Hồ sơ biểu hiện transcriptome của mô cơ xương sau khi thực hiện kẹp euglycemic-hyperinsulinemic ở những đối tượng béo phì kháng insulin

Genes and Nutrition - Tập 8 - Trang 91-98 - 2012
Iwona Rudkowska1, Hélène Jacques1,2, S. John Weisnagel3, André Marette1,4, Marie-Claude Vohl1,2,5
1Institute of Nutraceuticals and Functional Foods (INAF), Laval University, Québec, Canada
2Department of Food Science and Nutrition, Laval University, Québec, Canada
3Department of Medicine, Diabetes Research Unit, Laval University Hospital Research Center, Laval University, Québec, Canada
4Quebec Heart and Lung Institute Research Centre, Laval University, Québec, Canada
5Laboratory of Endocrinology and Genomics, Laval University Hospital Research Center, Québec, Canada

Tóm tắt

Kháng insulin ở cơ xương là một hiện tượng xuất hiện sớm trong sinh lý bệnh của bệnh tiểu đường loại 2. Cơ chủ yếu chịu trách nhiệm cho việc làm sạch glucose từ máu dưới sự kích thích của insulin. Do đó, việc điều chỉnh biểu hiện gen trong mô cơ có thể liên quan đến sinh lý bệnh của kháng insulin. Mục tiêu của nghiên cứu là khảo sát sự thay đổi biểu hiện gen và các con đường chuyển hóa trong mô cơ xương sau khi thực hiện kẹp euglycemic-hyperinsulinemic ở những đối tượng béo phì kháng insulin. Chúng tôi thực hiện so sánh transcriptome của mô cơ xương trước và sau 3 giờ kẹp euglycemic-hyperinsulinemic sau khi bổ sung 8 tuần n-3 axit béo không bão hòa đa (PUFA) (1.8 g/ngày) có hoặc không kèm theo bổ sung gelatin cá (FG) (25% lượng protein hàng ngày) ở 16 đối tượng béo phì kháng insulin. Kết quả cho thấy khoảng 5% (1932) các transcript được biểu hiện đã thay đổi đáng kể sau khi kẹp trong cả hai giai đoạn bổ sung n-3 PUFA và n-3 PUFA + FG. Trong số các transcript được biểu hiện khác biệt này, có 1394 gen liên quan đến các enzyme, các yếu tố điều hòa phiên mã và dịch mã, các protein vận chuyển, thụ thể g-protein, cytokines, và các thụ thể nhân lệ thuộc ligand đã được điều chỉnh. Các con đường chuyển hóa bị thay đổi đáng kể bao gồm sự kích hoạt của thụ thể X gan/thụ thể X retinoid (RXR), sự kích hoạt của thụ thể vitamin D/RXR, interleukin (IL)-8, phản ứng giai đoạn cấp, IL10, thụ thể kích hoạt trên các tế bào myeloid 1, thụ thể hoạt hóa peroxisome, G-beta/gamma và yếu tố tăng trưởng tế bào gan và tín hiệu IL6. Tóm lại, kết quả cho thấy chủ yếu các yếu tố viêm và các yếu tố phiên mã đã bị thay đổi sau khi kẹp ở những đối tượng béo phì kháng insulin. Hiểu biết về những thay đổi trong các con đường chuyển hóa do insulin có thể là một mục tiêu tiềm năng cho việc quản lý kháng insulin.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Alwayn IP, Andersson C, Lee S, Arsenault DA, Bistrian BR, Gura KM, Nose V, Zauscher B, Moses M, Puder M (2006) Inhibition of matrix metalloproteinases increases PPAR-alpha and IL-6 and prevents dietary-induced hepatic steatosis and injury in a murine model. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol 291:G1011–G1019 Barroso I, Gurnell M, Crowley VE, Agostini M, Schwabe JW, Soos MA, Maslen GL, Williams TD, Lewis H, Schafer AJ, Chatterjee VK, O’Rahilly S (1999) Dominant negative mutations in human PPAR gamma associated with severe insulin resistance, diabetes mellitus and hypertension. Nature 402:880–883 Blazejczyk MironM, Nadon R (2007) FlexArray: a statistical data analysis software for gene expression microarrays. Genome Quebec, Montreal Bolstad BM, Irizarry RA, Astrand M, Speed TP (2003) A comparison of normalization methods for high density oligonucleotide array data based on variance and bias. Bioinformatics 19:185–193 Bouillon R, Carmeliet G, Verlinden L, van EE, Verstuyf A, Luderer