Особенности провоспалительного фенотипа жировой ткани при экспериментальном метаболическом синдроме

Цель. Изучение показателей провоспалительной активности жировой ткани в экспериментальной модели метаболического синдрома (МС) у крыс.
Материалы и методы. Эксперименты выполняли на самцах крыс линии Вистар, которых содержали на стандартном корме или высокожировой и высокоуглеводной диете (ВЖВУД). У животных из опытной и контрольной групп оценивали физиологические и биохимические показатели; определяли концентрацию секретируемых клетками жировой ткани адипоцитарных гормонов (лептина, адипонектина) и цитокинов: фактора некроза опухоли альфа (TNF-α), интерлейкинов (IL) (IL-6, IL-10), моноцитарного хемотаксического фактора-1 (MCP-1) методом иммуноферментного анализа; исследовали фенотипический профиль клеток жировой ткани по экспрессии маркера CD68 методом иммуногистохимии и уровень экспрессии гена CD68 методом полимеразной цепной реакции. Для анализа и оценки выраженности морфологических изменений проводили гистологическое исследование фрагментов висцеральной жировой ткани.
Результаты. Установлено, что у крыс, получавших ВЖВУД, наблюдалась статистически значимая (p < 0,05) корреляция между увеличением массы жировой ткани и повышением концентрации лептина (r = 0,57), глюкозы (r = 0,62), инсулина (r = 0,61) в сыворотке крови. У животных опытной группы концентрация продуцируемых клетками жировой ткани провоспалительных цитокинов IL-6, TNF-α, MCP-1 и лептина превышала таковую в контроле (p < 0,05). Наряду с этим у крыс на фоне ВЖВУД было зарегистрировано статистически значимое (p < 0,05) снижение секреции противовоспалительного IL-10 и адипонектина. При гистологическом исследовании у животных опытной группы были выявлены гипертрофия и анизоцитоз адипоцитов, полнокровие венозных сосудов, утолщение прослойки междольковой соединительной ткани. Также у крыс, получавших ВЖВУД, наблюдалось увеличение числа CD68-позитивных клеток в образцах висцерального жира и повышение экспрессии гена CD68.
Заключение. При экспериментальном диет-индуцированном МС жировая ткань приобретает провоспалительную активность за счет гипертрофии адипоцитов, инфильтрации иммунокомпетентными клетками (СD68+-макрофагами) и повышенной секреции провоспалительных хемо- и адипокинов (TNF-α, IL-6, MCP-1, лептина).

1. Savulescu-Fiedler I., Mihalcea R., Dragosloveanu S., Scheau C., Baz R.O., Caruntu A. et al. The interplay between obesity and inflammation. Life. 2024;14(7):856. DOI: 10.3390/life14070856.

2. Lee Y.S., Olefsky J. Chronic tissue inflammation and metabolic disease. Genes Dev. 2021;35(5-6):307–328. DOI: 10.1101/gad.346312.120.

3. Landecho M.F., Tuero C., Valentí V., Bilbao I., de la Higuera M., Frühbeck G. Relevance of leptin and other adipokines in obesityassociated cardiovascular risk. Nutrients. 2019;11(11):2664. DOI: 10.3390/nu11112664.

4. Benavides-Aguilar J.A., Torres-Copado A., Isidoro-Sánchez J., Pathak S., Duttaroy A.K., Banerjee A. et al. The regulatory role of microRNAs in obesity and obesity-derived ailments. Genes (Basel). 2023;14(11):2070. DOI: 10.3390/genes14112070.

5. Wu K.K., Cheung S.W., Cheng K.K. NLRP3 Inflammasome activation in adipose tissues and its implications on metabolic diseases. Int. J. Mol. Sci. 2020;21(11):4184. DOI: 10.3390/ijms21114184.

6. Wen X., Zhang B., Wu B., Xiao H., Li Z., Li R. et al. Signaling pathways in obesity: mechanisms and therapeutic interventions. Signal Transduct. Target Ther. 2022;7(1):298. DOI: 10.1038/s41392-022-01149-x.

7. Avtanski D., Pavlov V.A., Tracey K.J., Poretsky L. Characterization of inflammation and insulin resistance in high-fat diet-induced male C57BL/6J mouse model of obesity. Animal Model Exp. Med. 2019;2:252–258. DOI: 10.1002/ame2.12084.

