Væksthormon som model for reversibel aktivering af fedtvævsfibrose

Baggrund og foreløbige data: Fedtvæv er et multicellulært væv omgivet af en ekstracellulær matrix, som gennemgår kontinuerlig remodellering. Pertubationer i ombygningsprocesserne kan forårsage akkumulering af overskydende ekstracellulært matrixprotein og dermed fibrose. Fedtvævsfibrose er anerkendt som en komponent i det metaboliske syndrom sammen med insulinresistens, dyslipidæmi og fedme, og fibrose spiller sandsynligvis en årsagsrolle (1,2). I denne sammenhæng er det fascinerende, at langvarig eksponering for GH in vivo inducerer insulinresistens på trods af en samtidig mobilisering og reduktion af fedtmasse (3). Denne effekt af GH kommer til udtryk hos patienter med en GH-producerende hypofysetumor (akromegali) (4). Desuden er GH en potent aktivator af kollagenomsætning, og det fremmer også fibrose i menneskelige sener og skeletmuskler (5-7). Øget AT-fibrose er blevet rapporteret i en GH-transgen musemodel (8), og vi har foreløbige data, der viser AT-fibrose hos patienter med aktiv akromegali, som vender tilbage efter sygdomskontrol.

Lidt er kendt om mekanismerne bag GH-induceret fibrose, men nyere beviser peger på en potentiel involvering af FAPα, et enzym, der er stærkt udtrykt i muse AT FAP-celler (9). Desuden har vi for nylig rapporteret, at human skeletmuskel FAP-celler opregulerer FAPα (DPP4) under fibrogen differentiering (19). FAPα er en underenhed af et heterodimert proteinasekompleks bundet til cellemembranen ud over en opløselig form, der også er til stede i kredsløbet (10). Adskillige proteiner genkendes som FAPα-substrater, herunder kollagen type I (11) og III (12), og FAPα ser ud til at spille en væsentlig rolle ved remodellering af levervæv (13) og ved lungefibrose (14). Vi har for nylig registreret forhøjede cirkulerende niveauer af FAPα i aktiv akromegali, som korrelerer med kollagenomsætningen vender tilbage efter sygdomskontrol (15). Fibro-adipogene progenitorceller er mesenkymale progenitorer med det iboende potentiale til at differentiere til enten kollagen-producerende fibroblaster eller adipocytter. De er blevet undersøgt i murine hjerte- og skeletmuskler, hvor de bidrager til enten fibrose eller fedtaflejring under muskelsvækket regenerering eller degeneration (16-18). Vi har for nylig påvist, at en undergruppe af FAP-celler driver akkumuleringen af ​​ECM-protein og adipocytter i musklen fra patienter med type 2-diabetes og sandsynligvis bidrager til den dårlige metaboliske og mekaniske muskelfunktion (19). Hvorvidt GH påvirker fedtvævs-FAP-celleproliferation og -differentiering er ukendt, men FAP-celleproliferation er reguleret af IGF-I (16), som er et stærkt GH-afhængigt peptid. Øget FAP-proliferation er også blevet rapporteret at bidrage til intramuskulært fedtvæv (IMAT) under flere tilstande, og vi har observeret IMAT efter behandling i akromegali (upublicerede data). Desuden har vi foreløbige data fra FACS-isolerede fedtvævs-FAP-celler inkuberet med serum fra akromegalipatienter, hvilket tyder på GH-afhængig øget FAP-celleproliferation og fibrogent udseende. Samlet tyder disse resultater på, at GH fremmer en pro-proliferativ og fibrogen FAP-fænotype på bekostning af adipogen differentiering.

