РЕЗИСТЕНТНІСТЬ ДО ІНСУЛІНУ ЗМІНЮЄ ЕКСПРЕСІЮ ГЕНІВ, ЩО КОНТРОЛЮЮТЬ РІСТ ТА ВИЖИВАННЯ КЛІТИН, У КЛІТИНАХ КРОВІ ДІТЕЙ ЧОЛОВІЧОЇ СТАТІ ЗА УМОВ ОЖИРІННЯ
Анотація
Розвиток ожиріння та його метаболічних ускладнень асоціюється з дисрегуляцією численних важливих механізмів, що контролюють більшість ключових метаболічних процесів, включаючи чутливість до інсуліну та ріст і виживання клітин. Ми вивчали експресію генів, що відповідають за контроль процесів росту і виживання клітин, у клітинах крові у дітей чоловічої статі з ожирінням і нормальною або порушеною чутливістю до інсуліну у порівнянні з дітьми без ожиріння (контроль). Встановлено, що рівень експресії генів DUSP1, LOX та HSD17B10 зменшується у клітинах крові дітей з ожирінням з нормальною чутливістю до інсуліну порівняно з контрольною групою. Резистентність до інсуліну у дітей з ожирінням призводить до пригнічення експресії генів DUSP1, LOX, KRT18, HSD17B2, та HSD17B10 у клітинах крові при порівнянні з дітьми, що мали ожиріння і нормальну чутливість до інсуліну. Результати цього дослідження продемонстрували, що ожиріння порушує експресію групи генів, які контролюють процеси росту і виживання клітин і що резистентність до інсуліну асоціюється зі змінами в рівні експресії генів DUSP1, LOX, KRT18, HSD17B2 та HSD17B10, які задіяні у розвитку ожиріння та резистентності до інсуліну і можливо віддзеркалюють зміни у жировій та інших тканинах.
Ключові слова: експресія мРНК, LOX, DUSP1, KRT18, HSD17B2, HSD17B10, кров, ожиріння, резистентність до інсуліну.
Посилання
Bashta Y.M., Minchenko D.O., Bova D.O., Kovalevska O.V., Minchenko O.H. Expression of protein phosphatase DUSP genes in subcutaneous adipose tissue of obese men with normal and impairment glucose tolerance. Biol. Systems. 2014; 6(1): 3–9.
Bray M.S., Young M.E. The role of cell-specific circadian clocks in metabolism and disease. Obes. Rev. 2009; 10(2): 6–13.
Bray MS, Young ME: Regulation of fatty acid metabolism by cell autonomous circadian clocks: time to fatten up on information. J. Biol. Chem. 2011; 286(14): 11883–11889.
Cagnol S., Rivard N. Oncogenic KRAS and BRAF activation of the MEK/ERK signaling pathway promotes expression of dual-specificity phosphatase 4 (DUSP4/MKP2) resulting in nuclear ERK1/2 inhibition. Oncogene. 2013; 32(5): 564–576.3.
Casteel M., Nielsen C., Kothlow S., Dietrich R., Martlbauer E. Impact of DUSP1 on the apoptotic potential of deoxynivalenol in the epithelial cell line HepG2. Toxicol. Lett. 2010; 199(1): 43–50.
De Pergola G, Silvestris F. Obesity as a major risk factor for cancer. J. Obes; 2013.
Duong H.A., Robles M.S., Knutti D., Weitz C.J. A molecular mechanism for circadian clock negative feedback. Science. 2011; 332: 1436–1439.
Gao Y., Xiao Q., Ma H., Li L., Liu J., Feng Y., Fang Z., Wu J., Han X., Zhang J., Sun Y., Wu G., Padera R., Chen H., Wong K.K., Ge G., Ji H. LKB1 inhibits lung cancer progression through lysyl oxidase and extracellular matrix remodeling. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2010; 107(44): 18892–18897.
Groschl B., Bettstetter M., Giedl C., Woenckhaus M., Edmonston T., Hofstadter F., Dietmaier W. Expression of the MAP kinase phosphatase DUSP4 is associated with microsatellite instability in colorectal cancer (CRC) and causes increased cell proliferation. Int. J. Cancer. 2013; 132(7): 1537–1546.
Huang W, Ramsey KM, Marcheva B, Bass J. Circadian rhythms, sleep, and metabolism. J. Clin. Invest. 2011; 121: 2133–2141.
Casteel M., Nielsen C., Kothlow S., Dietrich R., Martlbauer E. Impact of DUSP1 on the apoptotic potential of deoxynivalenol in the epithelial cell line HepG2. Toxicol. Lett. 2010; 199(1): 43–50.
De Pergola G, Silvestris F. Obesity as a major risk factor for cancer. J. Obes; 2013.
