Kasvuhormoni rasvakudosfibroosin palautuvan aktivaation mallina

Tausta ja alustavat tiedot: Rasvakudos on solunulkoisen matriisin ympäröimä monisoluinen kudos, joka muuttuu jatkuvasti. Pertubaatiot uusiutumisprosesseissa voivat aiheuttaa ylimääräisen ekstrasellulaarisen matriisiproteiinin kertymistä ja siten fibroosia. Rasvakudosfibroosi tunnistetaan metabolisen oireyhtymän osaksi yhdessä insuliiniresistenssin, dyslipidemian ja liikalihavuuden kanssa, ja fibroosilla on todennäköisesti syynä (1, 2). Tässä yhteydessä on kiehtovaa, että pitkäaikainen GH-altistus in vivo indusoi insuliiniresistenssiä huolimatta samanaikaisesta mobilisaatiosta ja rasvamassan vähenemisestä (3). Tämä kasvuhormonin vaikutus ilmenee potilailla, joilla on GH:ta tuottava aivolisäkkeen kasvain (akromegalia) (4). Lisäksi GH on voimakas kollageenin vaihdon aktivaattori ja se edistää myös fibroosia ihmisen jänteissä ja luustolihaksissa (5-7). Lisääntynyttä AT-fibroosia on raportoitu GH-siirtogeenisessä hiirimallissa (8), ja meillä on alustavia tietoja, jotka osoittavat AT-fibroosia potilailla, joilla on aktiivinen akromegalia, joka kääntyy taudin hallinnan jälkeen.

Vain vähän tiedetään GH:n aiheuttaman fibroosin taustalla olevista mekanismeista, mutta viimeaikaiset todisteet viittaavat FAPa:n mahdolliseen osallisuuteen, entsyymiin, joka ilmentyy voimakkaasti hiiren AT FAP -soluissa (9). Lisäksi olemme äskettäin raportoineet, että ihmisen luustolihaksen FAP-solut säätelevät FAPa:aa (DPP4) fibrogeenisen erilaistumisen aikana (19). FAPa on heterodimeerisen proteinaasikompleksin alayksikkö, joka on kiinnittynyt solukalvoon verenkierrossa myös olevan liukoisen muodon lisäksi (10). Useita proteiineja tunnistetaan FAPa-substraateiksi, mukaan lukien kollageenin tyyppi I (11) ja III (12), ja FAPa:lla näyttää olevan merkittävä rooli maksakudoksen uudelleenmuodostumisessa (13) ja keuhkofibroosissa (14). Olemme äskettäin rekisteröineet kohonneita verenkierrossa olevia FAPa-tasoja aktiivisessa akromegaliassa, mikä korreloi kollageenin vaihtuvuuden kääntymisen kanssa taudin hallinnan jälkeen (15). Fibroadipogeeniset progenitorisolut ovat mesenkymaalisia esisoluja, joilla on luontainen potentiaali erilaistua joko kollageenia tuottaviksi fibroblasteiksi tai adiposyyteiksi. Niitä on tutkittu hiiren sydän- ja luustolihaksissa, joissa ne edistävät joko fibroosia tai rasvan kertymistä lihasten heikentyneen regeneraation tai rappeutumisen aikana (16-18). Olemme äskettäin osoittaneet, että FAP-solujen osajoukko ajaa ECM-proteiinin ja rasvasolujen kertymistä tyypin 2 diabetesta sairastavien potilaiden lihakseen ja todennäköisesti myötävaikuttaa huonoon metaboliseen ja mekaaniseen lihastoimintaan (19). Ei tiedetä, vaikuttaako GH rasvakudoksen FAP-solujen lisääntymiseen ja erilaistumiseen, mutta FAP-solujen lisääntymistä säätelee IGF-I (16), joka on voimakkaasti GH-riippuvainen peptidi. Lisääntyneen FAP-proliferaation on myös raportoitu edistävän lihaksensisäistä rasvakudosta (IMAT) useissa olosuhteissa, ja olemme havainneet IMAT:n akromegaliahoidon jälkeen (julkaisematon tieto). Lisäksi meillä on alustavia tietoja FACS-eristetyistä rasvakudoksen FAP-soluista, joita on inkuboitu akromegaliapotilaiden seerumin kanssa, mikä viittaa GH-riippuvaiseen lisääntyneeseen FAP-solujen lisääntymiseen ja fibrogeeniseen ulkonäköön. Yhdessä nämä havainnot viittaavat siihen, että GH edistää proproliferatiivista ja fibrogeenista FAP-fenotyyppiä adipogeenisen erilaistumisen kustannuksella.

