数据
引用:弗兰克N,马里斯M,纳尔班迪安,Talukdar年代,Schenk年代,霍夫曼惠普,et al .(2014)可拆卸的肥胖老鼠的IL-1Ra减少肝脏炎症和提高胰岛素敏感性。《公共科学图书馆•综合》9 (9):e107487。https://doi.org/10.1371/journal.pone.0107487
编辑器:马克•波尔多红酒d研究所'Investigacions Biomediquesπsuny 8月,西班牙
收到:2014年4月24日;接受:2014年8月13日;发表:2014年9月22日
版权:©2014年弗兰克等。这是一个开放分布式根据文章知识共享归属许可,它允许无限制的使用、分配和复制在任何媒介,被认为提供了原作者和来源。
数据可用性:作者确认所有可用数据的发现完全没有限制。所有相关数据在论文及其支持信息文件。
资助:这项工作是由美国国立卫生研究院(NIH)赠款:dk - 033651, dk - 074868, t32 - dk - 007494, dk - 063491和来自辉瑞公司资助。投资者没有参与研究设计、数据收集和分析,决定发表,或准备的手稿。
利益冲突:反义寡核苷酸对IL-1Ra辉瑞的礼物。这并不改变作者的坚持PLOS ONE政策共享数据和材料。请注意,一些作者隶属于辉瑞,这些作者扮演了一个角色在设计、数据收集和准备的手稿。这些作者的具体角色是铰接在作者贡献的部分。
介绍
胰岛素抵抗是一种病理生理缺陷在肥胖个体中常见,和是一个重要的预测2型糖尿病的进展[1]。肥胖和胰岛素抵抗相关的发病率大幅上升在过去的20年中,所以了解胰岛素抵抗的途径推动发展的高度重视。组织炎症是现在公认的一个主要原因受损的胰岛素敏感性的肥胖[2],[3]并已观察到在所有古典胰岛素靶组织包括脂肪、肝脏和肌肉。白介素- 1β(IL-1β)是一种重要的促炎细胞因子,与1型il - 1受体结合(IL-1R1)和促炎效应已经被很好的描述[4]。信号转导是引起IL-1R1的交互辅助蛋白质(IL-1RAcP)[5],[6]。内生拮抗剂IL-1R拮抗剂(IL-1Ra),同时结合IL-1R1但不启动信号转导[7]。IL-1Ra经典被视为一个作为选择性的抗炎细胞因子,IL-1R1竞争性受体拮抗剂通过阻断IL-1β的行动[8]IL-1β之间的平衡表达式和IL-1Ra在许多炎性疾病是非常重要的[9]。
IL-1Ra的抗炎作用在胰腺是建立在两个老鼠[4],[10],[11]和人类[12],[13],IL-1Ra其他胰岛素靶组织的作用和系统性的一般作用水平的IL-1Ra肥胖和胰岛素抵抗的发展尚不清楚。许多研究在过去的十年里增加了的问题IL-1Ra观察到的高水平是否肥胖可能导致胰岛素抵抗的发展。在人类肥胖的病人,循环水平的IL-1Ra∼6.5倍精益科目,有趣的是,等离子体的IL-1Ra水平比BMI与胰岛素抵抗密切相关[14],这表明一个重要IL-1Ra和胰岛素抵抗之间的联系。事实上,系统性IL-1Ra浓度升高与增加患2型糖尿病的风险[15],[16],在回顾性研究IL-1Ra加速前的增加2型糖尿病的诊断[17]。在最近的一项研究中IL-1Ra甚至被确认为一种新的生物标志物的临床事件糖尿病,超过经典危险因素如BMI和腰围:臀比率[18]。支持可能参与胰岛素抵抗的发展,thiazolidinedione IL-1Ra水平显著降低(TZD)治疗代谢综合征患者[19]在细胞培养的研究,以及服用tzd抑制生产IL-1Ra促炎的脂肪细胞[20]。
此外,在啮齿动物的研究进一步证实了IL-1Ra和胰岛素抵抗之间的联系。在短五天研究,管理IL-1Ra导致大鼠全身胰岛素敏感性下降[21]虽然全身删除IL-1Ra显著提高小鼠的胰岛素敏感性[21]- - - - - -[23]。然而,IL-1Ra全身KO小鼠特别瘦(由16个星期年龄< 20克)这就带来了一种可能的完全没有IL-1Ra从出生可能导致增长或疾病问题[23]。综上所述,这些研究结果提供了一个强有力的联系IL-1Ra和胰岛素的行动,但为了更好地定义IL-1Ra体内的作用,在目前的研究中我们调查了假设IL-1Ra正常化将改善胰岛素敏感性。解决这一假设我们使用反义寡核苷酸(麻生太郎)击倒分泌和细胞内形式的IL-1Ra高脂肪饮食(HFD)美联储肥胖的老鼠。总体我们的研究表明,减少IL-1Ra水平(大约一半的肥胖老鼠的正常循环水平)可以提高肝脏的胰岛素敏感性。
材料和方法
体外IL-1Ra混战
反义寡核苷酸(麻生太郎)对IL-1Ra辉瑞公司和合成的礼物被斯坦顿,2012[24]。IL-1Ra ASO-1: 5′-ßA *ßT * mC *哒* dG * *直流*哒* dG * dT * dT *毫克*ßG *ßT - 3′;IL-1Ra ASO-2: 5′-ßT *ßT * dG * * *直流* dq * dG * *大*直流* dT *ßG *ßT - 3′;控制麻生太郎:5′-βZ *ßG * dT *直流* dT *哒* * dG * dq *哒*ßT *ßA *ßG - 3′(*, phosphorothioate骨干联系;LNA、锁核酸;Z, 5-methyl胞嘧啶;ßLNA基地;米,2′-OMethyl核苷;一、腺苷酸单体;C、胞嘧啶核苷单体; G, guanosine monomer; T, thymidine monomer).
