Действие инсулина на экспрессию гена аполипопротеина a-i в макрофагах человека

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Цель исследования — изучить влияние инсулина на уровень экспрессии гена аполипопротеина A-I (apoA-I) в макрофагах человека и выявить основные сигнальные каскады, ответственные за инсулин-опосредованную регуляцию.

Материалы и методы. Работа выполнена на макрофагах, дифференцированных из линии острой моноцитарной лейкемии THP-1, и на макрофагах, дифференцированных из моноцитов периферической крови человека. Анализ экспрессии гена apoA-I на уровне РНК проведен методом полимеразной цепной реакции в реальном времени, на уровне белка — методом проточной цитофлуорометрии. Для выявления сигнальных каскадов, ответственных за инсулин-опосредованную регуляцию гена apoA-I в макрофагах, использован ингибиторный анализ.

Результаты. Инсулин индуцирует транскрипцию гена apoA-I в макрофагах человека, но приводит к снижению уровня аполипопротеина A-I, связанного с наружной поверхностью мембраны. За индукцию транскрипции apoA-I в ответ на стимуляцию макрофагов инсулином отвечает сигнальный каскад PI3K – AKT и факторы транскрипции NF-κB и LXRs.

Заключение. С учетом полученных ранее данных можно предположить, что стимуляция макрофагов инсулином повышает уровень мРНК аполипопротеина A-I и таким образом увеличивает амплитуду антивоспалительного ответа, заключающегося в резком возрастании уровня поверхностного аполипопротеина A-I в макрофагах при действии на них провоспалительных стимулов (фактора некроза опухоли альфа, липополисахаридов).

Об авторах

Екатерина Викторовна Некрасова

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт экспериментальной медицины»

Email: nekrasova@iem.sp.ru

научный сотрудник лаборатории регуляции липидного обмена отдела биохимии

Россия, Санкт-Петербург

Екатерина Владимировна Данько

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт‑Петербургский государственный университет»

Email: danko@iem.sp.ru

студент кафедры биохимии биологического факультета

Казахстан, Санкт-Петербург

Владимир Станиславович Шавва

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт экспериментальной медицины»

Email: shavva@iem.sp.ru
SPIN-код: 5428-6800

канд. биол. наук, старший научный сотрудник лаборатории регуляции липидного обмена отдела биохимии

Россия, Санкт-Петербург

Элла Борисовна Диже

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт экспериментальной медицины»

Email: dizhe@iem.sp.ru

канд. биол. наук, ведущий научный сотрудник лаборатории регуляции липидного обмена отдела биохимии

Россия, Санкт-Петербург

Галина Николаевна Олейникова

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт экспериментальной медицины»

Email: galina@iem.sp.ru

лаборант-исследователь лаборатории регуляции липидного обмена отдела биохимии

Россия, Санкт-Петербург

Сергей Владимирович Орлов

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт экспериментальной медицины»; Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт‑Петербургский государственный университет»

Автор, ответственный за переписку.
Email: serge@iem.sp.ru
ORCID iD: 0000-0002-3134-1989
SPIN-код: 1690-8110
Scopus Author ID: 7201920413
ResearcherId: N-6823-2014

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, отдел биохимии (ИЭМ); доцент, биологический факультет, кафедра эмбриологии (СПбГУ).