Duong H.A., Robles M.S., Knutti D., Weitz C.J. A molecular mechanism for circadian clock negative feedback. Science. 2011; 332: 1436–1439.
Gao Y., Xiao Q., Ma H., Li L., Liu J., Feng Y., Fang Z., Wu J., Han X., Zhang J., Sun Y., Wu G., Padera R., Chen H., Wong K.K., Ge G., Ji H. LKB1 inhibits lung cancer progression through lysyl oxidase and extracellular matrix remodeling. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2010; 107(44): 18892–18897.
Groschl B., Bettstetter M., Giedl C., Woenckhaus M., Edmonston T., Hofstadter F., Dietmaier W. Expression of the MAP kinase phosphatase DUSP4 is associated with microsatellite instability in colorectal cancer (CRC) and causes increased cell proliferation. Int. J. Cancer. 2013; 132(7): 1537–1546.
Huang W, Ramsey KM, Marcheva B, Bass J. Circadian rhythms, sleep, and metabolism. J. Clin. Invest. 2011; 121: 2133–2141.
John K., Wielgosz S., Schulze-Osthoff K., Bantel H., Hass R. Increased plasma levels of CK-18 as potential cell death biomarker in patients with HELLP syndrome. Cell Death Dis. 2013; 4: E886р.
Koruk I, Ozdemir H, Aydinli M, Bekmen N, Tarakcioglu M and Koruk M. The relation between serum cytokeratin 18 and acute pancreatitis: can it be a serological predictive marker. Turk J Gastroenterol. 2012; 23(6): 759–763.
Kovac J., Husse J., Oster H. A time to fast, a time to feast: the crosstalk between metabolism and the circadian clock. Mol. Cells. 2009; 282: 75–80.
Lee J., Ozcan U. Unfolded Protein Response Signaling and Metabolic Diseases. J. Biol. Chem. 2014; 289(3): 1203–1211.
Meissburger B., Ukropec J., Roeder E., Beaton N., Geiger M., Teupser D., Civan B., Langhans W., Nawroth P.P., Gasperikova D., Rudofsky G., Wolfrum C. Adipogenesis and insulin sensitivity in obesity are regulated by retinoid-related orphan receptor gamma. EMBO Mol. Med. 2011; 3: 637–651.
Minchenko O.H., Kubaichuk K.I., Minchenko D.O., Kovalevska O.V., Kulinich A.O., Lypova N.M. Molecular mechanisms of ERN1-mediated angiogenesis. Int. J. Physiol. Pathophysiol. 2014; 5(1): 1–22.
Minchenko D., Ratushna O., Bashta Y., Herasymenko R., Minchenko O. The expression of TIMP1, TIMP2, VCAN, SPARC, CLEC3B and E2F1 in subcutaneous adipose tissue of obese males and glucose intolerance. CellBio. 2013; 2(2): 25–33.
Oberauer R., Rist W., Lenter M.C., Hamilton B.S., Neubauer H. EGFL6 is increasingly expressed in human obesity and promotes proliferation of adipose tissue-derived stromal vascular cells. Mol. Cell. Biochem. 2010; 343(1-2): 257–269.
Ozcan U., Cao Q., Yilmaz E., Lee A.H., Iwakoshi N.N., Ozdelen E., Tuncman G., Gorgun C., Glimcher L.H., Hotamisligil G.S. Endoplasmic reticulum stress links obesity, insulin action, and type 2 diabetes. Science. 2004; 306: 457–461.
Piya S., Kim J.Y., Bae J., Seol D.W., Moon A.R., Kim T.H. DUSP6 is a novel transcriptional target of p53 and regulates p53-mediated apoptosis by modulating expression levels of Bcl-2 family proteins. FEBS Lett. 2012; 586(23): 4233–4240.
Ratushna O.O., Minchenko D.O., Danilovskyi S.V., Klimes I., Minchenko O.H. Expression of anti-angiogenic genes in subcutaneous adipose tissue of the obese individuals with pre-diabetes and type 2 diabetes. Studia Biologica. 2012; 6(2): 17–32.
Rauschenberger K., Scholer K., Sass J.O., Sauer S., Djuric Z., Rumig C., Wolf N.I., Okun J.G., Kolker S., Schwarz H., Fischer C., Grziwa B., Runz H., Numann A., Shafqat N., Kavanagh K.L., Hammerling G., Wanders R.J., Shield J.P., Wendel U., Stern D., Nawroth P., Hoffmann G.F., Bartram C.R., Arnold B., Bierhaus A., Oppermann U., Steinbeisser H., Zschocke J. A non-enzymatic function of 17beta-hydroxysteroid dehydrogenase type 10 is required for mitochondrial integrity and cell surviva. EMBO Mol. Med. 2010; 2(2): 51–62.
