Действие MESOSCULPT™ C71 на адипоциты белой жировой ткани

Публикация в журнале Les Nouvelles Esthetiques Украина №1(89) 2015 — (Скачать)

 

Авторы:

Василий АШАПКИН — к. биол. н., старший научный сотрудник НИИ физико-химической биологии им. А. Н. Белозерского, Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова (Россия)

Людмила КУТУЕВА — младший научный сотрудник НИИ физико-химической биологии им. А. Н. Белозерского, Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова (Россия)

Борис ВАНЮШИН — д. биол. н., профессор, член-корреспондент РАН, заведующий отделом в НИИ физико- химической биологии им. А. Н. Белозерского, Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова (Россия)

 

ВВЕДЕНИЕ

Помимо хорошо известных адипоцитов белой жировой ткани, запасающих и хранящих энергию, существует другая разновидность – бурые метаболически активные адипоциты, способные эффективно трансформировать химическую энергию в тепло. Из-за большого количества содержащих железо митохондрий они имеют буроватый оттенок, откуда и получили свое название. Именно трансформация химической энергии липидных молекул в тепло, так называемый недрожательный термогенез, является основным назначением бурых адипоцитов.

При определенных условиях (дли- тельной β-адренергической стимуляции, адаптации к холоду) в толще белой жировой ткани появляются адипоциты, фенотипически сходные с  бурыми, так называемые бежевые. Как и  бурые, они обладают способностью к термогенезу, повышая энергозатраты организма и тем самым защищая его от ожирения и сопутствующих патологических состояний. В основе термогенеза бурых и бежевых адипоцитов лежит активность белка UCP1, разобщающго процессы окисления жирных кислот и синтеза АТФ в митохондриях.

В настоящем исследовании изучалась возможность регуляции на генном уровне ключевых процессов, определяющих динамику накопления липидов в белой жировой ткани (адипогенез, липогенез, липолиз), с помощью инъекционного препарата MesoSculpt™  C71.

 

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Клетки жировой ткани линии 3T3-L1 культивировали в среде Игла, модифицированной по Дальбеко, DMEM (Dulbecco’s Modifi ed Eagle’s Medium, «ПанЭко»). Для индукции дифференцировки к клеткам, достигшим 70–80% конфлюентности, добавляли 0,5 мм изобутилметилксантина (IBMX) и 1 мкм дексаметазона на 48 часов. Для оценки влияния Мезоскульпт на дифференцировку преадипоцитов его добавляли в культуральную среду до конечной концентрации 0,02% на 1,5 часа, после чего клетки отмывали и продолжали выращивать в обычной среде. Смену среды производили каждые 2  дня. Для оценки влияния препарата на зрелые адипоциты его добавляли на 1,5 часа в конце процесса дифференцировки (на 8-е сутки). Затем клетки отмывали и культивировали еще 24 часа. Контрольные клетки дифференцировали аналогичным образом, но без добавления MesoSculpt™  C71.

 

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

На рисунке 1 представлены результаты измерения уровней экспрессии генов, кодирующих белки – регуляторы адипогенеза, ключевые ферменты и  регуляторные белки липогенеза и, наконец, ферменты и регуляторные белки липолиза.

 

ВЫВОДЫ

Проведенные исследования подтверждают позиционирование инъекционного препарата MesoSculpt™  C71, направленного на регуляцию всех трех процессов метаболизма адипоцитов (адипогенез, липогенез, липолиз) через подавление и/или активацию соответствующих генов, кодирующих работу ферментов. Наиболее выраженным механизмом его действия мы считаем ингибирование захвата жирных кислот из внешних источников за счет подавления активности гена липопротеинлипазы LPL.

Особенно актуален этот механизм для индивидов, предпочитающих богатую жирами диету. При большем же потреблении углеводов более важным становится ингибирование процессов синтеза липидов de novo за счет активности ELOVL3, ELOVL6 и других ферментов липидогенеза, где также отмечена активность MesoSculpt™  C71.