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Hopkins PN. Molecular biology of atherosclerosis. Physiol Rev. 2013;93(3):1317-1542. https://doi.org/10.1152/physrev.00004.2012.
  2. Никифорова А.А., Хейфиц Г.М., Алкснис Е.Г., и др. Акцепция холестерина из мембран эритроцитов подфракцией ЛПВП2b и роль лецитин-холестерин-ацилтрансферазы в этом процессе // Биохимия. – 1988. – Т. 53. – № 7-12. – С. 1334–1338. [Nikiforova AA, Kheifits GM, Alksnis EG, Parfenova NS, Klimov AN. Aktseptsiya kholesterina iz membran eritrotsitov podfraktsiey LPVP2b i rol’ letsitin-kholesterin-atsiltransferazy v etom protsesse. Biokhimiia. 1988,53(7-12):1334-1338. (In Russ.)]
  3. Shah PK, Kaul S, Nilsson J, Cercek B. Exploiting the vascular protective effects of high-density lipoprotein and its apolipoproteins: an idea whose time for testing is coming, part II. Circulation. 2001;104(20):2498-2502. https://doi.org/10.1161/hc4501.098468.
  4. Hyka N, Dayer JM, Modoux C, et al. Apolipoprotein A-I inhibits the production of interleukin-1beta and tumor necrosis factor-alpha by blocking contact-mediated activation of monocytes by T lymphocytes. Blood. 2001;97(8):2381-2389. https://doi.org/10.1182/blood.v97.8.2381.
  5. Burger D, Dayer J-M. High-density lipoprotein-associated apolipoprotein A-I: the missing link between infection and chronic inflammation? Autoimmun Rev. 2002;1(1-2): 111-117. https://doi.org/10.1016/s1568-9972(01)00018-0.
  6. Wadham C, Albanese N, Roberts J, et al. High-density lipoproteins neutralize C-reactive protein proinflammatory activity. Circulation. 2004;109(17):2116-2122. https://doi.org/10.1161/01.CIR.0000127419.45975.26.
  7. Haas MJ, Horani M, Mreyoud A, et al. Suppression of apolipoprotein AI gene expression in HepG2 cells by TNF alpha and IL-1beta. Biochim Biophys Acta. 2003;1623(2-3):120-128. https://doi.org/10.1016/j.bbagen.2003.08.004.
  8. Mogilenko DA, Dizhe EB, Shavva VS, et al. Role of the nuclear receptors HNF4 alpha, PPAR alpha, and LXRs in the TNF alpha-mediated inhibition of human apolipoprotein A-I gene expression in HepG2 cells. Biochemistry. 2009;48(50):11950-11960. https://doi.org/10.1021/bi9015742.
  9. Orlov SV, Mogilenko DA, Shavva VS, et al. Effect of TNFalpha on activities of different promoters of human apolipoprotein A-I gene. Biochem Biophys Res Commun. 2010;398(2):224-230. https://doi.org/10.1016/j.bbrc. 2010.06.064.
  10. Connelly MA, Williams DL. SR-BI and HDL cholesteryl ester metabolism. Endocr Res. 2004;30(4):697-703. https://doi.org/10.1081/erc-200043979.
  11. Lewis GF, Rader DJ. New insights into the regulation of HDL metabolism and reverse cholesterol transport. Circ Res. 2005;96(12):1221-1232. https://doi.org/10.1161/01.RES.0000170946.56981.5c.
  12. Higuchi K, Law SW, Hoeg JM, et al. Tissue-specific expression of apolipoprotein A-I (apoA-I) is regulated by the 5’-flanking region of the human apoA-I gene. J Biol Chem. 1988;263(34):18530-18536.
  13. Mogilenko DA, Orlov SV, Trulioff AS, et al. Endogenous apolipoprotein A-I stabilizes ATP-binding cassette transporter A1 and modulates Toll-like receptor 4 signaling in human macrophages. FASEB J. 2012;26(5):2019-2030. https://doi.org/10.1096/fj.11-193946.
  14. Shavva VS, Mogilenko DA, Nekrasova EV, et al. Tumor necrosis factor alpha stimulates endogenous apolipoprotein A-I expression and secretion by human monocytes and macrophages: role of MAP-kinases, NF-kappaB, and nuclear receptors PPARalpha and LXRs. Mol Cell Biochem. 2018;448(1-2):211-223. https://doi.org/10.1007/s11010-018-3327-7.
  15. Богомолова А.М., Шавва В.С., Никитин А.А., и др. Гипоксия как фактор регуляции экспрессии генов apoA-1, ABCA1 и компонента комплемента C3 в макрофагах человека // Биохимия. – 2019. – Т. 84. – № 5. – С. 692–703. [Bogomolova AM, Shavva VS, Nikitin AA, et al. Hypoxia as a factor involved in the regulation of the apoA-1, ABCA1, and complement C3 gene expression in human macrophages. Biokhimiia. 2019;84(5):692-703. (In Russ.)]. https://doi.org/10.1134/S0320972519050075.
  16. Huuskonen J, Vishnu M, Chau P, et al. Liver X receptor inhibits the synthesis and secretion of apolipoprotein A1 by human liver-derived cells. Biochemistry. 2006;45(50):15068-15074. https://doi.org/10.1021/bi061378y.
  17. Shavva VS, Bogomolova AM, Nikitin AA, et al. Insulin-mediated downregulation of apolipoprotein A-I gene in human hepatoma cell line HepG2: the role of interaction between FOXO1 and LXRbeta transcription factors. J Cell Biochem. 2017;118(2):382-396. https://doi.org/10.1002/jcb.25651.
