Růstový hormon jako model pro reverzibilní aktivaci fibrózy tukové tkáně

Základní a předběžné údaje: Tuková tkáň je mnohobuněčná tkáň obklopená extracelulární matricí, která prochází neustálou remodelací. Pertubace v procesech remodelace mohou způsobit akumulaci nadbytečného proteinu extracelulární matrix a tím i fibrózu. Fibróza tukové tkáně je uznávána jako součást metabolického syndromu spolu s inzulinovou rezistencí, dyslipidémií a obezitou a fibróza pravděpodobně hraje kauzální roli (1,2). V tomto kontextu je fascinující, že prodloužená expozice GH in vivo indukuje inzulínovou rezistenci navzdory současné mobilizaci a redukci tukové hmoty (3). Tento účinek GH je vyjádřen u pacientů s nádorem hypofýzy produkujícím GH (akromegalie) (4). Kromě toho je GH účinným aktivátorem přeměny kolagenu a také podporuje fibrózu lidských šlach a kosterních svalů (5-7). Zvýšená fibróza AT byla hlášena u modelu transgenních myší s GH (8) a máme předběžná data ukazující fibrózu AT u pacientů s aktivní akromegalií, která se po kontrole onemocnění změní.

Málo je známo o mechanismech, které jsou základem fibrózy indukované GH, ale nedávné důkazy poukazují na potenciální zapojení FAPα, enzymu, který je vysoce exprimován v myších AT FAP buňkách (9). Kromě toho jsme nedávno uvedli, že buňky FAP lidského kosterního svalu upregulují FAPα (DPP4) během fibrogenní diferenciace (19). FAPα je podjednotka heterodimerního proteinázového komplexu připojená k buněčné membráně kromě rozpustné formy také přítomné v oběhu (10). Několik proteinů je rozpoznáno jako substráty FAPα, včetně kolagenu typu I (11) a III (12), a zdá se, že FAPα hraje významnou roli v remodelaci jaterní tkáně (13) a při fibróze plic (14). Nedávno jsme zaznamenali zvýšené cirkulující hladiny FAPα u aktivní akromegalie, která koreluje s obratem kolagenu po kontrole onemocnění (15). Fibroadipogenní progenitorové buňky jsou mezenchymální progenitory s vnitřním potenciálem diferencovat se buď na fibroblasty produkující kolagen nebo adipocyty. Byly studovány na myších srdečních a kosterních svalech, kde přispívají buď k fibróze nebo ukládání tuku během regenerace nebo degenerace svalů (16-18). Nedávno jsme prokázali, že podskupina buněk FAP řídí akumulaci proteinu ECM a adipocytů ve svalu pacientů s diabetem 2. typu a pravděpodobně přispívá ke špatné metabolické a mechanické funkci svalů (19). Není známo, zda GH ovlivňuje proliferaci a diferenciaci FAP buněk tukové tkáně, ale proliferace FAP buněk je regulována IGF-I (16), což je peptid silně závislý na GH. Bylo také hlášeno, že zvýšená proliferace FAP přispívá k intramuskulární tukové tkáni (IMAT) u několika stavů a ​​my jsme pozorovali IMAT po léčbě akromegálie (nepublikovaná data). Dále máme předběžná data z FACS-izolovaných FAP buněk tukové tkáně inkubovaných se sérem od pacientů s akromegalií, která naznačují zvýšenou proliferaci FAP buněk závislou na GH a fibrogenní vzhled. Souhrnně tato zjištění naznačují, že GH podporuje pro-proliferativní a fibrogenní fenotyp FAP na úkor adipogenní diferenciace.

