Abstract
De patofysiologiske mekanismene bak utviklingen av fedme og metabolske sykdommer er ikke godt forstått. For å få mer innsikt i de genetiske meklere forbundet med utbruddet og progresjon av diett-indusert fedme og metabolske sykdommer, studerte vi de molekylære endringer i respons til en fettrik diett (HFD) ved hjelp av en modus-of-aksjon ved nettverksidentifikasjon (MNI) analyse. Oligo DNA microarray analyse ble utført på viscerale og subkutane fettvev og muskler av mannlige C57BL /6N mus matet en normal diett eller HFD for 2, 4, 8 og 12 uker. Hver av disse dataene ble forespurt mot MNI algoritmen, og lister over topp 5 høyt rangert gener og gen ontologi (GO) -annotated trasé som ble betydelig overrepresentert blant de 100 høyest rangerte gener på hvert tidspunkt i 3 forskjellige vev av mus matet den HFD ble vurdert i denne studien. De 40 høyest rangerte gener som er identifisert ved MNI analyse ved hvert tidspunkt i de forskjellige vev av mus med diett-indusert fedme ble utsatt for gruppering basert på deres tidsmessige mønster. På bakgrunn av de ovennevnte resultater, undersøkte vi den sekvensielle induksjon av distinkte olfaktoriske reseptorer og stimuleringen av kreft-relaterte gener i løpet av utvikling av fedme i både adipose vev og muskler. De 5 beste genene regnskapsføres etter MNI analyse på hvert tidspunkt, og genet cluster identifisert basert på deres tidsmessige mønstre i de perifere vev av mus gitt nye og ofte overraskende innsikt i de potensielle genetiske meklere for fedme progresjon.
Citation : Choi Y, Hur CG, Park T (2013) Induksjon av Luktesans og kreft-relaterte gener i mus Fed en fettrik diett som vurderes gjennom modus-of-Action av Network Identification Analysis. PLoS ONE 8 (3): e56610. doi: 10,1371 /journal.pone.0056610
Redaktør: Richard L. Eckert, University of Maryland School of Medicine, USA
mottatt: 02.08.2012; Godkjent: 15 januar 2013; Publisert: 26 mars 2013
Copyright: © 2013 Choi et al. Dette er en åpen-tilgang artikkelen distribueres under betingelsene i Creative Commons Attribution License, som tillater ubegrenset bruk, distribusjon og reproduksjon i ethvert medium, forutsatt den opprinnelige forfatteren og kilden krediteres
Finansiering:. Dette arbeidet ble støttet av National Research Foundation of Korea (NRF) finansiert av den koreanske regjeringen (MEST) (nr 2012-0000643) den. Finansiører hadde ingen rolle i studiedesign, datainnsamling og analyse, beslutning om å publisere, eller utarbeidelse av manuskriptet
Konkurrerende interesser:.. Forfatterne har erklært at ingen konkurrerende interesser eksisterer
Innledning
Microarray analyse har aktivert bruk av hel-genom uttrykk profilering å forstå mekanismene bak fedme og metabolske komplikasjoner og å identifisere viktige genetiske meklere. Statistiske metoder som brukes for å analysere microarray data kan deles inn i 2 hovedkategorier: metoder som identifiserer differensielt uttrykte gener [1], [2] og de som klassifisere gener i henhold til den funksjonelle avhengigheten (f.eks hierarkisk clustering) [3]. Selv om microarray analyse har gitt noen lovende resultater, er det ikke en veldig praktisk metode med tanke på at identifisering av gener direkte berørt av en tilstand er vanskelig fra hundrevis til tusenvis av gener som viser endringer i uttrykk. For å bøte på dette problemet, Berneardo et al. utviklet en modellbasert tilnærming som nøyaktig skiller en sammensatte mål fra de indirekte responders [4]. Denne tilnærmingen, nemlig mode-of-aksjon ved nettverksidentifikasjon (MNI), innebærer omvendt utvikling av en nettverksmodell av regulatoriske interaksjoner i en organisme av interesse ved hjelp av en trenings datasett av hel-genom uttrykk profiler. Den MNI algoritmen har blitt brukt med hell for å identifisere sykdoms meklere samt narkotika mål ved å studere gen-uttrykk data fra gjær [4], mennesker (A. Ergun og JJ Collins, upubliserte data), bakterier og andre organismer (XH, upublisert data).