Ruderman N.B., Carling D., Prentki M., Cacicedo J.M. AMPK, insulin resistance, and the metabolic syndrome. J. Clin. Invest. 2013; 123(7): 2764–2772.
Shimba S., Ogawa T., Hitosugi S., Ichihashi Y., Nakadaira Y., Kobayashi M., Tezuka M., Kosuge Y., Ishige K., Ito Y., Komiyama K., Okamatsu-Ogura Y., Kimura K., Saito M. Deficient of a clock gene, brain and muscle Arnt-like protein-1 (BMAL1), induces dyslipidemia and ectopic fat formation. PLoS One. 2011; 6: e25231р.
Wang S., Kaufman R.J. The impact of the unfolded protein response on human disease. J. Cell. Biol. 2012; 197(7): 857–867.
Yuzefovych L.V., Musiyenko S.I., Wilson G.L., Rachek L.I. Mitochondrial DNA damage and dysfunction, and oxidative stress are associated with endoplasmic reticulum stress, protein degradation and apoptosis in high fat diet-induced insulin resistance mice. PLoS One. 2013; 8(1): e54059р.
Bray M.S., Young M.E. The role of cell-specific circadian clocks in metabolism and disease. Obes. Rev. 2009; 10(2): 6–13.
Bray MS, Young ME: Regulation of fatty acid metabolism by cell autonomous circadian clocks: time to fatten up on information. J. Biol. Chem. 2011; 286(14): 11883–11889.
Cagnol S., Rivard N. Oncogenic KRAS and BRAF activation of the MEK/ERK signaling pathway promotes expression of dual-specificity phosphatase 4 (DUSP4/MKP2) resulting in nuclear ERK1/2 inhibition. Oncogene. 2013; 32(5): 564–576.3.
Casteel M., Nielsen C., Kothlow S., Dietrich R., Martlbauer E. Impact of DUSP1 on the apoptotic potential of deoxynivalenol in the epithelial cell line HepG2. Toxicol. Lett. 2010; 199(1): 43–50.
De Pergola G, Silvestris F. Obesity as a major risk factor for cancer. J. Obes; 2013.
Duong H.A., Robles M.S., Knutti D., Weitz C.J. A molecular mechanism for circadian clock negative feedback. Science. 2011; 332: 1436–1439.
Gao Y., Xiao Q., Ma H., Li L., Liu J., Feng Y., Fang Z., Wu J., Han X., Zhang J., Sun Y., Wu G., Padera R., Chen H., Wong K.K., Ge G., Ji H. LKB1 inhibits lung cancer progression through lysyl oxidase and extracellular matrix remodeling. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2010; 107(44): 18892–18897.
Groschl B., Bettstetter M., Giedl C., Woenckhaus M., Edmonston T., Hofstadter F., Dietmaier W. Expression of the MAP kinase phosphatase DUSP4 is associated with microsatellite instability in colorectal cancer (CRC) and causes increased cell proliferation. Int. J. Cancer. 2013; 132(7): 1537–1546.
Huang W, Ramsey KM, Marcheva B, Bass J. Circadian rhythms, sleep, and metabolism. J. Clin. Invest. 2011; 121: 2133–2141.
Casteel M., Nielsen C., Kothlow S., Dietrich R., Martlbauer E. Impact of DUSP1 on the apoptotic potential of deoxynivalenol in the epithelial cell line HepG2. Toxicol. Lett. 2010; 199(1): 43–50.
De Pergola G, Silvestris F. Obesity as a major risk factor for cancer. J. Obes; 2013.
Duong H.A., Robles M.S., Knutti D., Weitz C.J. A molecular mechanism for circadian clock negative feedback. Science. 2011; 332: 1436–1439.
Gao Y., Xiao Q., Ma H., Li L., Liu J., Feng Y., Fang Z., Wu J., Han X., Zhang J., Sun Y., Wu G., Padera R., Chen H., Wong K.K., Ge G., Ji H. LKB1 inhibits lung cancer progression through lysyl oxidase and extracellular matrix remodeling. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2010; 107(44): 18892–18897.
Groschl B., Bettstetter M., Giedl C., Woenckhaus M., Edmonston T., Hofstadter F., Dietmaier W. Expression of the MAP kinase phosphatase DUSP4 is associated with microsatellite instability in colorectal cancer (CRC) and causes increased cell proliferation. Int. J. Cancer. 2013; 132(7): 1537–1546.
Huang W, Ramsey KM, Marcheva B, Bass J. Circadian rhythms, sleep, and metabolism. J. Clin. Invest. 2011; 121: 2133–2141.
John K., Wielgosz S., Schulze-Osthoff K., Bantel H., Hass R. Increased plasma levels of CK-18 as potential cell death biomarker in patients with HELLP syndrome. Cell Death Dis. 2013; 4: E886р.