  18. Shavva VS, Bogomolova AM, Nikitin AA, et al. FOXO1 and LXRalpha downregulate the apolipoprotein A-I gene expression during hydrogen peroxide-induced oxidative stress in HepG2 cells. Cell Stress Chaperones. 2017;22(1):123-134. https://doi.org/10.1007/s12192-016-0749-6.
  19. Donath MY, Shoelson SE. Type 2 diabetes as an inflammatory disease. Nat Rev Immunol. 2011;11(2):98-107. https://doi.org/10.1038/nri2925.
  20. Bansilal S, Farkouh ME, Fuster V. Role of insulin resistance and hyperglycemia in the development of atherosclerosis. Am J Cardiol. 2007;99(4A):6B-14B. https://doi.org/10.1016/j.amjcard.2006.11.002.
  21. Fuentes L, Roszer T, Ricote M. Inflammatory mediators and insulin resistance in obesity: role of nuclear receptor signaling in macrophages. Mediators Inflamm. 2010;2010:219583. https://doi.org/10.1155/2010/219583.
  22. Olefsky JM, Glass CK. Macrophages, inflammation, and insulin resistance. Annu Rev Physiol. 2010;72:219-246. https://doi.org/10.1146/annurev-physiol-021909-135846.
  23. Fan W, Morinaga H, Kim JJ, et al. FoxO1 regulates Tlr4 inflammatory pathway signalling in macrophages. EMBO J. 2010;29(24):4223-4236. https://doi.org/10.1038/emboj. 2010.268.
  24. Miao H, Zhang Y, Lu Z, et al. FOXO1 involvement in insulin resistance-related pro-inflammatory cytokine production in hepatocytes. Inflamm Res. 2012;61(4):349-358. https://doi.org/10.1007/s00011-011-0417-3.
  25. Su D, Coudriet GM, Hyun Kim D, et al. FoxO1 links insulin resistance to proinflammatory cytokine IL-1beta production in macrophages. Diabetes. 2009;58(11):2624-2633. https://doi.org/10.2337/db09-0232.
  26. Iida KT, Shimano H, Kawakami Y, et al. Insulin up-regulates tumor necrosis factor-alpha production in macrophages through an extracellular-regulated kinase-dependent pathway. J Biol Chem. 2001;276(35):32531-32537. https://doi.org/10.1074/jbc.M009894200.
  27. Park YM, S RK, J AM, Silverstein RL. Insulin promotes macrophage foam cell formation: potential implications in diabetes-related atherosclerosis. Lab Invest. 2012;92(8):1171-1180. https://doi.org/10.1038/labinvest.2012.74.
  28. Tedla N, Glaros EN, Brunk UT, et al. Heterogeneous expression of apolipoprotein-E by human macrophages. Immunology. 2004;113(3):338-347. https://doi.org/10.1111/j.1365-2567.2004.01972.x.
  29. Bennett S, Breit SN. Variables in the isolation and culture of human monocytes that are of particular relevance to studies of HIV. J Leukoc Biol. 1994;56(3):236-240. https://doi.org/10.1002/jlb.56.3.236.
  30. Shavva VS, Mogilenko DA, Bogomolova AM, et al. PPARgamma represses apolipoprotein A-I gene but impedes TNFalpha-mediated ApoA-I downregulation in HepG2 Cells. J Cell Biochem. 2016;117(9):2010-2022. https://doi.org/10.1002/jcb.25498.
  31. Mogilenko DA, Kudriavtsev IV, Shavva VS, et al. Peroxisome proliferator-activated receptor alpha positively regulates complement C3 expression but inhibits tumor necrosis factor alpha-mediated activation of C3 gene in mammalian hepatic-derived cells. J Biol Chem. 2013;288(3):1726-1738. https://doi.org/10.1074/jbc.M112.437525.
  32. Cuthbert C, Wang Z, Zhang X, Tam SP. Regulation of human apolipoprotein A-I gene expression by gramoxone. J Biol Chem. 1997;272(23):14954-14960. https://doi.org/ 10.1074/jbc.272.23.14954.
  33. Haas MJ, Horani MH, Wong NC, Mooradian AD. Induction of the apolipoprotein AI promoter by Sp1 is repressed by saturated fatty acids. Metabolism. 2004;53(10):1342-1348. https://doi.org/10.1016/j.metabol.2004.05.011.
  34. Morishima A, Ohkubo N, Maeda N, et al. NFkappaB regulates plasma apolipoprotein A-I and high density lipoprotein cholesterol through inhibition of peroxisome proliferator-activated receptor alpha. J Biol Chem. 2003;278(40):38188-38193. https://doi.org/10.1074/jbc.M306336200.
  35. Nikolaidou-Neokosmidou V, Zannis VI, Kardassis D. Inhibition of hepatocyte nuclear factor 4 transcriptional activity by the nuclear factor kappaB pathway. Biochem J. 2006;398(3):439-450. https://doi.org/10.1042/ BJ20060169.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Повышение уровня матричной РНК aроA-I в макрофагах под действием инсулина. Макрофаги, дифференцированные из моноцитов периферической крови человека в течение 5 сут (a), макрофаги THP-1 (b). Указан относительный уровень экспрессии мРНК aроА-I, где за 100 % принят уровень мРНК в нестимулированных макрофагах. На диаграммах представлены средние значения ± ошибка среднего. # p < 0,01 (t-критерий)