Differensial uttrykk kan studeres fra en statisk eller tidsmessig synspunkt. I en statisk eksperiment, blir de matriser oppnås uavhengig av tid, i hovedsak å ta et stillbilde av genekspresjon. På den annen side, i en tidsmessig eksperiment, blir arrays samlet inn over et tidsforløp, lette studiet av den dynamiske oppførsel av genekspresjon. De fleste tidligere oppnådde mikroarray datasett var statiske, det vil si, de oppnådde resultater på grunnlag av måling av genekspresjon ved et enkelt tidspunkt [5]. Siden regulering av genekspresjon er en dynamisk prosess, er det viktig å identifisere og karakterisere endringer i genekspresjon over tid. Derfor har mange tidsserier microarray eksperimenter utført for å studere slike biologiske prosesser som abiotiske stress, sykdomsutvikling, og narkotika reaksjoner [6] -. [8]
Microarray analyse for å studere mekanismene bak fedme var først rapportert av Soukas
et al
. i 2000 [9]. De brukte ca 6500 murine gener i par av fettvev i
ob /ob
mus og villtype magre mus. Deretter ble mange slike studier utført: mer enn 30 microarray tilnærminger har blitt utnyttet i å vurdere endringer i genuttrykk i fettvev, lever, hypothalamus, skjelettmuskulatur, tynntarm og nyrer av magre og overvektige dyr eller mennesker. En vanlig begrensning av disse studiene er at de ikke er tids-oppløst, og ikke nødvendigvis gi informasjon av en ende-punkt eller stadium av sykdommen. Betydelig mindre er kjent om de viktigste genetiske mediatorer av HFD-indusert fedme og dynamikken i endringer i metabolske prosesser knyttet til denne tilstanden. For å få mer innsikt i de genetiske meklere forbundet med utbruddet og progresjon av diett-indusert fedme og metabolske sykdommer, studerte vi de molekylære endringer i respons til HFD ved hjelp av en integrerende tids løst tilnærming.
Materialer og metoder
Etikk uttalelse
Alle dyreforsøk ble utført i samsvar med Korean Food and Drug Administration (KFDA) retningslinjer. Protokoller ble gjennomgått og godkjent av Institutional Animal Care og bruk Committee (IACUC) av Yonsei Laboratory Animal Research Center (YLARC) (Permit #: 2011-0061). Alle mus ble opprettholdt i den spesifikke patogen fritt anlegg av YLARC.
Dyr og dietter
Fem uker gammel mannlig C57BL /6N mus ble hentet fra Orient Bio (Gyeonggi-do, Sør-Korea). Alle dyr ble huset i patogenfrie forhold, med 21 ± 2,0 ° C temperatur, 50 ± 5% relativ fuktighet, og en 12 timers lys /12 timers mørk syklus. Fra en uke før dietten intervensjonen ble startet, ble alle dyr matet standard chow. Ved begynnelsen av undersøkelsen ble musene delt i 2 grupper: (1) kontrollgruppe foret med normal diett (ND, n = 40) og (2) en gruppe matet høy-fett diett (HFD, n = 40). Musene ble gitt mat og vann
ad libitum
. Kroppsvekt og matinntak ble overvåket gjennom hele studien. Ved 2, 4, 8 og 12 uker etter starten av studien ble 10 dyr fra hver gruppe drept. Vev ble snap-frosset umiddelbart i flytende nitrogen og lagret ved -80 ° C inntil videre behandling.