Koruk I, Ozdemir H, Aydinli M, Bekmen N, Tarakcioglu M and Koruk M. The relation between serum cytokeratin 18 and acute pancreatitis: can it be a serological predictive marker. Turk J Gastroenterol. 2012; 23(6): 759–763.
Kovac J., Husse J., Oster H. A time to fast, a time to feast: the crosstalk between metabolism and the circadian clock. Mol. Cells. 2009; 282: 75–80.
Lee J., Ozcan U. Unfolded Protein Response Signaling and Metabolic Diseases. J. Biol. Chem. 2014; 289(3): 1203–1211.
Meissburger B., Ukropec J., Roeder E., Beaton N., Geiger M., Teupser D., Civan B., Langhans W., Nawroth P.P., Gasperikova D., Rudofsky G., Wolfrum C. Adipogenesis and insulin sensitivity in obesity are regulated by retinoid-related orphan receptor gamma. EMBO Mol. Med. 2011; 3: 637–651.
Minchenko O.H., Kubaichuk K.I., Minchenko D.O., Kovalevska O.V., Kulinich A.O., Lypova N.M. Molecular mechanisms of ERN1-mediated angiogenesis. Int. J. Physiol. Pathophysiol. 2014; 5(1): 1–22.
Minchenko D., Ratushna O., Bashta Y., Herasymenko R., Minchenko O. The expression of TIMP1, TIMP2, VCAN, SPARC, CLEC3B and E2F1 in subcutaneous adipose tissue of obese males and glucose intolerance. CellBio. 2013; 2(2): 25–33.
Oberauer R., Rist W., Lenter M.C., Hamilton B.S., Neubauer H. EGFL6 is increasingly expressed in human obesity and promotes proliferation of adipose tissue-derived stromal vascular cells. Mol. Cell. Biochem. 2010; 343(1-2): 257–269.
Ozcan U., Cao Q., Yilmaz E., Lee A.H., Iwakoshi N.N., Ozdelen E., Tuncman G., Gorgun C., Glimcher L.H., Hotamisligil G.S. Endoplasmic reticulum stress links obesity, insulin action, and type 2 diabetes. Science. 2004; 306: 457–461.
Piya S., Kim J.Y., Bae J., Seol D.W., Moon A.R., Kim T.H. DUSP6 is a novel transcriptional target of p53 and regulates p53-mediated apoptosis by modulating expression levels of Bcl-2 family proteins. FEBS Lett. 2012; 586(23): 4233–4240.
Ratushna O.O., Minchenko D.O., Danilovskyi S.V., Klimes I., Minchenko O.H. Expression of anti-angiogenic genes in subcutaneous adipose tissue of the obese individuals with pre-diabetes and type 2 diabetes. Studia Biologica. 2012; 6(2): 17–32.
Rauschenberger K., Scholer K., Sass J.O., Sauer S., Djuric Z., Rumig C., Wolf N.I., Okun J.G., Kolker S., Schwarz H., Fischer C., Grziwa B., Runz H., Numann A., Shafqat N., Kavanagh K.L., Hammerling G., Wanders R.J., Shield J.P., Wendel U., Stern D., Nawroth P., Hoffmann G.F., Bartram C.R., Arnold B., Bierhaus A., Oppermann U., Steinbeisser H., Zschocke J. A non-enzymatic function of 17beta-hydroxysteroid dehydrogenase type 10 is required for mitochondrial integrity and cell surviva. EMBO Mol. Med. 2010; 2(2): 51–62.
Ruderman N.B., Carling D., Prentki M., Cacicedo J.M. AMPK, insulin resistance, and the metabolic syndrome. J. Clin. Invest. 2013; 123(7): 2764–2772.
Shimba S., Ogawa T., Hitosugi S., Ichihashi Y., Nakadaira Y., Kobayashi M., Tezuka M., Kosuge Y., Ishige K., Ito Y., Komiyama K., Okamatsu-Ogura Y., Kimura K., Saito M. Deficient of a clock gene, brain and muscle Arnt-like protein-1 (BMAL1), induces dyslipidemia and ectopic fat formation. PLoS One. 2011; 6: e25231р.
Wang S., Kaufman R.J. The impact of the unfolded protein response on human disease. J. Cell. Biol. 2012; 197(7): 857–867.
Yuzefovych L.V., Musiyenko S.I., Wilson G.L., Rachek L.I. Mitochondrial DNA damage and dysfunction, and oxidative stress are associated with endoplasmic reticulum stress, protein degradation and apoptosis in high fat diet-induced insulin resistance mice. PLoS One. 2013; 8(1): e54059р.
##submission.downloads##
Опубліковано
2014-12-31
Номер
Розділ
БІОХІМІЯ, БІОТЕХНОЛОГІЯ, МОЛЕКУЛЯРНА ГЕНЕТИКА