Hypoteser: Væksthormon: 1) Aktiverer FAPα-proteinekspression, 2) Øger proliferation og fibrogen differentiering af FAP-celler, og 3) Inducerer reversibel fibrose i fedtvæv hos mennesker

Emner og metoder: I et enkelt blindet, randomiseret, dobbelt-dummy crossover-design vil 10 voksne, moderat overvægtige individer blive udsat for en uges GH- og GH-receptorblokade (Pegvisomant). Pegvisomant er et modificeret GH-molekyle, der selektivt blokerer GH-receptoren og er et licenseret lægemiddel til behandling af akromegali. Vi inkluderer Pegvisomant som en 'aktiv kontrol' for at undertrykke endogene GH-handlinger. Deltagerne vil få daglige subkutane injektioner af væksthormon, 0,6-2,0 mg afhængig af alder, i 7 dage i GH-interventionen. I kontrolinterventionen vil deltagerne modtage daglige subkutane injektioner af enten Pegvisomant eller saltvand. Pegvisomant i en dosis på 30 mg gives to gange, i begyndelsen og i slutningen af ​​kontrolinterventionen, hvorimod saltvand gives på de øvrige 5 dage af kontrolinterventionsperioden. De to interventionsperioder er adskilt af en udvaskningsperiode på 1-4 måneder. Deltagerne vil blive randomiseret til enten at starte med GH-interventionen og derefter blive udsat for kontrolinterventionen, eller starte med kontrolinterventionen og derefter blive udsat for GH-interventionen. Deltagerne mødes dagligt på hospitalet til injektioner og en lille blodprøve. Hver interventionsperiode initieres af en igangsættelsesdag, hvor der vil blive taget blodprøver, fedtvævs- og muskelprøver, blive udført temperaturmålinger og bioimpedans, samt blive givet tungt vand og den første indsprøjtning af intervention enten GH eller kontrolintervention. På den første påbegyndelsesdag vil der blive udført en DXA-scanning til vurdering af kropssammensætning. Hver interventionsperiode afsluttes med en studiedag, hvor der vil blive taget blodprøver, fedtvævs- og muskelprøver, blive udført temperaturmålinger, indirekte kalorimetri, palmitatsporkinetik og bioimpedans, og blive givet den sidste indsprøjtning af intervention enten GH eller kontrol. intervention. Deltagerne vil faste i opstarts- og studiedagene, og i interventionsperioderne vil de logge deres indtag af mad og drikke.

Studieresultater:

Primær: FAP-cellefunktion, FAPα-proteinekspression og markører for fibrose i AT-biopsier opnået før og efter intervention. Vi vil især udføre:

• FACS til at kvantificere og isolere cellepopulationer, herunder kvantificering af FAP-celler i fedtvæv, og in vitro-bestemmelse af proliferation og fibro-/adipogen differentieringspotentiale
• FAPα-ekspression i blod og fedtvæv
• Markører for fibrose i fedtvæv vurderet ved lysmikroskopi og immunhistokemisk, RNA-sekventering og tungtvandsmærket bindevævsomsætning

Sekundært: at studere virkningen af ​​eksponering for GH på:

• Cirkulerende biomarkører for kollagenomsætning (PINP, PIIINP)
• Hele kroppens energimetabolisme og fedtsyreomsætning (indirekte kalorimetri og palmitatsporkinetik)
• Bindevævsomsætning i muskelvæv (mærkning af tungt vand (D2O))
• Temperaturmålinger

Statistisk analyseplan: Sammenligning mellem grupper vil blive udført ved hjælp af standard statistiske metoder (t-test eller tilsvarende ikke-parametrisk test). Inden for gruppen vil sammenligning blive udført ved hjælp af parret t-test af ækvivalent ikke-parametrisk test. Desuden vil ANOVA (gentagne foranstaltninger) blive brugt. En p-værdi mindre end 0,05 vil blive betragtet som statistisk signifikant.

Perspektiv og relevans: Dette er den første undersøgelse, der undersøger GH-effekter på fedtvævsfibrose hos mennesker, hvilket har implikationer ud over GH-patofysiologi. En dybere forståelse af de veje, der kontrollerer fibroblast- og fedtvævsbalancen i fedtvæv, er et vigtigt grundlag og kan optrevle nye mål for bekæmpelse af fedtvævsdysfunktion og relaterede lidelser. Som for nylig påvist i type 2-diabetespatienter er disse progenitorceller nøglemediatorer af vævs plasticitet og funktion hos mennesker (19).