UNCOUPLING PROTEIN UCP1 EXPRESSION DYNAMICS IN ADIPOSE TISSUES OF THE OUTBRED ICR MICE IN POSTNATAL ONTOGENESIS

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Uncoupling protein (UCP1) uncouples mitochondrial respiration from ATP synthesis, resulting in heat production in brown and beige adipocytes. The presence of adipocytes with UCP1 expression in fat depots has been shown to promote metabolic health and provide protection against metabolic disorders. It stimulates interest in studying the age dynamics of UCP1 expression. There are few data available, mainly obtained on the C57Bl/6J mouse line predisposed to obesity and cover either early or late ontogenesis. In our study, for the first time, the expression of the UCP1 protein in the adipose tissues of male ICR mice was studied from the weaning to old age. Interscapular brown adipose tissue (BAT), inguinal and perigonadal white adipose tissue (IWAT and GWAT) of 20-day, 1.5, 6, 18 months mice were collected. UCP1 levels were detected by western-blotting. IWAT UCP1 expression decreased by 2 times between 20 days and 1.5 months. No UCP1 bands on blots from mice older than 1.5 months were observed. In gonadal depot UCP1 was detected only in 30% of the samples from 1.5- and 6‑months old mice, and UCP1 expression level was ten times lower in compare to inguinal depot. No statistically significant changes in UCP1 protein expression were detected in brown adipose tissue. The physiological role of UCP1-expressing cells in GWAT is discussed, as well as a possible relationship between the timing and rate of UCP1 expression decrease during the growth and maturation of reproductive function with the activation of lipogenesis in inguinal adipose tissue.