效率最低的Hepa IL-1Ra表达式测试的1 - 6小鼠肝癌细胞gymnotic交付。总之,细胞被播种在96 -孔板在2500细胞/好,接受IL-1Ra ASOs没有转染试剂在不同浓度。控制细胞培养介质。5天后细胞细胞溶解和IL-1Ra mRNA混战被定量PCR分析。
老鼠
所有的实验都是依法批准并进行了动物保健计划在加州大学,圣地亚哥。氯胺酮麻醉下进行手术,是尽一切努力来减少痛苦。雄性C57BL / 6和IL-1R1 KO从杰克逊实验室和购买8周的年龄。老鼠HFD (D12492,研究饮食,千卡的60%来自脂肪)随意12周产生饮食诱导肥胖小鼠(戴奥)。戴奥急性研究小白鼠注射(皮下注射,10毫克/公斤)一旦IL-1Ra麻生太郎(1或2)或控制麻生太郎和牺牲一周后。戴奥长期研究小鼠年龄在20周的老鼠分成两组,IL-1Ra ASO-1或控制麻生太郎和两组治疗一周两次皮下注射的剂量10毫克/公斤HFD 6周,同时维护。在研究结束的(年龄26周内)所有的老鼠都牺牲了。
代谢研究
葡萄糖耐量测试(GTT),腹腔内注射(IP)的葡萄糖(1克/公斤)在小鼠禁食6小时服用。血液收集测量血浆胰岛素浓度前注射葡萄糖注射液后,10和90分钟。血糖浓度在表示时间点评估。胰岛素耐量测试(ITT), IP胰岛素剂量的0.35 U /公斤是管理,和血糖测量在指定的时间点。血糖euglycemic夹进行了研究(如前所述)[25]。简单,双导管(绝笔- 025,布伦特里科学)在右颈静脉植入和老鼠被允许恢复3天前夹过程。6小时禁食后,注入夹实验开始于一个常数(5µCi /人力资源)的D - [3 -3H]葡萄糖(Du Pont-NEN,波士顿,MA)。经过90分钟的示踪平衡和基底抽样−10 0分钟,葡萄糖(葡萄糖50%,变量注入,雅培)和示踪剂(µCi / hr) +胰岛素(8亩/公斤/分钟)是通过颈静脉插管注入。血从尾巴被夹在10分钟的间隔和分析葡萄糖。稳态条件(120 mg / dl±5 mg / dl)被证实的夹通过确保葡萄糖输液和血糖水平维持恒定的至少30分钟。10−采集了血样,0(基底),110年和120年(的实验)分钟确定glucose-specific活动和胰岛素和FFA水平。肝葡萄糖生产(HGP)和葡萄糖处理速度(东德)计算在基础状态和稳态部分夹。通过使用斯蒂尔方程Tracer-determined率量化[26]。在稳定状态下,葡萄糖的速度消失,或者总东德,等于内生最为迅猛的速度之和加上外生GIR(冷)。IS-GDR等于总德意志民主共和国-基葡萄糖周转率。葡萄糖测定使用血糖监测和测试条(美国佛罗里达州简单一步,,)。
间接量热法测量核心体温和活动
治疗4周后小鼠放入综合实验室动物监测系统(蛤,哥伦布仪器)代谢笼。数据记录后48小时的驯化室环境下室温保持在25°C,从光的发病周期24小时三天。测量CBT和运动活动如前所述[27]。总之,radiotelemetry设备(迷你米特,Respironics)外科手术植入到腹腔内腔和核心体温和活动在24小时内每15分钟记录一次。
RNA分离和定量pcr
所描述的总RNA分离使用试剂盒制造商。(试剂盒,表达载体,CA)。合成第一链cDNA使用高容量cDNA逆转录工具包(应用生物系统公司,培育城市,CA)。定量PCR (qPCR)样本运行20µl反应(iTaq SYBRgreen supermix, Biorad)使用stepOnePlus实时PCR系统,应用生物系统公司)。基因表达水平正常化后计算标准的看家基因ActB使用ΔΔCT方法如前所述[28],结果是相对于对照组平均值表示。引物序列中描述表S1)。
测量血清参数
IL-1Ra血清测定使用鼠标IL-1Ra / IL-1F3 Quantikine酶联免疫试剂盒(研发系统,明尼阿波利斯,美国)。等离子体浓度的白介素10 (il - 10)、白介素- 1β(IL-1β)、白介素6 (il - 6)、单核细胞趋化蛋白1 (MCP-1)和肿瘤坏死因子α(TNF-mor坏死factorleukin 10 (il - 10)、白介素- 1β(美国马ILBillerica)。用ELISA检测血浆胰岛素水平(美国ALPCO诊断)。血浆游离脂肪酸(FFA)水平测定酶使用商用设备(NEFA C;Wako美国)的化学物质。甘油三酯(TG)水平测定酶使用商用设备(和光化学物质,l型TG M, kouichi美国)。肝酶丙氨酸转氨酶(ALT)、天冬氨酸转氨酶(AST)和谷氨酸脱氢酶(GDH)测量使用分析工具(σ,密苏里州,美国)。
结果
IL-1Ra麻生太郎减少IL-1Ra体外和体内强烈的表情
