαταραχές που συνδέονται με την παχυσαρκία χρησιμοποιώντας μύες με πλήρη έλλειψη λεμφοκυττάρων, Έτσι, σιτίσαμε με δίαιτα πλούσια σε λιπαρά Rag1-/- και αγρίου τύπου μύες σε γενετικό υπόβαθρο C57BL/6 και BALB/c και επικεντρωθήκαμε στο ρόλο των natural killer Τ κυττάρων και CD8+ Τ λεμφοκυττάρων στα αποτελέσματα της διατροφής σε συγκεκριμένες μεταβολικές παραμέτρους, συμπεριλαμβανομένων δεικτών ανάπτυξης NAFLD. Τα αποτελέσματά μας έδειξαν ότι οι Rag1-/- μύες ήταν περισσότερο προστατευμένοι από την ανάπτυξη παχυσαρκίας, ινσουλινοαντίστασης και NAFLD. Τα ευρήματά μας αποκάλυψαν ότι οι Rag1-/- μύες είχαν αυξημένο μεταβολικό ρυθμό και καταβόλιζαν τα λιπίδια αποτελεσματικότερα. Στον επιδιδυμικό λευκό λιπώδη ιστό λόγω αυξημένης οξείδωσης των λιπιδίων, στον υποδόριο λευκό λιπώδη ιστό λόγω αυξημένων φαιοποιημένων- μπεζ περιοχών και στο φαιό λιπώδη ιστό λόγω αυξημένης ικανότητας θερμογένεσης. Παρόμοια αποτελέσματα παρατηρήθηκαν και σε μύες με γενετικό υπόβαθρο BALB/c. Στη συνέχεια εξετάσαμε αν η επιλεκτική απενεργοποίηση των ΝΚΤ κυττάρων με χορήγηση του ειδικού CD1d αντισώματος, μπορούσε να επηρεάσει την ανάπτυξη της νόσου. Τα αποτελέσματά μας έδειξαν ότι η απενεργοποίηση των ΝΚΤ κυττάρων δεν οδήγησε σε κάποια διαφορά στην ανάπτυξη παχυσαρκίας ή λιπώδους διήθησης του ήπατος, Αντίθετα, η θετή μεταφορά CD8+ Τ λεμφοκυττάρων σε Rag1-/- μύες αύξησε την παχυσαρκία και τη λιπώδη διήθηση του ήπατος. Τα αποτελέσματά μας υποδεικνύουν έναν σημαντικό ρόλο των λεμφοκυττάρων στην ανάπτυξη παχυσαρκίας και ΝΑFLD αλλά και στο μεταβολισμό γενικότερα. Πλέον σημαντικό είναι ότι τα αποτελέσματά μας έδειξαν ότι τα λεμφοκύτταρα διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στη φαιοποίηση του υποδόριου λευκού λιπώδους ιστού. Επίσης, παρά τις διαφορές τους, φάνηκε ότι και μύες με διαφορετικό γενετικό υπόβαθρο, C57BL/6 και BALB/c, χρησιμοποιούν τους ίδιους μηχανισμούς αντίστασης στην ανάπτυξη της νόσου. Οι παρατηρήσεις μας υποδεικνύουν νέους τρόπους για την ερμηνεία αποτελεσμάτων πειραμάτων που χρησιμοποιούν υποκατάσταση στους πληθυσμούς των λεμφοκυττάρων μυών, με στόχο την κατανόηση των μεταβολικών διαταραχών και το ρόλο τους στην εξέλιξη νόσων όπως ο διαβήτης και ο καρκίνος. Επιπλέον, η εφαρμογή των ευρημάτων μας σε κλινικές μελέτες μπορεί να καταλήξει σε νέα θεραπευτικά σχήματα επικεντρωμένα στην ανοσοθεραπεία και στην καλύτερη κατηγοριοποίηση των ασθενών.