HF, Lieben L, Mathieu C, Demay M (2008) Vitamin D and human health: lessons from vitamin D receptor null mice. Endocr Rev 29:726–776 Brazma A, Hingamp P, Quackenbush J, Sherlock G, Spellman P, Stoeckert C, Aach J, Ansorge W, Ball CA, Causton HC, Gaasterland T, Glenisson P, Holstege FC, Kim IF, Markowitz V, Matese JC, Parkinson H, Robinson A, Sarkans U, Schulze-Kremer S, Stewart J, Taylor R, Vilo J, Vingron M (2001) Minimum information about a microarray experiment (MIAME)-toward standards for microarray data. Nat Genet 29:365–371 Brunetti A, Brunetti L, Foti D, Accili D, Goldfine ID (1996) Human diabetes associated with defects in nuclear regulatory proteins for the insulin receptor gene. J Clin Invest 97:258–262 Cao G, Liang Y, Broderick CL, Oldham BA, Beyer TP, Schmidt RJ, Zhang Y, Stayrook KR, Suen C, Otto KA, Miller AR, Dai J, Foxworthy P, Gao H, Ryan TP, Jiang XC, Burris TP, Eacho PI, Etgen GJ (2003) Antidiabetic action of a liver x receptor agonist mediated by inhibition of hepatic gluconeogenesis. J Biol Chem 278:1131–1136 Clement K, Viguerie N, Poitou C, Carette C, Pelloux V, Curat CA, Sicard A, Rome S, Benis A, Zucker JD, Vidal H, Laville M, Barsh GS, Basdevant A, Stich V, Cancello R, Langin D (2004) Weight loss regulates inflammation-related genes in white adipose tissue of obese subjects. FASEB J 18:1657–1669 Coletta DK, Balas B, Chavez AO, Baig M, Abdul-Ghani M, Kashyap SR, Folli F, Tripathy D, Mandarino LJ, Cornell JE, Defronzo RA, Jenkinson CP (2008) Effect of acute physiological hyperinsulinemia on gene expression in human skeletal muscle in vivo. Am J Physiol Endocrinol Metab 294:E910–E917 de Mello VD, Kolehmainen M, Pulkkinen L, Schwab U, Mager U, Laaksonen DE, Niskanen L, Gylling H, Atalay M, Rauramaa R, Uusitupa M (2008) Downregulation of genes involved in NFkappaB activation in peripheral blood mononuclear cells after weight loss is associated with the improvement of insulin sensitivity in individuals with the metabolic syndrome: the GENOBIN study. Diabetologia 51:2060–2067 Defronzo RA, Tobin JD, Andres R (1979) Glucose clamp technique: a method for quantifying insulin secretion and resistance. Am J Physiol 237:E214–E223 Ducluzeau PH, Perretti N, Laville M, Andreelli F, Vega N, Riou JP, Vidal H (2001) Regulation by insulin of gene expression in human skeletal muscle and adipose tissue. Evidence for specific defects in type 2 diabetes. Diabetes 50:1134–1142 Elbein SC, Kern PA, Rasouli N, Yao-Borengasser A, Sharma NK, Das SK (2011) Global Gene expression profiles of subcutaneous adipose and muscle from Glucose-Tolerant, insulin-sensitive, and insulin-resistant individuals matched for BMI. Diabetes 60:1019–1029 Eriksson J, Franssila-Kallunki A, Ekstrand A, Saloranta C, Widen E, Schalin C, Groop L (1989) Early metabolic defects in persons at increased risk for non-insulin-dependent diabetes mellitus. N Engl J Med 321:337–343 Executive Summary of The Third Report of The National Cholesterol Education Program (NCEP) (2001) Expert panel on detection, evaluation, and treatment of high blood cholesterol in adults (Adult Treatment Panel III). JAMA 285:2486–2497 Garcia C, Feve B, Ferre P, Halimi S, Baizri H, Bordier L, Guiu G, Dupuy O, Bauduceau B, Mayaudon H (2010) Diabetes and inflammation: fundamental aspects and clinical implications. Diabetes Metab 36:327–338 Hansen L, Gaster M, Oakeley EJ, Brusgaard K, Damsgaard Nielsen EM, Beck-Nielsen H, Pedersen O, Hemmings BA (2004) Expression profiling of insulin action in human myotubes: induction of inflammatory and pro-angiogenic pathways in relationship with glycogen synthesis and type 2 diabetes. Biochem Biophys Res