Гормон роста как модель обратимой активации фиброза жировой ткани

Исходные данные и предварительные данные. Жировая ткань представляет собой многоклеточную ткань, окруженную внеклеточным матриксом, который подвергается непрерывному ремоделированию. Нарушения в процессах ремоделирования могут вызывать накопление избыточного белка внеклеточного матрикса и, следовательно, фиброз. Фиброз жировой ткани считается компонентом метаболического синдрома вместе с резистентностью к инсулину, дислипидемией и ожирением, и фиброз, вероятно, играет причинную роль (1,2). В этом контексте интересно, что длительное воздействие ГР in vivo вызывает резистентность к инсулину, несмотря на сопутствующую мобилизацию и уменьшение жировой массы (3). Этот эффект ГР выражен у пациентов с СТГ-продуцирующей опухолью гипофиза (акромегалией) (4). Кроме того, ГР является мощным активатором обмена коллагена, а также способствует фиброзу сухожилий и скелетных мышц человека (5-7). Сообщалось об усилении фиброза AT на модели трансгенных мышей GH (8), и у нас есть предварительные данные, показывающие фиброз AT у пациентов с активной акромегалией, который исчезает после контроля заболевания.

Мало что известно о механизмах, лежащих в основе индуцированного гормоном роста фиброза, но недавние данные указывают на потенциальное участие FAPα, фермента, который высоко экспрессируется в FAP-клетках мыши (9). Более того, мы недавно сообщили, что FAP-клетки скелетных мышц человека активируют FAPα (DPP4) во время фиброгенной дифференцировки (19). FAPα является субъединицей гетеродимерного протеиназного комплекса, прикрепленного к клеточной мембране в дополнение к растворимой форме, также присутствующей в кровотоке (10). Некоторые белки признаны субстратами FAPα, включая коллаген типа I (11) и III (12), и FAPα, по-видимому, играет важную роль в ремоделировании ткани печени (13) и фиброзе легких (14). Недавно мы зафиксировали повышенный уровень циркулирующего FAPα при активной акромегалии, что коррелирует с обратным оборотом коллагена после контроля заболевания (15). Фибро-адипогенные клетки-предшественники представляют собой мезенхимальные клетки-предшественники с присущей им способностью дифференцироваться либо в коллаген-продуцирующие фибробласты, либо в адипоциты. Их изучали в сердечных и скелетных мышцах мышей, где они способствуют либо фиброзу, либо отложению жира во время регенерации или дегенерации с нарушением мышц (16-18). Недавно мы продемонстрировали, что подмножество FAP-клеток управляет накоплением белка ECM и адипоцитов в мышцах у пациентов с диабетом 2 типа и, вероятно, способствует плохой метаболической и механической функции мышц (19). Неизвестно, влияет ли GH на пролиферацию и дифференцировку FAP-клеток жировой ткани, но пролиферация FAP-клеток регулируется IGF-I (16), который является сильно зависимым от GH пептидом. Сообщалось также, что повышенная пролиферация FAP способствует внутримышечной жировой ткани (IMAT) при некоторых состояниях, и мы наблюдали IMAT после лечения акромегалии (неопубликованные данные). Кроме того, у нас есть предварительные данные о выделенных с помощью FACS клетках FAP жировой ткани, инкубированных с сывороткой пациентов с акромегалией, которые предполагают GH-зависимую повышенную пролиферацию FAP-клеток и фиброгенный вид. В совокупности эти данные свидетельствуют о том, что GH способствует пролиферативному и фиброгенному фенотипу FAP за счет адипогенной дифференцировки.

Гипотезы: гормон роста: 1) активирует экспрессию белка FAPα, 2) увеличивает пролиферацию и фиброгенную дифференцировку FAP-клеток и 3) вызывает обратимый фиброз в жировой ткани у людей.