Скачать (202KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Уменьшение уровня поверхностного белка АроА-I в макрофагах под действием инсулина. K — контрольные, не обработанные инсулином макрофаги; + insulin — макрофаги, инкубированные с инсулином; X-Med — медиана интенсивности флуоресценции

Скачать (164KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Схема сигнальных каскадов, инициируемых инсулином: QNZ — ингибитор NF-κB; LY294002 — ингибитор PI3K; ТО901317 — агонист LXRs

Скачать (83KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Влияние инсулина на уровень мРНК apоА-I: роль ядерных рецепторов LXRs, PI3K и фактора транскрипции NF-κB. Указан относительный уровень экспрессии мРНК apoА-I, где за 100 % принят уровень мРНК в нестимулированных макрофагах. На диаграмме представлены средние значения уровня мРНК apoA-I ± ошибка среднего. Критерий Стьюдента — * p < 0,05. Критерий Даннета — # p < 0,01. Столбцы белого цвета отображают интенсивность транскрипции в контрольных клетках, столбцы черного цвета — интенсивность транскрипции в клетках, обработанных инсулином

Скачать (93KB)
Метаданные

© Некрасова Е.В., Данько Е.В., Шавва В.С., Диже Э.Б., Олейникова Г.Н., Орлов С.В., 2020

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

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».