Hepa 1 - 6细胞体外研究使用两种不同的ASOs (IL-1Ra ASO-1和IL-1Ra ASO-2)针对IL-1Ra显示出剂量依赖性降低IL-1Ra mRNA (图1一个)。确定反义治疗减少IL-1Ra体内的表达我们管理IL-1Ra ASOs和控制麻生通过皮下注射,剂量10毫克/公斤,肥胖老鼠(美联储HFD 60% 12周)。一周后麻生太郎注入老鼠牺牲IL-1Ra QPCR mRNA表达进行了分析。两IL-1Ra ASOs导致显著减少IL-1Ra的肝脏和附睾脂肪组织(图1B),同时密切相关的家庭成员IL-1β表达没有明显变化组织(图1 b)。此外,治疗1周后,IL-1Ra ASOs导致显著降低血糖而控制麻生太郎治疗(图1 c),表明这些ASOs IL-1Ra特别行动和血糖降低的影响不太可能被归因于不相干的继发效应。IL-1Ra ASO-1 10毫克/公斤的剂量选择使用的长期研究。
)QPCR分析IL-1Ra mRNA表达在Hepa麻生太郎治疗后1 - 6细胞,每个浓度都在重复运行。B) QPCR IL-1Ra和IL-1βmRNA水平的分析从小鼠肝脏和附睾脂肪(eWAT)一周后IL-1Ra麻生太郎政府。C)小鼠的血糖浓度后一周IL-1Ra麻生太郎治疗。d . QPCR分析IL-1Ra mRNA表达肝脏和eWAT IL-1Ra麻生太郎治疗6周后或控制麻生太郎。e .等离子IL-1Ra浓度在肥胖小鼠接受IL-1Ra麻生太郎或控制麻生太郎6周与年龄匹配的精益控制老鼠正常的食物(NC)。f . IL-1Ra麻生太郎治疗后肝酶水平分析HFD-fed老鼠(ALT,丙氨酸转氨酶;AST、天冬氨酸转氨酶;国民幸福指数,谷氨酸脱氢酶)。* P < 0.05与控制治疗的小鼠相比,QPCR结果归一化β肌动蛋白mRNA表达相对于控制治疗。组间差异分析一维方差分析之后,图基事后测试,n = 5 - 8老鼠每组* p < 0.05相比HFD-fed控制治疗组; ns, not significant.
慢性治疗IL-1Ra麻生太郎减少IL-1Ra体内的表达
确定的程度IL-1Ra击倒在HFD美联储小鼠慢性治疗后(6周)IL-1Ra麻生太郎或控制麻生太郎体内我们测量IL-1Ra mRNA表达水平在组织循环IL-1Ra的蛋白质含量。治疗6周后IL-1Ra mRNA的表达下降了∼97%在肝脏(p < 0.05)和63% (p = 0.2),附睾的脂肪(图1 d),但并没有改变在许多其他组织(图S1A)。此外,循环水平IL-1Ra麻生太郎IL-1Ra减少了大约50%的治疗与控制麻生太郎治疗相比,发现类似的水平在正常食物喂养,瘦老鼠(图1 e)。循环水平的其他炎症介质包括MCP-1, TNF-α和il - 6组(没有差异图就是S1C),这表明IL-1Ra麻生太郎治疗没有激活先天免疫系统。重要的是,麻生太郎治疗没有引起肝毒性,没有观察到不同的循环肝酶水平的丙氨酸转氨酶(ALT)、天冬氨酸转氨酶(AST)和谷氨酸脱氢酶(GDH)治疗6周后HFD-fed肥胖老鼠(图1 f)。
IL-1Ra效应降低体重和胰岛素抵抗在耐obese-insulin老鼠
肥胖老鼠体内,IL-1Ra麻生太郎治疗HFD-fed导致体重大约4周的治疗和治疗6周后IL-1Ra麻生太郎治疗小鼠显著轻于控制麻生太郎治疗(图2一个),尽管食物摄入量无显著差异(图2B)。IL-1Ra麻生太郎治疗导致显著改善葡萄糖耐量(图2C,图开通),很大程度上是由于基底减少葡萄糖,当葡萄糖从最初的水平计算的百分比变化效果不明显(图S2A),IL-1Ra麻生太郎治疗降低空腹胰岛素(图2D),改善胰岛素敏感性评估胰岛素耐量试验(图2E和图S2C D)。
n = 12老鼠每组* P < 0.05相比,控制治疗的老鼠。(外)血糖/ euglycemic IL-1Ra麻生太郎夹研究治疗和控制治疗HFD老鼠。F)葡萄糖输注率(GIR), G) %抑制肝葡萄糖生产(HGP)、H)胰岛素刺激葡萄糖处理速度(IS-GDR), I)游离脂肪酸(FFA)。重复测量双向方差分析显示治疗的显著影响,时间和交互GTT和ITT实验。学生组间t检验被用于评估意义(GIR %抑制和IS-GDR),双向方差分析与事后Sidak测试显示治疗组之间的FFA浓度无显著影响,但显著的影响在组织和基底之间夹样品。n = 5−8老鼠每组* p < 0.05相比HFD-fed控制治疗组;ns,不重要。