RNA-ekstraksjon for microarray analyse
Total RNA ble ekstrahert fra de epididymale og subkutane fettvev og gastrocnemius muskel av hver mus ved hjelp Trizol (Invitrogen, CA, USA), i henhold til produsentens anbefalinger. Konsentrasjoner og renhet av RNA prøver ble bestemt med en Nano Drop ND-1000 spektrofotometer (Nano Drop Technologies, Inc., Wilmington, DE, USA). RNA preparater ble ansett egnet for utvalg hybridisering bare hvis prøvene viste intakte 18S og 28S rRNA band og viste ingen kromosom topper eller RNA nedbrytningsprodukter. Integriteten av RNA prøver ble bestemt ved hjelp av en Bioanalyzer 2100 System (Agilent Technologies, Palo Alto, CA, USA).
Real-time kvantitativ PCR
Real-time PCR amplifikasjon ble utført med den SYBR Premix Ex Taq kit (Takara, Kyoto, Japan) på en lys sykler 2 (Roche Applied Science, Indianapolis, USA). Den innledende denatureringstrinn ble ved 95 ° C i 10 s, etterfulgt av 40 sykluser med amplifisering ved 95 ° C i 3 sek og 60 ° C i 40 sek. mRNA-ekspresjon ble bestemt ved anvendelse av den relative standardkurven fremgangsmåte og normalisert til husholdningsgenet. De primere (henholdsvis sense- og antisense,) var som følger: Gli2, 5′- GCC AAC CAG AAC AAG CAG AA-3 «, 5′-CGC TTA TGA ATG GTG ATG GG 3»; Gucy2c, 5’GTG CGG TTA CTG CTC TTC CA -3 «, 5’TTG TCC ATC ATC AGG ACG CT -3»; Olfr1181, 5’CCT GAC AGT CAT GGC CTT TG -3 «, 5’ACC CAG GAA GCC CAG ATA AA -3»; Atp8b3, 5’GTT TGA GCA GGA TGT GAC CG -3 «, 5’GGC TTG CAT GAA AAT GCT GT -3»; Tmem46, 5’TTT TCC AGC AGC AGG AGC TA -3 «, 5’GCT GAG GAG AAA AGG GAT GC -3»; Pthr2, 5’ATG CAA GGG AGA AAC CCA TC -3 «, 5’TAG ATC CTC CCA CAC AGC CA -3»; Cdh7, 5’TGG ACT GGG CAT TTT CAA GA -3 «, 5’GGG GAT CAG CAT CTC GAT TT -3»; Mep1b, 5’GAT GGC CAC ATA CCA TTC CA -3 «, 5’TAA GGC GAT AGC GCT CAA AA -3»; Lamc3, 5’GAC ATG GGC TCT TGC TAC GA -3 «, 5’CGT TCT CGA ACT CAG GCA GA -3»; GAPDH, 5’GGA GAT TGT TGC CAT CAA CG -3 «, 5’TTT GCC GTG AGT GGA GTC AT -3».
