Untersuchung der molekularen Mechanismen, die defekten primären Zilien in adipösen mesenchymalen Stammzellen zugrunde liegen und deren Bedeutung in Adipositas
Zellbiologie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Fettleibigkeit, ein Ungleichgewicht zwischen Nahrungsaufnahme und Energieverbrauch, ist weltweit ein vorherrschendes Gesundheitsproblem. Es wird mit verschiedenen Krankheiten in Verbindung gebracht, darunter Typ-2-Diabetes, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Krebs. Fettleibigkeit verändert die Zusammensetzung, Struktur und Funktion des Fettgewebes. Aus Fettgewebe gewonnene mesenchymale Stamm-/Stromazellen (ASCs) sind für die Überwachung der Fettgewebehomöostase von grundlegender Bedeutung. Wir haben berichtet, dass Fettleibigkeit die Merkmale und Funktionen von ASCs, insbesondere die Zilienbiogenese, negativ beeinflusst. Die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen sind jedoch nicht vollständig verstanden. Um weiter zu analysieren, wie defektive ASCs durch Fettleibigkeit entstehen, haben wir mehrere molekulare und zelluläre Analysen durchgeführt, darunter transkriptomische Genanalyse, PCR, Western Blot, indirekte Immunfluoreszenzfärbung, Sphäroidformation und Differenzierungsassay mit ASCs, die aus adipösen und normalen Spendern isoliert wurden. Wir zeigen, dass Fettleibigkeit zu einer transkriptionellen Neuprogrammierung von ASCs führt, mit veränderten Genen im Zusammenhang mit der extrazellulären Matrix (ECM), dem Signalweg des transformierenden Wachstumsfaktors β (TGFβ) und der Myofibroblasten-ähnlichen Zelltransformation. Wir präsentieren weiterhin, dass die mit der Ciliogenese verbundenen Gene bei adipösen ASCs dereguliert sind. Von Bedeutung ist, dass zwei entscheidende Regulatoren, Clusterin-assoziiertes Protein 1 (CLUAP1) und Adenylatcyclase 3 (ADCY3), bei adipösen ASCs herunterreguliert sind. Indem wir uns auf ADCY3 konzentrieren, einen wichtigen Akteur in der zyklischen Adenosinmonophosphat (cAMP)-Achse, zeigen wir, dass NKH447, ein Aktivator von ADCY, die Zilienlänge adipöser ASCs verlängern kann, während SQ22536, ein ADCY-Inhibitor, die Zilienlänge normaler ASCs reduziert, was auf die Bedeutung der ADCY3/cAMP/PKA-Achse (Proteinkinase A) für die Kontrolle der Ciliumlänge hinweist. Darüber hinaus zeigen wir, dass der Lep- Tin/LepR/JAK/STAT-Weg (Leptin/Leptinrezeptor/Januskinase/Signalwandler und Aktivatoren der Transkription) die Zilienbiogenese bei normalen ASCs, aber nicht bei adipösen ASCs, reguliert. Funktionell zeigen fettleibige ASCs mit verkürzten Zilien eine beeinträchtigte Differenzierung. Zusätzlich zu entzündlichen Zytokinen und Hypoxie deuten diese Daten darauf hin, dass Fettleibigkeit die Expression wichtiger Zilien-bezogener Gene umprogrammiert und dazu führt, dass ASCs nicht mehr auf Leptin reagieren können, ein wichtiges Hormon für die Regulierung der Zilien-Biogenese. Diese Mängel beeinträchtigen die Eigenschaften und Funktion von ASCs zusätzlich. Basierend auf diesen Beobachtungen schlagen wir vor, dass defekte ASCs mit beeinträchtigten primären Zilien eine Schlüsselrolle bei der Förderung der Entwicklung von Fettleibigkeit spielen könnten, indem sie sich in Myofibroblasten-ähnliche Zellen umwandeln, die auf fehlerhafte Weise ECM-Komponenten produzieren und freisetzen, was Entzündungen und fibrotisches Fortschreiten verstärkt. Weitere Arbeiten sind erforderlich, um das Verständnis zu vertiefen, wie adipöse ASCs die Zusammensetzung, Struktur und Funktion der ECM im Fettgewebe beeinflussen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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KIF2C/MCAK a prognostic biomarker and its oncogenic potential in malignant progression, and prognosis of cancer patients: a systematic review and meta-analysis as biomarker. Critical Reviews in Clinical Laboratory Sciences, 61(6), 404-434.
Kreis, Nina-Naomi; Moon, Ha Hyung; Wordeman, Linda; Louwen, Frank; Solbach, Christine; Yuan, Juping & Ritter, Andreas
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Maternal obesity and placental function: impaired maternal–fetal axis. Archives of Gynecology and Obstetrics, 309(6), 2279-2288.
Louwen, Frank; Kreis, Nina-Naomi; Ritter, Andreas & Yuan, Juping