Hypoteesit: Kasvuhormoni: 1) Aktivoi FAPα-proteiinin ilmentymistä, 2) Lisää FAP-solujen proliferaatiota ja fibrogeenista erilaistumista ja 3) Indusoi palautuvaa fibroosia ihmisen rasvakudoksessa

Kohteet ja menetelmät: Yksittäisessä sokkoutetussa, satunnaistetussa, kaksinkertaisessa risteytysmallissa 10 aikuista, kohtalaisen ylipainoista henkilöä altistetaan viikon GH- ja GH-reseptorisalpaukselle (Pegvisomant). Pegvisomantti on muunneltu GH-molekyyli, joka salpaa selektiivisesti GH-reseptorin ja on lisensoitu lääke akromegalian hoitoon. Sisällytämme Pegvisomantin "aktiiviseksi kontrolliksi" endogeenisten GH-toimintojen tukahduttamiseksi. Osallistujat saavat päivittäiset ihonalaiset ruiskeet kasvuhormonia, 0,6-2,0 mg iästä riippuen 7 päivän ajan kasvuhormonin interventiossa. Kontrolliinterventiossa osallistujat saavat päivittäin ihonalaisia ​​injektioita joko Pegvisomanttia tai suolaliuosta. Pegvisomanttia annetaan 30 mg:n annoksena kaksi kertaa, kontrollitoimenpiteen alussa ja lopussa, kun taas suolaliuosta annetaan kontrolliinterventiojakson 5 muuna päivänä. Nämä kaksi interventiojaksoa erotetaan toisistaan ​​1-4 kuukauden pesujaksolla. Osallistujat satunnaistetaan joko aloittamaan kasvuhormonin interventiolla ja joutumaan seuraavaksi kontrolliinterventioon tai aloittamaan kontrolliinterventiolla ja sitten joutumaan GH-interventioon. Osallistujat tapaavat sairaalassa päivittäin injektiota ja pientä verinäytettä varten. Jokainen interventiojakso alkaa aloituspäivällä, jolloin otetaan verinäytteitä, rasvakudos- ja lihasnäytteitä, tehdään lämpötila- ja bioimpedanssimittauksia sekä annetaan raskasta vettä ja ensimmäinen interventioinjektio joko GH tai kontrolliinterventio. Ensimmäisenä aloituspäivänä suoritetaan DXA-skannaus kehon koostumuksen arvioimiseksi. Jokainen interventiojakso päätetään tutkimuspäivällä, jolloin otetaan verinäytteitä, rasvakudos- ja lihasnäytteitä, tehdään lämpötilamittauksia, epäsuoraa kalorimetriaa, palmitaattimerkkiainekinetiikkaa ja bioimpedanssia sekä annetaan viimeinen interventioinjektio joko GH tai kontrolli. väliintuloa. Osallistujat paastoavat aloitus- ja opiskelupäivinä, ja interventiojaksojen aikana he kirjaavat ruokailunsa ja juomansa.

Opintojen tulokset:

Ensisijainen: FAP-solujen toiminta, FAPa-proteiinin ilmentyminen ja fibroosin markkerit AT-biopsioissa, jotka on saatu ennen ja jälkeen interventiota. Suoritamme erityisesti:

• FACS solupopulaatioiden kvantifiointiin ja eristämiseen, mukaan lukien FAP-solujen kvantifiointi rasvakudoksessa ja proliferaation ja fibro-/adipogeenisen erilaistumispotentiaalin in vitro -määritys
• FAPα:n ilmentyminen veressä ja rasvakudoksessa
• Fibroosin markkerit rasvakudoksessa arvioituna valomikroskopialla ja immunohistokemiallisesti, RNA-sekvensoinnilla ja raskaalla vedellä leimatulla sidekudoksen vaihdolla

Toissijainen: tutkia GH-altistuksen vaikutusta:

• Verenkierrossa kollageenin kiertokulkua osoittavat biomarkkerit (PINP, PIIINP)
• Koko kehon energia-aineenvaihdunta ja rasvahappojen kierto (epäsuora kalorimetria ja palmitaattimerkkiainekinetiikka)
• Sidekudoksen vaihtuvuus lihaskudoksessa (raskasvesi (D2O) -merkintä)
• Lämpötilamittaukset

Tilastollinen analyysisuunnitelma: Ryhmien välinen vertailu suoritetaan käyttämällä tavanomaisia ​​tilastollisia menetelmiä (t-testi tai vastaava ei-parametrinen testi). Ryhmän sisällä vertailu suoritetaan käyttämällä parillista t-testiä vastaavan ei-parametrisen testin kanssa. Lisäksi käytetään ANOVAa (toistuvia mittauksia). Alle 0,05 p-arvoa pidetään tilastollisesti merkitsevänä.

Näkökulma ja merkityksellisyys: Tämä on ensimmäinen tutkimus, jossa tutkitaan GH:n vaikutuksia rasvakudosfibroosiin ihmisillä, millä on vaikutuksia GH:n patofysiologian ulkopuolelle. Rasvakudoksen fibroblastien ja rasvasolujen tasapainoa säätelevien reittien syvemmä ymmärtäminen on olennaista pohjatyötä ja voi paljastaa uusia tavoitteita rasvakudoksen toimintahäiriöiden ja siihen liittyvien häiriöiden torjumiseksi. Kuten äskettäin osoitettiin tyypin 2 diabeetikoilla, nämä progenitorisolut ovat keskeisiä kudosten plastisuuden ja toiminnan välittäjiä ihmisillä (19).