8. Gunawan S., Aulia A., Soetikno V. Development of rat metabolic syndrome models: A review. Vet. World. 2021;14(7): 1774–1783. DOI: 10.14202/vetworld.2021.1774-1783.

9. Birulina J.G., Ivanov V.V., Buyko E.E., Bykov V.V., Smagliy l.V., Nosarev A.V. et al. High-fat, high-carbohydrate diet-induced experimental model of metabolic syndrome in rats. Bulletin of Siberian Medicine. 2020;19(4):14–20. DOI: 10.20538/1682-0363-2020-4-14-20.

10. Reilly S.M., Saltiel A.R. Adapting to obesity with adipose tissue inflammation. Nat. Rev. Endocrinol. 2017;13(11):633–643. DOI: 10.1038/nrendo.2017.90.

11. Sun K., Li X., Scherer P.E. Extracellular matrix (ECM) and fibrosis in adipose tissue: overview and perspectives. Compr. Physiol. 2023;13(1):4387–4407. DOI: 10.1002/cphy.c220020.

12. Kawai T., Autieri M.V., Scalia R. Adipose tissue inflammation and metabolic dysfunction in obesity. Am. J. Physiol. Cell Physiol. 2021;320(3):C375–C391. DOI: 10.1152/ajpcell.00379.2020.

13. Vilariño-García T., Polonio-González M.L., Pérez-Pérez A., Ribalta J., Arrieta F., Aguilar M. et al. Role of leptin in obesity, cardiovascular disease, and type 2 diabetes. Int. J. Mol. Sci. 2024;25(4):2338. DOI: 10.3390/ijms25042338

14. Savulescu-Fiedler I., Mihalcea R., Dragosloveanu S., Scheau C., Baz R.O., Caruntu A. et al. The interplay between obesity and inflammation. Life. 2024;14(7):856. DOI: 10.3390/life14070856.

15. Jaitin D.A., Adlung L., Thaiss C.A., Weiner A., Li B., Descamps H. et al. Lipid-associated macrophages control metabolic homeostasis in a trem2-dependent manner. Cell. 2019;178(3):686–698.e14. DOI: 10.1016/j.cell.2019.05.054.

16. Hildreth A.D., Ma F., Wong Y.Y., Sun R., Pellegrini M., O’Sullivan T.E. Single-cell sequencing of human white adipose tissue identifies new cell states in health and obesity. Nat. Immunol. 2021;22(5):639–653. DOI: 10.1038/s41590-021-00922-4.

17. Yao J., Wu D., Qiu Y. Adipose tissue macrophage in obesity-associated metabolic diseases. Front. Immunol. 2022;13:977485. DOI: 10.3389/fimmu.2022.977485.

18. Michailidou Z., Gomez-Salazar M., Alexaki V.I. Innate immune cells in the adipose tissue in health and metabolic disease. J. Innate Immun. 2022;14(1):4–30. DOI: 10.1159/000515117.

19. Ackermann J., Arndt L., Fröba J., Lindhorst A., Glaß M., Kirstein M. et al. IL-6 signaling drives self-renewal and alternative activation of adipose tissue macrophages. Front. Immunol. 2024;15:1201439. DOI: 10.3389/fimmu.2024.1201439.

20. Singh S., Anshita D., Ravichandiran V. MCP-1: Function, regulation, and involvement in disease. Int. Immunopharmacol. 2021;101(Pt B):107598. DOI: 10.1016/j.intimp.2021.107598.

21. Pérez-Pérez A., Sánchez-Jiménez F., Vilariño-García T., Sánchez-Margalet V. Role of leptin in inflammation and vice versa. Int. J. Mol. Sci. 2020;21(16):5887. DOI: 10.3390/ijms21165887.

22. Park C.S., Shastri N. The role of t cells in obesity-associated inflammation and metabolic disease. Immune Netw. 2022;22(1):e13. DOI:10.4110/in.2022.22.e13.

23. Croce S., Avanzini M.A., Regalbuto C., Cordaro E., Vinci F., Zuccotti G. et al. Adipose tissue immunomodulation and Treg/Th17 imbalance in the impaired glucose metabolism of children with obesity. Children (Basel). 2021;8(7):554. DOI: 10.3390/children8070554.

24. Zhang L., Ai C., Bai M., Niu J., Zhang Z. NLRP3 Inflammasome/pyroptosis: a key driving force in diabetic cardiomyopathy. Int. J. Mol. Sci. 2022;23(18):10632. DOI: 10.3390/ijms231810632.