Microarray hybridisering og dataanalyse
Like mengder totalt RNA ble samlet fra 10 mus i hver forsøksgruppe og utsatt for mikromatrise forsøk in triplo. For analyse, ble to mikrogram total RNA merket og forsterket ved hjelp av Universal hydraulikksystem antisense RNA (Arna) merking kit (Kreatech Diagnostics, Amsterdam, Nederland). De Cy5-merkede Arnas ble resuspendert i 10 pl hybridiseringsoppløsning (GenoCheck, Korea). De merkede Arnas ble hybridisert til NimbleGen mus hele genomet 12-Plex array (Roche NimbleGen, Inc., WI, USA) som inneholdt 60-mer sonder som representerer 42,576 gener (gjennomsnittlig 3 prober per mål). Arrays ble skannet med en GenePix 4000B microarray scanner. Dataene ble hentet fra skannede bilder ved hjelp NimbleScan programvare versjon 2.4 (Roche NimbleGen), og Robust multichip Gjennomsnittlig algoritme ble brukt til å generere genekspresjon verdier. De normaliserte og log-transformintensitetsverdier ble deretter analysert ved hjelp GeneSpring GX 10 (Agilent Technologies, Santa Clara, CA, USA) og GenePlex (ISTECH, Inc., Seoul, Sør-Korea). Detaljene for merking, hybridisering, skanning og normalisering av dataene er gitt på NimbleGen nettsted (https://www.nimblegen.com). Genuttrykk nivåer mellom ND og HFD prøvene ble vurdert ved å sammenligne gjennomsnittlig uttrykk prosenter av hver gruppe. Hierarkisk clustering ble utført i GeneSpring GX 7.3.1 programvare (Agilent Technologies, Santa Clara, CA), ved bruk av gjennomsnittlige genekspresjon verdier i henhold HFD tilstand dividert med median på ND genekspresjon, per time-punkt.
MNI algoritme
Vi bygget et kompendium datasett bestående av hundrevis av uttrykk profiler i organismen av interesse; at uttrykket profiler ble lastet ned fra Gene Expression Omnibus, et offentlig register av microarray studier. Den MNI algoritmen ble påført ved hjelp av metode utviklet av Xing et al. [10], og ble konfigurert til å sende de 200 meglere for hver prøve og generere de tilknyttede Z-score for de probe sett. Z-score for sondesett som ikke var i listen over de 100 probe sett identifisert som meglere for en gitt prøve ble satt til null. For å identifisere en karakteristisk liste av gener innenfor hver gruppe, ble Z-score på tvers av prøver og probe sett for tilsvarende gener i gjennomsnitt og rangert. De 100 gener innenfor den listen ble valgt ut til å bli rapportert som betydelige genetiske meklere. En høyere gjennomsnittlig Z-score er en indikasjon på høyere antall forekomster av et gen på listene generert av MNI algoritmen i hver gruppe. De 100 høyest rangerte gener ble klassifisert i henhold til den biologiske prosess der de er involvert i henhold til kriterier fastsatt av GO.
Resultater
Effekt av HFD fôring på visceral fedme
kroppsvekt gevinst på mus matet 2 dietter over 12-ukersperioden er vist i figur 1A. Forskjellen i kroppsvekt mellom de 2 gruppene fortsatte å øke i løpet av eksperimentelle mating: differansen var ca. 45% ved 12 uker. Økningen i kroppsvekt i forbindelse med HFD ble delvis tilskrives utvidelse av visceral adipose vev. Massene av epididymal, perirenal, mesenteric, og retroperitoneale fett pads av musene matet HFD i 12 uker var 42%, 40%, 54% og 42%, henholdsvis; forskjellen i massene var større i de HFD-matet mus enn i den ND-innmatede gruppe (figur 1 B-F). Videre HFD-matet mus viste betydelige reduksjoner i de våte vekter av gastrocnemius (-13%) og soleus (-16%) muskler på 12 uker sammenlignet med de i ND-matet mus (Figur 1G og H).