Commun 323:685–695 Israelian-Konaraki Z, Reaven PD (2005) Peroxisome proliferator-activated receptor-alpha and atherosclerosis: from basic mechanisms to clinical implications. Cardiol Rev 13:240–246 Martin BC, Warram JH, Krolewski AS, Bergman RN, Soeldner JS, Kahn CR (1992) Role of glucose and insulin resistance in development of type 2 diabetes mellitus: results of a 25-year follow-up study. Lancet 340:925–929 Mootha VK, Lindgren CM, Eriksson KF, Subramanian A, Sihag S, Lehar J, Puigserver P, Carlsson E, Ridderstrale M, Laurila E, Houstis N, Daly MJ, Patterson N, Mesirov JP, Golub TR, Tamayo P, Spiegelman B, Lander ES, Hirschhorn JN, Altshuler D, Groop LC (2003) PGC-1alpha-responsive genes involved in oxidative phosphorylation are coordinately downregulated in human diabetes. Nat Genet 34:267–273 Pashkov V, Huang J, Parameswara VK, Kedzierski W, Kurrasch DM, Tall GG, Esser V, Gerard RD, Uyeda K, Towle HC, Wilkie TM (2011) Regulator of G protein signalling (RGS16) inhibits hepatic fatty acid oxidation in a carbohydrate response element-binding protein (ChREBP)-dependent manner. J Biol Chem 286:15116–15125 Patti ME, Butte AJ, Crunkhorn S, Cusi K, Berria R, Kashyap S, Miyazaki Y, Kohane I, Costello M, Saccone R, Landaker EJ, Goldfine AB, Mun E, DeFronzo R, Finlayson J, Kahn CR, Mandarino LJ (2003) Coordinated reduction of genes of oxidative metabolism in humans with insulin resistance and diabetes: potential role of PGC1 and NRF1. Proc Natl Acad Sci U S A 100:8466–8471 Repa JJ, Mangelsdorf DJ (2002) The liver X receptor gene team: potential new players in atherosclerosis. Nat Med 8:1243–1248 Rome S, Clement K, Rabasa-Lhoret R, Loizon E, Poitou C, Barsh GS, Riou JP, Laville M, Vidal H (2003) Microarray profiling of human skeletal muscle reveals that insulin regulates approximately 800 genes during a hyperinsulinemic clamp. J Biol Chem 278:18063–18068 Rudkowska I, Ponton A, Jacques H, Lavigne C, Holub BJ, Marette A, Vohl MC (2011) Effects of a supplementation of n-3 polyunsaturated fatty acids with or without fish gelatin on gene expression in peripheral blood mononuclear cells in obese, insulin-resistant subjects. J Nutrigenet Nutrigenomics 4:192–202 Smith LM, Yao-Borengasser A, Starks T, Tripputi M, Kern PA, Rasouli N (2010) Insulin resistance in African-American and Caucasian women: differences in lipotoxicity, adipokines, and gene expression in adipose tissue and muscle. J Clin Endocrinol Metab 95:4441–4448 Tusher VG, Tibshirani R, Chu G (2001) Significance analysis of microarrays applied to the ionizing radiation response. Proc Natl Acad Sci U S A 98:5116–5121 Westerbacka J, Corner A, Kannisto K, Kolak M, Makkonen J, Korsheninnikova E, Nyman T, Hamsten A, Fisher RM, Yki-Jarvinen H (2006) Acute in vivo effects of insulin on gene expression in adipose tissue in insulin-resistant and insulin-sensitive subjects. Diabetologia 49:132–140 Wu X, Wang J, Cui X, Maianu L, Rhees B, Rosinski J, So WV, Willi SM, Osier MV, Hill HS, Page GP, Allison DB, Martin M, Garvey WT (2007) The effect of insulin on expression of genes and biochemical pathways in human skeletal muscle. Endocrine 31:5–17 Yki-Jarvinen H (1995) Role of insulin resistance in the pathogenesis of NIDDM. Diabetologia 38:1378–1388 Zeitz U, Weber K, Soegiarto DW, Wolf E, Balling R, Erben RG (2003) Impaired insulin secretory capacity in mice lacking a functional vitamin D receptor. FASEB J 17:509–511 Zierath JR, Ryder JW, Doebber T, Woods J, Wu M, Ventre J, Li Z, McCrary C, Berger J, Zhang B, Moller DE (1998) Role of skeletal muscle in thiazolidinedione insulin sensitizer (PPAR gamma agonist) action. Endocrinology 139:5034–5041