Hypotézy: Růstový hormon: 1) Aktivuje expresi proteinu FAPα, 2) Zvyšuje proliferaci a fibrogenní diferenciaci FAP buněk a 3) Vyvolává reverzibilní fibrózu v tukové tkáni u lidí

Subjekty a metody: V jednoduchém zaslepeném, randomizovaném, dvojitě figurálním zkříženém designu bude 10 dospělých jedinců se střední nadváhou podrobeno týdenní blokádě GH a GH receptorů (Pegvisomant). Pegvisomant je modifikovaná molekula GH, která selektivně blokuje receptor GH a je licencovaným lékem pro léčbu akromegalie. Pegvisomant zařazujeme jako „aktivní kontrolu“ s cílem potlačit endogenní působení GH. Účastníci budou denně dostávat subkutánní injekce růstového hormonu, 0,6-2,0 mg v závislosti na věku po dobu 7 dnů při intervenci GH. V kontrolní intervenci budou účastníci denně dostávat subkutánní injekce buď Pegvisomant nebo fyziologický roztok. Pegvisomant v dávce 30 mg se podává dvakrát, na začátku a na konci kontrolní intervence, zatímco fyziologický roztok se podává v dalších 5 dnech období kontrolní intervence. Dvě intervenční období jsou oddělena vymývacím obdobím 1-4 měsíců. Účastníci budou náhodně vybráni tak, aby buď začali s intervencí GH a následně byli podrobeni kontrolní intervenci, nebo začali s kontrolní intervencí a následně byli podrobeni intervenci GH. Účastníci se budou denně scházet v nemocnici kvůli injekcím a malému vzorku krve. Každé intervenční období je zahájeno iniciačním dnem, kdy budou odebrány vzorky krve, tukové tkáně a svalů, bude provedeno měření teploty a bioimpedance, bude podána těžká voda a první injekce intervence buď GH nebo kontrolní intervence. První den zahájení bude provedeno DXA skenování pro posouzení tělesného složení. Každé intervenční období bude ukončeno studijním dnem, kdy budou odebrány vzorky krve, tukové tkáně a svalů, bude provedena měření teploty, nepřímá kalorimetrie, kinetika a bioimpedance palmitátu a bude podána poslední injekce intervence buď GH nebo kontrolní. zásah. Účastníci budou v iniciační a studijní dny držet půst a během období intervence budou zaznamenávat příjem jídla a nápojů.

Výsledky studia:

Primární: funkce buněk FAP, exprese proteinu FAPα a markery fibrózy v biopsiích AT získaných před a po intervenci. Provedeme zejména:

• FACS pro kvantifikaci a izolaci buněčných populací, včetně kvantifikace FAP buněk v tukové tkáni a in vitro stanovení proliferace a fibro-/adipogenního diferenciačního potenciálu
• Exprese FAPα v krvi a tukové tkáni
• Markery fibrózy v tukové tkáni hodnocené světelnou mikroskopií a imunohistochemicky, sekvenováním RNA a přeměnou pojivové tkáně značenou těžkou vodou

Sekundární: ke studiu vlivu expozice GH na:

• Cirkulační biomarkery obratu kolagenu (PINP, PIIINP)
• Energetický metabolismus celého těla a obrat mastných kyselin (nepřímá kalorimetrie a kinetika stopování palmitátu)
• Přeměna pojivové tkáně ve svalové tkáni (označení těžké vody (D2O))
• Měření teploty

Plán statistické analýzy: Porovnání mezi skupinami bude provedeno pomocí standardních statistických metod (t-test nebo ekvivalentní neparametrický test). V rámci skupiny bude provedeno srovnání pomocí párového t-testu ekvivalentního neparametrického testu. Navíc bude použita ANOVA (opakovaná opatření). P-hodnota menší než 0,05 bude považována za statisticky významnou.

Perspektiva a relevance: Toto je první studie zkoumající účinky GH na fibrózu tukové tkáně u lidí, což má důsledky mimo patofyziologii GH. Hlubší pochopení drah kontrolujících rovnováhu fibroblastů a adipocytů v tukové tkáni je nezbytným základem a může odhalit nové cíle pro boj s dysfunkcí tukové tkáně a souvisejícími poruchami. Jak bylo nedávno prokázáno u pacientů s diabetem 2. typu, tyto progenitorové buňky jsou klíčovými mediátory tkáňové plasticity a funkce u lidí (19).