尽管在整个群体中观察到体重的差异我们可以选择一个小组体重匹配的老鼠(平均BW 44 g)的轻控制麻生太郎治疗小鼠和重IL-1Ra ASO-treated老鼠研究体重独立对胰岛素敏感性的影响。我们进行血糖——euglycemic夹这体重匹配的研究,HFD-fed,肥胖的老鼠每组(n = 6−7) (图2F- - - - - -我),以确定哪些胰岛素靶组织负责系统性改善胰岛素敏感性。这些夹实验证实IL-1Ra麻生太郎治疗小鼠系统性改善胰岛素敏感性(图2F)的结果改进insulin-mediated抑制肝葡萄糖生产(图2G)。观察胰岛素敏感性无显著差异的肌肉(以刺激葡萄糖处理速度;图2H)或脂肪组织(以抑制血浆FFA浓度;图2我)。这些研究表明,IL-1Ra表达水平在调节胰岛素敏感性方面发挥重要作用。这些夹的结果表明,降低表达IL-1Ra有有利影响改善肝胰岛素敏感性以及系统性胰岛素敏感性。
影响IL-1Ra麻生太郎obese-insulin抗小鼠肝的治疗
IL-1Ra麻生太郎治疗小鼠肝重量稍轻(p = 0.1),显著降低甘油三酸酯水平(图3B, C)。促炎细胞因子的表达肿瘤坏死因子α(TNF-α)和促炎巨噬细胞标记(CD11c)基因也显著降低(图3D),这表明IL-1Ra麻生太郎HFD减少肝脏炎症的治疗结果——美联储老鼠。这些研究进行了体重匹配的肥胖老鼠所以IL-1Ra麻生太郎介导改善肝脏甘油三酯水平和减少炎症是独立的体重的变化。分析IL-1Ra麻生太郎治疗后肝gluconeogenic基因的表达显示轻微减少PEPCK mRNA G6Pase(但没有变化图印地)。
A)肝脏重量(g), B))染色的肝脏。6周后,C)肝脏甘油三酯含量IL-1Ra麻生太郎或控制麻生太郎治疗HFD喂老鼠。D) QPCR分析炎症在肥胖小鼠的肝脏基因表达IL-1Ra麻生太郎或控制麻生太郎,结果归一化β肌动蛋白mRNA表达相对于控制麻生太郎治疗。* p < 0.05 HFD-fed控制治疗组相比,n = 5−8老鼠每组。
IL-1Ra麻生太郎治疗对能量消耗的影响在耐obese-insulin老鼠
IL-1Ra麻生太郎的观察治疗肥胖老鼠导致体重下降(图2一个没有相关的食物摄入的差异(图2B)促使我们衡量治疗能量消耗的影响。IL-1Ra麻生太郎在肥胖老鼠导致治疗4周耗氧量的增加(图4一个),显著增加能量消耗(图4B),特别是在黑暗中循环。评价的核心体温(CBT) IL-1Ra麻生太郎治疗小鼠显示增加CBT (图4C),不是依赖运动活动的变化(图4D)。CBT独立的活动的增加表明IL-1Ra麻生太郎治疗可能有额外的影响驾驶产热增加。事实上,定量PCR分析表明转录水平的Ucp-1增加的蝙蝠IL-1Ra麻生太郎治疗小鼠(图4 e)。
耗氧量(A)和能量消耗(B)在48小时内以蛤笼子在4周的研究。核心体温(C)在HFD-fed IL-1Ra麻生太郎治疗小鼠相比,控制麻生太郎治疗老鼠。D)活动是组织之间保持不变。E)定量PCR分析解偶联蛋白1 (UCP-1)蝙蝠。* p < 0.05 HFD-fed控制治疗组相比,n = 5老鼠每组,ns,不重要。
IL-1Ra麻生太郎治疗脂肪组织的影响
治疗慢性IL-1Ra麻生太郎(6周)在降低体重肥胖老鼠的结果(图5),附睾的脂肪的减少重量(eWAT) (图5 b)。我们观察到显著减少脂肪细胞细胞大小(图5 c, D, E)符合减少脂肪细胞的细胞大小在全身IL-1Ra KO小鼠[23]。脂肪组织中炎性标记物的表达没有明显不同IL-1Ra麻生太郎与控制麻生太郎治疗小鼠(图5 f)。
治疗6周后与IL-1Ra麻生太郎老鼠)显著降低体重,和B)附睾的脂肪量减少。C))内脏脂肪组织的染色显示减少脂肪细胞细胞的大小。酒吧= 50µm规模。代表人物的分析提出了五种不同的老鼠每组。D)量化的平均脂肪细胞细胞面积E)对照组治疗小鼠脂肪细胞面积的直方图(黑条),IL-1Ra麻生太郎治疗小鼠(白色的酒吧),使用图像测量软件,版本4(富士)。每组)小鼠(n = 5, F) QPCR在脂肪组织炎症基因表达的分析。* p < 0.05 HFD-fed控制治疗组相比,n = 5−8老鼠每组。
IL-1Ra不是介导的影响通过白介素1受体1 (IL-1R1)
确定改善胰岛素敏感性观察到的行为是通过IL-1Ra信号在IL-1R1我们对待HFD-fed IL-1R1 KO小鼠IL-1Ra麻生太郎。体重(图6一个)和食物摄入量(图6B)没有显著不同IL-1R1 KO小鼠接受IL-1Ra麻生太郎或控制麻生太郎。我们观察到显著改善葡萄糖耐量(GTT图6 c)和胰岛素敏感性(ITT公司图6 d)IL-1R1 KO对待IL-1Ra麻生太郎。然而,当绘制从基底百分比变化(图S2 E, G)或曲线下的面积(图F S2, H)IL-1Ra麻生太郎IL-1R1 KO小鼠治疗的效果不太明显。IL-1R1 KO小鼠的肝脏IL-1Ra麻生太郎明显轻于控制IL-1R1 KO小鼠治疗(图6 e)和显示更少的脂肪变性(图6 f)和显著降低炎症(图6克)。改善糖耐量,降低肝脏炎症IL-1R1 KO小鼠IL-1Ra麻生太郎治疗后观察到的(类似于观察WT,饮食诱导肥胖老鼠对待IL-1Ra麻生太郎)证实,这些胰岛素敏化效应是独立的信号IL-1R1并通过另一种发生机制。