(A) Kropps vektøkning. (B) Total visceralt fett-pad vekt. (C) epididymal fettpute vekt. (D) perirenal fettpute vekt. (E) Mesenteric fettpute vekt. (F) Retroperitoneal fettpute vekt. (G) Gastrocnemius muskelmasse. (H) soleus muskelen masse. Data er presentert som gjennomsnitt ± SEM. *
P
. 0,05
transkripsjon respons fra WAT og muskler for å HFD i løpet av 12-ukers tid-retters
Gene expression profilering i WAT og muskel fra mus ble vurdert gjennom oligonukleotid microarray analyse. Blant 25,291 gener på NimbleGen Mouse Whole Oligo 12-Plex chip brukt i denne studien, 21,890 gener (86%) ble identifisert som kjente gener. Etter bestemmelse av tidsmessige effektene av HFD over 12-ukers tid-kurs, har vi fokusert på å dissekere HFD spesifikke effekter på transkriptom av epididymal og subkutane fett og muskler. Mikroarray data ble analysert ved hjelp av hierarkisk gruppering av anrikede funksjonelle grupper av gener (basert på Gene Ontologi) og de viktigste resultatene er grafisk illustrert i et varmekart (figur 2). Den HFD fremkalte tydelige endringer i genekspresjon i bitestiklenes og subkutane fett og muskel hos mus over tid, og mest signifikante endringer ble vist i epididymal fettvev. Nærmere bestemt ble det fremstående uttrykk endringer observert på den tidlige fase (uke 2 til uke 4) og anrikning av lipidmetabolisme og inflammatoriske prosesser var signifikant blant de oppregulert HFD-responsive gener, mens G-proteinkoblet reseptor-protein-signalreaksjonsveien og elektron transport var mest betydningsfulle blant de nedregulert HFD-responsive gener i epididymal fettvev.
Verdier som brukes for clustering er gjennomsnittlig HFD vs ND per time-punkt uttrykk forholdet. Grenene av tilstanden treet er farget så å diskriminere tre subclusters med den største avstand, tilsvarende tre vev i tidsforløpet: epididymal fettvev (rød), subkutant fettvev (blå) og gastrocnemious muskel (grønn). Dette er oppsummert i fargen bar under klyngen diagrammet.
MNI analyse av tidsforløpet behandling med HFD
For å belyse tidsforløpet og metabolske prosesser som ligger til grunn fedme progresjon indusert av den HFD, bestemt vi genuttrykk profiler av epididymal og subkutane fettvev og gastrocnemius muskelen hos mus ved hjelp oligonukleotid microarray analyse. Hver av disse data ble forespurt mot den rekonstruerte nettverks (MNI algoritme), og de resulterende potensielle genetiske mediatorer i hvert tilfelle ble rangert i henhold til Z-score-statistikk. Listene over topp 5 mulige genetiske meklere for fedme progresjon i epididymal og subkutane fettvev og gastrocnemius muskelen av mus matet HFD for 2, 4, 8 og 12 uker er vist i tabell 1, 2, 3. De mest karakteristiske gener tvers av alle vev i listen ble assosiert med kreft; genene i denne kategorien skal inkluderes
Nek11
,
Gli2
,
Tmem46
,
Mep1b
,
Ccdc109b
,
Rab23
,
Patz1
, og
Hdac9
. Den andre representanten funksjonelle tema var knyttet til lukte transduksjon, og disse genene inkludert
Olfr1181
,
Olfr1173
,
Olfr855
,
Olfr1056
,
Olfr716
, og
Tmem16b
. For å validere microarray resultater kvantitativt, vi analyserte mRNA uttrykk nivåer av topprangerte gener ved real-time PCR. I alle tilfeller ble et sterkt samsvar mellom microarray data og real-time PCR resultater observert (figur 3). Vi har også målt basal uttrykk nivåer av utvalgte gener inkludert flere luktreseptorer i epididymal fettvev av Nd eller HFD-matet mus, ved hjelp av real-time PCR. Resultatene indikerte at basal uttrykk nivåer av høyt rangert luktgener (Olfr1181, Olfr513, Olfr960, og Olfr1245) var sammenlignbare med de av de fem gener (Gli2, Gucy2c, Atp8b3, og Tmem46) identifisert ved MNI analyse ved uke 4 i epididymal fettvev (figur S1).
kvantitativ real-time PCR analyse av mRNA uttrykk på utvalgte genet mål identifisert av MNI analyse i epididymal fettvev hos mus. Resultatene er presentert som gjennomsnitt ± SEM av minst 3 separate eksperimenter.