Субъекты и методы. В одиночном слепом, рандомизированном перекрестном исследовании с двумя фиктивными группами 10 взрослых людей с умеренным избыточным весом будут подвергаться в течение одной недели блокаде гормона роста и рецепторов гормона роста (пегвисомант). Пегвисомант представляет собой модифицированную молекулу ГР, которая избирательно блокирует рецептор ГР и является лицензированным препаратом для лечения акромегалии. Мы включили Пегвисомант в качестве «активного контроля», чтобы подавить действие эндогенного гормона роста. Участники будут получать ежедневные подкожные инъекции гормона роста, 0,6-2,0 мг в зависимости от возраста, в течение 7 дней при вмешательстве GH. В контрольном вмешательстве участники будут получать ежедневные подкожные инъекции Пегвисоманта или физиологического раствора. Пегвисомант в дозе 30 мг вводят двукратно, в начале и в конце контрольного вмешательства, а в остальные 5 дней контрольного периода - физиологический раствор. Два периода вмешательства разделены периодом вымывания продолжительностью 1-4 месяца. Участники будут рандомизированы, чтобы либо начать с вмешательства GH, а затем подвергнуть контрольному вмешательству, либо начать с контрольного вмешательства, а затем подвергнуть вмешательству GH. Участники будут ежедневно встречаться в больнице для инъекций и небольшого образца крови. Каждый период вмешательства начинается с дня начала, когда будут взяты образцы крови, образцы жировой ткани и мышц, будут выполнены измерения температуры и биоимпеданса, а также будет введена тяжелая вода и первая инъекция вмешательства либо GH, либо контрольное вмешательство. В первый день будет проведено сканирование DXA для оценки состава тела. Каждый период вмешательства будет заканчиваться днем ​​исследования, когда будут взяты образцы крови, образцы жировой ткани и мышц, проведены измерения температуры, непрямая калориметрия, кинетика индикатора пальмитата и биоимпеданс, а также будет введена последняя инъекция вмешательства либо ГР, либо контроль. вмешательство. Участники будут голодать в дни инициации и исследования, а в периоды вмешательства они будут регистрировать потребление пищи и напитков.

Результаты исследования:

Первичные: функция клеток FAP, экспрессия белка FAPα и маркеры фиброза в биоптатах AT, полученных до и после вмешательства. В частности, мы выполним:

• FACS для количественной оценки и выделения клеточных популяций, включая количественную оценку FAP-клеток в жировой ткани и определение потенциала пролиферации и фибро-/адипогенной дифференцировки in vitro.
• Экспрессия FAPα в крови и жировой ткани
• Маркеры фиброза в жировой ткани, оцененные с помощью световой микроскопии и иммуногистохимии, секвенирования РНК и меченого тяжелой водой оборота соединительной ткани

Вторичный: изучить влияние воздействия ГР на:

• Циркулирующие биомаркеры обновления коллагена (PINP, PIIINP)
• Энергетический обмен всего тела и обмен жирных кислот (непрямая калориметрия и кинетика индикаторов пальмитата)
• Оборот соединительной ткани в мышечной ткани (маркировка тяжелой водой (D2O))
• Измерения температуры

План статистического анализа: сравнение между группами будет проводиться с использованием стандартных статистических методов (t-тест или эквивалентный непараметрический тест). Внутригрупповое сравнение будет проводиться с использованием парного t-критерия эквивалентного непараметрического критерия. Кроме того, будет использоваться ANOVA (повторные измерения). Значение p менее 0,05 будет считаться статистически значимым.

Перспективы и значимость: это первое исследование, в котором изучалось влияние ГР на фиброз жировой ткани у людей, что имеет значение, выходящее за рамки патофизиологии ГР. Более глубокое понимание путей, контролирующих баланс фибробластов и адипоцитов в жировой ткани, является важной основой и может выявить новые цели для борьбы с дисфункцией жировой ткани и связанными с ней расстройствами. Как недавно было продемонстрировано у пациентов с диабетом 2 типа, эти клетки-предшественники являются ключевыми медиаторами пластичности и функционирования тканей у человека (19).