体重,B)平均食物摄入量,6周(每周)。c . GTT治疗5周后,治疗(p < 0.035时p < 0.0001,互动,0.5554),d . ITT 5.5星期的治疗后,(p < 0.0001, p < 0.0188,治疗时间交互p = 0.0058)。E)肝脏重量,F))染色的肝脏,G) QPCR炎症基因表达的分析,在IL-1R1KO白鼠HFD 12周,然后处理IL-1Ra麻生太郎为6周或控制麻生太郎,(n = 4老鼠每组* HFD-fed控制治疗组相比p < 0.05)。重复测量双向方差分析是用来比较IL-1Ra麻生太郎的影响和控制麻生太郎GTT和ITT实验。
讨论
在食源性肥胖IL-1Ra上调[21]脂肪组织和肝脏是IL-1Ra的主要来源[20],[29]。先前的研究已经报道,IL-1Ra可能发挥作用在胰岛素抵抗的发展[14]- - - - - -[20]。是否减少系统性IL-1Ra水平在肥胖治疗的潜力,我们对待HFD-fed肥胖小鼠与反义寡核苷酸(ASOs)导致系统性IL-1Ra浓度减少50%,年龄匹配的测量水平相近,精益正常食物喂老鼠。表达水平降低的程度比得上可能其他发表报告的使用锁核酸ASOs抑制基因的表达[30]- - - - - -[33]。我们报告首次antisense-mediated IL-1Ra正常化的混战IL-1Ra表达改善肝脏的胰岛素敏感性,减少饮食诱导肥胖老鼠的体重。重要的是,在IL-1R1 KO小鼠的研究表明,IL-1Ra麻生太郎改善胰岛素敏感性是独立于IL-1R1介导的。
体重和肥胖的程度差异强烈影响胰岛素的行动。HFD-fed中的一个重要发现是,老鼠,IL-1Ra麻生太郎治疗不仅改善胰岛素的行动,但也减少了体重∼10%经过6周的治疗。因此,它是可能的,改善胰岛素敏感性IL-1Ra ASO-treated老鼠只是由于低体重。解决这个混杂变量我们进行详细的测量全身胰岛素和组织特定行动使用hyperinsulinemic-euglycemic夹在体重匹配的老鼠重使用轻控制麻生太郎治疗小鼠和IL-1Ra麻生太郎治疗小鼠队列。值得注意的是,我们的研究结果显示,改善全身胰岛素敏感性是独立于体重的变化。此外,这些改进是由于肝胰岛素敏感性显著增强,没有改善肌肉和脂肪的胰岛素敏感性。此外,炎症基因表达(TNF-α和CD11c)和甘油三酸酯水平也大幅度降低,特别是在肝脏IL-1Ra麻生太郎治疗小鼠相比,控制治疗HFD老鼠。
IL-1β的平衡和IL-1Ra尤为重要[9]并随着IL-1β表达增加与肥胖诱发IL-1Ra的表达[20]。IL-1Ra IL-1β保守序列,让他们都绑定到IL-1R1低序列和结构相似但也有地区的调解他们的独特的生物活动[34]。我们测量IL-1Ra和IL-1βmRNA表达并指出在IL-1β表达无显著差异治疗组小鼠的肝脏或脂肪组织与IL-1Ra麻生太郎与控制麻生太郎说IL-1Ra击倒的是具体的,没有IL-1β脱靶效应。
重要的是,我们表明,这些胰岛素敏化效应不是通过IL-1R1介导的反义混战IL-1Ra小鼠缺乏IL-1R1仍显示改善胰岛素敏感性。尽管IL-1Ra的受体肝脏中产生这些影响还有待确定,其他研究也报道,IL-1Ra IL-1R1以外的另一个受体激动剂影响[35],[36]。例如,Loscher et al(2003)表明,孵化IL-1Ra IL-1R1 KO的突触体导致减少谷氨酸释放而IL-1β没有效果,从而证明IL-1Ra还可以通过另一种信号受体除了IL-1R1[36]。在高浓度时,发现在肥胖、IL-1Ra可能有有害的影响独立于IL-1R1因为IL-1R1 KO小鼠显示改进后胰岛素敏感性IL-1Ra混战。
有针对性的il - 1治疗的一个主要焦点目前抗炎方法治疗2型糖尿病[37]。疗法针对il - 1信号是基于选择性的封锁IL-1R1激活IL-1βIL-1Ra或特定的中和抗体,导致降低血糖水平,改善β-cell分泌功能[10],[38]。然而,临床研究表明,尽管抗炎治疗的2型糖尿病患者与重组IL-1Ra (Anakinra)产生适度降低糖化血红蛋白,没有区别与安慰剂比较,观察胰岛素敏感性[12],[13]。我们认为这可以解释为组织特定IL-1Ra对胰岛素抵抗的形成的影响。