Ингибирование процессов адипогенеза (образование новых адипоцитов) под воздействием исследуемого препарата препятствует избыточному накоплению жиров и увеличению жировой массы в любой ситуации (рис. 2)

ScreenHunter_990 Jan. 12 11.54

Достоверная активация экспрессии генов после добавления MesoSculpt™  C71, кодирующих липазы ATGL и HSL (ответственных за липолиз), а также одного из их «помощников» – перилипинов, увеличивает количество жирных кислот и глицерина, освобождаемых из липидных капель. Освобождающиеся в результате липолиза жирные кислоты транспортируются в митохондрии и окисляются с высвобождением энергии в форме тепла. Этот путь позволяет эффективно уменьшать массу жировой ткани без образования сопутствующих потенциально вредных молекул (рис. 3)

ScreenHunter_991 Jan. 12 11.55

Таким образом, инъекционный препарат регулирует все три процесса метаболизма адипоцитов (адипогенез, липогенез, липолиз):

• ингибирование адипогенеза, то есть дифференцировки преадипоцитов в адипоциты, происходит за счет сов местного подавления активности генов С/EPBα и PPARγ, как следствие  – снижение количества самих адипоцитов;
• ингибирование липогенеза, то есть аккумуляции жиров в уже существующих адипоцитах, является результатом подавления экспрессии гена LPL и уменьшения захвата жирных кислот из пищи, а также подавления экспрессии генов ELOVL3 и ELOVL6 и снижения синтеза жиров de novo в самих адипоцитах;
• активизация липолиза происходит за счет активации ферментов, расщепляющих триглицериды жирных кислот, увеличения экспрессии гена перелипина 4 (PLIN4), способствующего «сжиганию» содержимого липидных капель митохондриями, а также подавления экспрессии гена CIDEC, препятствующего накоплению липидов в липидной капле белых адипоцитов.

 

ЛИТЕРАТУРА:

1. Algire C., Medrikova D., Herzig S. (2013). White and brown adipose stem cells: From signaling to clinical implications. Biochimica et Biophysica Acta. – 1831, 896–904
2. Beranger G. E., Karbiener M., Barquissau V., Pisani D. F., Scheideler M., Langin D., Amri E. (2013). In vitro brown and “brite”/“beige” adipogenesis: Human cellular models and molecular aspects. Biochimica et Biophysica Acta. – 1831, 905–914.
3. Wu J., Cohen P. and Spiegelman B. M. (2013) Adaptive thermogenesis in adipocytes: Is beige the new brown? Genes & Development. – 27, 234–250.
4. Ahrends R., Ota A., Kovary K. M., Kudo T., Park B. O., Teruel M. N. (2014). Controlling low rates of cell diff erentiation through noise and ultrahigh feedback. Science. – 344, 1 384–1 389.
5. Bartelt A., Weigelt C., Cherradi M. L., Niemeier A., Tödter K., Heeren J., Scheja L. (2013). Eff ects of adipocyte lipoprotein lipase on de novo lipogenesis and white adipose tissue browning. Biochimica et Biophysica Acta. – 1831, 934–942.
6. Voshol P. J., Rensen P. C. N., Willems van Dijk K., Romijn J. A., Havekes L. M. (2009). Eff ect of plasma triglyceride metabolism on lipid storage in adipose tissue: Studies using genetically engineered mouse models. Biochimica et Biophysica Acta. – 1791, 479–485.
7. Barneda D., Frontini A., Cinti S., Christian M. (2013) Dynamic changes in lipid droplet-associated proteins in the “browning” of white adipose tissues. Biochimica et Biophysica Acta. – 1831, 924–933.
8. Arner P. and Langin D. (2014) Lipolysis in lipid turnover, cancer cachexia, and obesity-induced insulin resistance. Trends in Endocrinology and Metabolism. – 25, 255–262.