About the authors

A. V. Yakunenkov

Krasnoyarsk state pedagogical university named after V.P. Astafiev

Author for correspondence.
Email: avy0905@yandex.ru
Russia, Krasnoyarsk

E. I. Elsukova

Krasnoyarsk state pedagogical university named after V.P. Astafiev

Email: avy0905@yandex.ru
Russia, Krasnoyarsk

I. O. Natochy

Krasnoyarsk state pedagogical university named after V.P. Astafiev

Email: avy0905@yandex.ru
Russia, Krasnoyarsk

References

  1. Kajimura S, Saito M (2014) A new era in brown adipose tissue biology: molecular control of brown fat development and energy homeostasis. Ann Rev Physiol 76:225–249. https://doi.org/10.1146/annurev-physiol-021113-170252
  2. Gaspar RC, Pauli JR, Shulman GI, Muñoz VR (2021) An update on brown adipose tissue biology: a discussion of recent findings. Am J Physiol-Endocrinol Metabol 320: E488–E495. https://doi.org/10.1152/ajpendo.00310.2020
  3. Rosenwald M, Wolfrum C (2014) The origin and definition of brite versus white and classical brown adipocytes. Adipocyte 3:4–9. https://doi.org/10.4161/adip.26232
  4. Shabalina IG, Petrovic N, de Jong JM, Kalinovich AV, Cannon B, Nedergaard J (2013) UCP1 in brite/beige adipose tissue mitochondria is functionally thermogenic. Cell reports 5:1196–1203. https://doi.org/10.1016/j.celrep.2013.10.044
  5. Okamatsu-Ogura Y, Fukano K, Tsubota A, Uozumi A, Terao A, Kimura K, Saito M (2013) Thermogenic ability of uncoupling protein 1 in beige adipocytes in mice. PloS One 8: e84229. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0084229
  6. Xue B, Rim J-S, Hogan JC, Coulter AA, Koza RA, Kozak LP (2007) Genetic variability affects the development of brown adipocytes in white fat but not in interscapular brown fat. J Lipid Res 48:41–51. https://doi.org/10.1194/jlr.M600287-JLR200
  7. Waldén TB, Hansen IR, Timmons JA, Cannon B, Nedergaard J (2012) Recruited vs. nonrecruited molecular signatures of brown, “brite,” and white adipose tissues. Am J Physiol-Endocrinol Metabol 302: E19–E31. https://doi.org/10.1152/ajpendo.00249.2011
  8. Cohen P, Levy JD, Zhang Y, Frontini A, Kolodin DP, Svensson KJ, Lo JC, Zeng X, Ye L, Khandekar MJ (2014) Ablation of PRDM16 and beige adipose causes metabolic dysfunction and a subcutaneous to visceral fat switch. Cell 156:304–316. https://doi.org/10.1016/j.cell.2013.12.021
  9. Poher A-L, Veyrat-Durebex C, Altirriba J, Montet X, Colin DJ, Caillon A, Lyautey J, Rohner-Jeanrenaud F (2015) Ectopic UCP1 overexpression in white adipose tissue improves insulin sensitivity in Lou/C rats, a model of obesity resistance. Diabetes 64:3700–3712. https://doi.org/10.2337/db15-0210
  10. Lim J, Park HS, Kim J, Jang YJ, Kim J-H, Lee Y, Heo Y (2020) Depot-specific UCP1 expression in human white adipose tissue and its association with obesity-related markers. Int J Obesity 44:697–706. https://doi.org/10.1038/s41366-020-0528-4
  11. Mishra BK, Madhu SV, Aslam M, Agarwal V, Banerjee BD (2021) Adipose tissue expression of UCP1 and PRDM16 genes and their association with postprandial triglyceride metabolism and glucose intolerance. Diab Res Clin Pract 182:109115. https://doi.org/10.1016/j.diabres.2021.109115
  12. Yuko O-O, Saito M (2021) Brown fat as a regulator of systemic metabolism beyond thermogenesis. Diabet Metabol J 45:840–852. https://doi.org/10.4093/dmj.2020.0291
  13. Kozak LP, Koza RA, Anunciado-Koza R, Mendoza T, Newman S (2012) Inherent plasticity of brown adipogenesis in white fat of mice allows for recovery from effects of post-natal malnutrition. PLoS One 7: e30392. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0030392
  14. Liang X, Yang Q, Zhang L, Maricelli JW, Rodgers BD, Zhu M-J, Du M (2016) Maternal high-fat diet during lactation impairs thermogenic function of brown adipose tissue in offspring mice. Sci Rep 6:34345. https://doi.org/10.1038/srep34345
  15. Chabowska-Kita A, Trabczynska A, Korytko A, Kaczmarek MM, Kozak LP (2015) Low ambient temperature during early postnatal development fails to cause a permanent induction of brown adipocytes. The FASEB J 29:3238–3252. https://doi.org/10.1096/fj.15-271395
  16. Bruder J, Fromme T (2022) Global adipose tissue remodeling during the first month of postnatal life in mice. Front Endocrinol 13:849877. https://doi.org/10.3389/fendo.2022.849877
  17. Rogers NH, Landa A, Park S, Smith RG (2012) Aging leads to a programmed loss of brown adipocytes in murine subcutaneous white adipose tissue. Aging Cell 11:1074–1083. https://doi.org/10.1111/acel.12010
  18. Kodde A, Engels E, Oosting A, Van Limpt K, Van der Beek EM, Keijer J (2019) Maturation of white adipose tissue function in C57bl/6j mice from weaning to young adulthood. Front Physiol 10:836. https://doi.org/10.3389/fphys.2019.00836
  19. Sellayah D, Sikder D (2014) Orexin restores aging-related brown adipose tissue dysfunction in male mice. Endocrinol 155:485–501. https://doi.org/10.1210/en.2013-1629
  20. Pan X-X, Yao K-L, Yang Y-F, Ge Q, Zhang R, Gao P-J, Ruan C-C, Wu F (2021) Senescent T cell induces brown adipose tissue “whitening” via secreting IFN-γ. Front Cell Devel Biol 9:637424. https://doi.org/10.3389/fcell.2021.637424
  21. Nedergaard J, Cannon B (2013) UCP1 mRNA does not produce heat. Biochim Biophys Acta (BBA)-Mol Cell Biol Lipids 1831:943–949. https://doi.org/10.1016/j.bbalip.2013.01.009
  22. Shin W, Okamatsu-Ogura Y, Machida K, Tsubota A, Nio-Kobayashi J, Kimura K (2017) Impaired adrenergic agonist-dependent beige adipocyte induction in aged mice. Obesity 25:417–423. https://doi.org/10.1002/oby.21727
  23. Berry DC, Jiang Y, Arpke RW, Close EL, Uchida A, Reading D, Berglund ED, Kyba M, Graff JM (2017) Cellular aging contributes to failure of cold-induced beige adipocyte formation in old mice and humans. Cell Metabol 25:166–181. https://doi.org/10.1016/j.cmet.2016.10.023
  24. Sheng Y, Xia F, Chen L, Lv Y, Lv S, Yu J, Liu J, Ding G (2021) Differential responses of white adipose tissue and brown adipose tissue to calorie restriction during aging. J Gerontol: Ser A 76:393–399. https://doi.org/10.1093/gerona/glaa070
  25. Schulz TJ, Huang P, Huang TL, Xue R, McDougall LE, Townsend KL, Cypess AM, Mishina Y, Gussoni E, Tseng Y-H (2013) Brown-fat paucity due to impaired BMP signalling induces compensatory browning of white fat. Nature 495:379–383. https://doi.org/10.1038/nature11943
  26. Lowry OH, Rosebrough NJ, Farr AL, Randall RJ (1951) Protein measurement with the Folin phenol reagent. J Biol Chem 193:265–275.
  27. Cleveland DW, Fischer SG, Kirschner MW, Laemmli UK (1977) Peptide mapping by limited proteolysis in sodium dodecyl sulfate and analysis by gel electrophoresis. J Biol Chem 252:1102–1106. https://doi.org/10.1016/S0021-9258(19)75212-0
  28. Negron SG, Ercan-Sencicek AG, Freed J, Walters M, Lin Z (2020) Both proliferation and lipogenesis of brown adipocytes contribute to postnatal brown adipose tissue growth in mice. Sci Rep 10:1–11. https://doi.org/10.1038/s41598-020-77362-x
  29. Barbatelli G, Murano I, Madsen L, Hao Q, Jimenez M, Kristiansen K, Giacobino JP, De Matteis R, Cinti S (2010) The emergence of cold-induced brown adipocytes in mouse white fat depots is determined predominantly by white to brown adipocyte transdifferentiation. Am J Physiol-Endocrinol Metabol 298: E1244–E1253. https://doi.org/10.1152/ajpendo.00600.200

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (122KB)
Indexing metadata
3.

Download (216KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 А.В. Якуненков, Е.И. Елсукова, И.О. Наточий

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».