先前的研究已经证明了一个重要的il - 1信号之间的相互作用,能量体内平衡和体重管理。例如,IL-1R1缺陷小鼠肥胖发生发展成熟[39],[40]虽然IL-1Ra KO小鼠比他们的同胞精简[22],[23]。高水平的IL-1Ra可能与obesity-induced瘦素抵抗的发展,直接注入IL-1Ra脑室可以抑制瘦素的抑制作用在食物摄取和钝瘦素介导的核心体温[14],[41]。有趣的是,我们发现IL-1Ra麻生太郎HFD-fed治疗降低体重,肥胖老鼠,尽管类似的食物摄入,因此不太可能影响食欲。我们的能源消耗数据显示,瘦体重至少部分是由于更高的耗氧量,以及更高的认知行为疗法。IL-1Ra混战HFD-fed老鼠像先前观察到的表型IL-1Ra KO小鼠,其中显示增加了能量消耗,增加耗氧量和更高的认知行为疗法[22],[23],[42]。这些原因对能量消耗的影响可能是由于,在某种程度上,指出老年病蝙蝠的UCP1 IL-1Ra-ASO对待HFD老鼠和IL-1β的高热所产生的影响[43]。
总之,我们表明,归一化IL-1Ra改善胰岛素敏感性的肥胖,胰岛素抵抗老鼠。这种机制是独立于经典IL-1R1信号,我们假设在高浓度时,观察到在慢性肥胖,IL-1Ra也绑定到另一个,有待确定,受体和驱动器肝胰岛素抵抗的发展。这些研究结果有重要影响当前和未来的抗炎方法治疗2型糖尿病。
支持信息
图S1。
a . QPCR IL-1Ra分析表达式在各种组织6个星期的治疗后,b . QPCR分析葡萄糖6-phosphatase (G6Pase)和PCK1肝脏表达IL-1a麻生太郎和控制麻生太郎治疗小鼠后6个星期的治疗。c .血浆浓度的白介素10 (il - 10)、白介素- 1β(IL-1β)、白介素6 (il - 6)、单核细胞趋化蛋白1 (MCP-1)和肿瘤坏死因子α(TNF-α)后6周的IL-1Ra麻生太郎或控制麻生太郎治疗。
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0107487.s001
(TIF)
图S2。
模拟:GTT和ITT WT IL1Ra麻生太郎或控制麻生太郎治疗老鼠。GTT),提出了从最初的血糖变化百分比(p = 0.5084, p < 0.0001,交互p = 0.0103), GTT B)曲线下的面积,C) ITT公司提出了从初始血糖变化百分比,(治疗p = 0.0034, p < 0.0001,互动,p < 0.0001)为ITT D)曲线下的面积。超高频、GTT和ITT IL-1R1 KO小鼠IL-1Ra处理或控制麻生太郎GTT E),提出了从初始血糖变化百分比,(治疗p = 0.274, p < 0.0001,相互作用,p = 0.0219。GTT F)曲线下的面积,G) ITT公司,从最初的血糖变化百分比麻生太郎(p = 0.2169, p < 0.0001,相互作用,p = 0.1212。ITT公司H)曲线下的面积。
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0107487.s002
(TIF)
确认
这项工作是由美国国立卫生研究院(NIH)赠款:dk - 033651, dk - 074868, t32 - dk - 007494, dk - 063491和从格兰特辉瑞公司MM是佛兰德研究基金会支持的博士后(FWO)。作者感谢博士答摩Bartfai杰博士(斯克里普斯研究所)和m . Olefsky(加州大学圣地亚哥分校)指导。
引用
- 1。莫勒德,考夫曼KD(2005)代谢综合征:临床和分子角度。地中海为56:45 - 62。
- 2。格雷戈尔MF, Hotamisligil GS(2011)炎症机制肥胖。为Immunol 29日:415 - 445。
- 3所示。Lumeng CN, Saltiel AR(2011)炎症性肥胖和代谢疾病之间的联系。中国投资121:2111 - 2117。
- 4所示。interleukin-1 Dinarello CA(1996)生物基础疾病。血87:2095 - 2147。
- 5。Greenfeder SA Nunes P, Kwee L, Labow M, Chizzonite RA, et al。(1995)第二个亚基的分子克隆和表征白介素1受体的复杂。270年J临床生物化学:13757 - 13765。
- 6。马丁μ,Wesche H(2002)总结和比较的信号机制人数/ interleukin-1受体家族。Biochim Biophys学报1592:265 - 280。
- 7所示。。艾伦WP (1990) Interleukin-1受体拮抗剂:发现、结构和性能。食物生长因子Res 2: 193 - 205。
- 8。。艾伦WP, Malyak M, Guthridge CJ, Gabay C (1998) Interleukin-1受体拮抗剂:在生物学中的作用。为Immunol 16: 27-55。
- 9。。艾伦WP (2002) il - 1之间的平衡和IL-1Ra疾病。细胞因子生长因子牧师13:323 - 340。
- 10。奥斯本O,布劳内尔,Sanchez-Alavez M,所罗门D,克H, et al。(2008)白介素1β抗体治疗改善血糖控制食源性肥胖。细胞因子44:141 - 148。
- 11。萨德NS Schulthess英尺,Galasso R,卡斯特拉尼LW, Maedler K (2008) interleukin-1抗炎细胞因子受体拮抗剂保护从高脂肪食源性高血糖。内分泌学149:2208 - 2218。
- 12。拉森厘米,Faulenbach M, Vaag Volund, ehs是的,et al . (2007) Interleukin-1-receptor拮抗剂在2型糖尿病。郑传经地中海J 356: 1517 - 1526。
- 13。科龙结核病,van Asseldonk EJ, Stienstra R Joosten洛杉矶,Netea MG, et al .(2011)治疗Anakinra改善性格但不是胰岛素敏感性指数与代谢综合征的非:一项随机、双盲、安慰剂对照研究。中国性金属底座96:2119 - 2126。
- 14。Meier CA, Bobbioni E, Gabay C, Assimacopoulos-Jeannet F,戈利,et al。(2002) il - 1受体拮抗剂血清水平增加人类肥胖:可能与瘦素抵抗?中国性金属底座87:1184 - 1188。
- 15。牧民C, Brunner EJ, Rathmann W,斯特拉斯堡K, Tabak AG)、et al .(2009)高浓度的抗炎interleukin-1受体拮抗剂2型糖尿病的发病之前:白厅II的研究。糖尿病护理32:421 - 423。
- 16。Saltevo J, Laakso M, Jokelainen J, Keinanen-Kiukaanniemi年代,Kumpusalo E, et al。(2008)的脂联素水平,c反应蛋白和受体拮抗剂是相关的胰岛素敏感性:以人群为基础的研究。糖尿病金属底座Res牧师24:378 - 383。
- 17所示。Carstensen M,牧民C, Kivimaki M, Jokela M,登M, et al。(2010)加速增加血清interleukin-1受体拮抗剂开始6年前诊断为2型糖尿病:白厅二世前瞻性队列研究。糖尿病59:1222 - 1227。
- 18岁。泽勒Salomaa V, Havulinna Saarela O, T, Jousilahti P, et al .(2010) 31小说生物标记作为糖尿病临床事件的预测因子。《公共科学图书馆•综合》5:e10100。
- 19所示。Halvorsen B, Heggen E,史密斯Ueland T C,桑德伯格WJ, et al .(2010)与PPARgamma受体激动剂罗格列酮治疗会使interleukin-1受体拮抗剂在患有代谢综合症。欧元162年J性:267 - 273。
- 20.Juge-Aubry CE, Somm E, Giusti V, Pernin, Chicheportiche R, et al。(2003)脂肪组织是一个主要来源,interleukin-1受体拮抗剂:upregulation在肥胖和炎症。糖尿病52:1104 - 1110。
- 21。Somm E, Cettour-Rose P, Asensio C,夏路来牛,克莱因M, et al .(2006)受体拮抗剂在食源性肥胖调节及调节胰岛素敏感性的啮齿动物。Diabetologia 49: 387 - 393。
- 22。Matsuki T, Horai R, Sudo K, Iwakura Y (2003) il - 1在脂质代谢中发挥着重要作用在生理条件下通过调节胰岛素水平。J Exp 198: 877 - 888。
- 23。Somm E, Henrichot E, Pernin Juge-Aubry CE、Muzzin P, et al。(2005)降低脂肪interleukin-1受体antagonist-deficient老鼠:对脂肪形成的影响,食物摄入和能量消耗。糖尿病54:3503 - 3509。
- 24。斯坦顿R, Sciabola年代,Salatto C,翁Y, Moshinsky D, et al。(2012)反义gapmers的化学改性研究。核酸22:344 - 359。
- 25。哦,DY, Talukdar年代,Bae EJ,主角T,森永H, et al。(2010) GPR120是ω- 3脂肪酸受体介导的抗炎和insulin-sensitizing效果。细胞142:687 - 698。
- 26岁。斯蒂尔R,墙JS,德博多RC Altszuler N(1956)测量身体葡萄糖池的大小和周转率同位素稀释法。是杂志187:15 - 24。
- 27。Sanchez-Alavez M,奥斯本O, Tabarean四世Holmberg KH Eberwine J, et al。(2011)胰岛素样生长因子1-mediated高热涉及下丘脑前胰岛素受体。286年J临床生物化学:14983 - 14990。
- 28。吉崎康宏认为T,米尔恩JC,主角T, Schenk年代,Sonoda N, et al。(2009) SIRT1在脂肪细胞产生抗炎作用,改善胰岛素敏感性。摩尔细胞杂志29日:1363 - 1374。
- 29。Gabay C,史密斯MF, Eidlen D。艾伦WP(1997)白介素1受体拮抗剂(IL-1Ra)是一种急性期蛋白质。中国投资99:2930 - 2940。
- 30.Di马蒂诺MT, Gulla Gallo Cantafio我,Altomare E,医生N, et al。(2014)在体外和体内活动小说锁核酸(放大器)抑制剂- mir - 221对多发性骨髓瘤细胞。《公共科学图书馆•综合》9:e89659。
- 31日。古普塔N, N菲斯克,艾瑟琳说MC, Lindholm M, Rosenbohm C, et al。(2010)一个锁定的核酸反义寡核苷酸(放大器)沉默PCSK9和增强LDLR表达在体外和体内。《公共科学图书馆•综合》5:e10682。
- 32。科赫T, Rosenbohm C,汉森高频,汉森B, Straarup EM, et al。(2008)锁核酸:属性和治疗方面。寡核苷酸治疗:103 - 141。
- 33。Moschos SA,弗里克米,泰勒B, Turnpenny P,坟墓H, et al。(2011)吸收,功效,和系统分布的裸体,吸入短干扰RNA (siRNA)和锁核酸反义(放大器)。摩尔19:2163 - 2168。
- 34。Boraschi D, Bossu P,鲁杰罗P,泰,贝尔蒂尼R, et al。(1995)的映射对il - 1β受体结合位点重建IL-1ra-like域。J Immunol 155: 4719 - 4725。
- 35。Boutin H,金柏我Rothwell新泽西Pinteaux E(2003)扩大家庭及受体:替代/ il - 1受体信号通路存在大脑中?分子神经生物学27日:239 - 248。
- 36。Loscher CE、米尔斯KH、林奇马(2003)Interleukin-1受体拮抗剂对兴奋剂海马的活动独立于Interleukin-1 I型受体。J Neuroimmunol 137: 117 - 124。
- 37岁。Donath, Shoelson SE(2011) 2型糖尿病患者的炎性疾病。Nat牧师Immunol 11: 98 - 107。
- 38。欧阳,Maedler K, L,总值阴J,埃斯波西托L, et al。(2010) XOMA 052,一个anti-IL-1{β}单克隆抗体,改善血糖控制和{β}食源性肥胖小鼠模型中细胞的功能。内分泌学151:2515 - 2527。
- 39岁。加西亚MC, Wernstedt我Berndtsson一座M,贝尔M, et al . (2006) Mature-onset肥胖interleukin-1受体基因敲除小鼠。糖尿病55:1205 - 1213。
- 40。McGillicuddy FC,哈福德KA,雷诺兹厘米,奥利弗·E克莱森斯M, et al .(2011)缺乏interleukin-1受体我(IL-1RI)保护小鼠免受脂肪食源性脂肪组织炎症同时改善葡萄糖体内平衡。糖尿病60:1688 - 1698。
- 41岁。Luheshi GN,加德纳JD, Rushforth哒,劳登,罗斯韦尔新泽西(1999)瘦素行动食物摄取和体温是由il - 1介导的。96年《美国国家科学院刊年代:7047 - 7052。
- 42。Chida D,桥本O, Kuwahara M, Sagara H,大阪T, et al .(2008):增加脂肪碳水化合物氧化比Il1ra(- / -)小鼠高脂饮食与增加有关同情的语气。Diabetologia 51: 1698 - 1706。
- 43。Luheshi GN(1998)细胞因子和发热。机制和网站的行动。安N Y科学856:83 - 89。