Funksjonell analyse av de høyt rangert genetiske meklere
neste fokusert på farten-merket trasé som ble betydelig overrepresentert blant de høyt rangert genetiske meklere. For vår analyse, vi utsettes de 100 høyest rangerte gener identifisert av MNI analyse i epididymal og underhud fettvev og gastrocnemius muskelen av mus med diett-indusert fedme til skoleveien analyse basert på farten biologisk prosess kommentarer (tabell 4, 5, 6) . Vi fant ut at lukte transduksjon ble høyanriket i epididymal og underhud fettvev og gastrocnemius muskelen av HFD-matet mus sammenlignet med ND-matet mus ved alle tidspunkter. Selv den andre representanten funksjonell temaet epididymal fett var knyttet til kreft på alle tidspunkter. Trasé antatt å være assosiert med fedme progresjon i epididymal fett i henhold til MNI analyse inkluderte Wnt signalveien, melanogenese, chemokine signalveien, fokal adhesjon, MAPK signalveien, purinmetabolismen, regulering av aktin cytoskjelettet, neuroaktive ligand-reseptor-interaksjon, og ekstracellulære matriks (ECM) reseptor-interaksjon. I det subkutane fett, andre reaksjonsveier er identifisert ved den MNI analyse for fedme progresjon inkludert kalsium signalveien, gonadotropin-frigjørende hormon (GnRH) signalveien, axon veiledning, cellesyklus, og tyrosin metabolisme. I gastrocnemius muskelen, foruten det olfaktoriske transduksjon er nevnt ovenfor, over-representerte grupper identifiseres i henhold til GO biologiske fremgangsmåter for fedme progresjon var de som er involvert i de forskjellige cellulære prosesser som neuroaktive ligand-reseptor-interaksjon, cytokin-cytokin-reseptor-interaksjon, veier forbundet med kreft, insulinsignalveien, pathways forbundet med tykktarmskreft, adipocytokine signalveien, type II diabetes mellitus, og celleadhesjonsmolekyler.
representant tid-retters profilerte klynger
Vi utsettes de 40 høyest rangerte gener identifisert av MNI analyse på hvert tidspunkt i epididymal og subkutane fettvev og gastrocnemius muskelen av mus med diett-indusert fedme til gruppering basert på deres timelige mønster. Figur 4 viser gener som ble observert å ha avtagende vurdering over tid punkt, med en topp på to uke. Biologiske prosesser styres av gener i denne klyngen inkludert regulering av insulinresistens (EA: Dusp12), kreft (EA: Nek11, A4gnt, SA: Srp9), betennelse (EA: Siglece; M: Nrip3, Sez6l), og olfactory transduksjon (EA : Olfr 513, 433, SA: Olfr 823) (tabellene 7, 8, 9). Genene som er vist i figurene 5 og 6 viste den høyeste rang i de mellomliggende tidspunkter på 4 og 8 uker, respektivt. For begge grupper, ble de fleste av gener i denne kategorien assosiert med kreft (EA: Gli2, Gucy2c, Lsm1, Duoxa1, Lasp1, SA: Vav3, Kcnrg, Tle6, Rab23 M: DCC, Rassf2, PERP, Pdgfr1), betennelse (SA: Btn2a2, Def6 M: LL13, Rap1gds1), insulinresistens (SA: Neurod4; M: Mapk9), og olfactory transduksjon (EA: Olfr 1181, 960, 536, 654, 527, SA: Olfr 855, 888, 305, 1056, 960, 685, 1048; M: Olfr 699, 800, 978, 232, 872) (Tabell 10, 11, 12, 13, 14, 15). Figur 7 viser gener som oppviste økende klassifisering på tvers av alle tidspunkter, med en topp ved 12 uke. Biologiske prosesser for gener i denne klyngen inkludert regulering av adipogenesen (EA: Smad7, Adhfe1), matinntak (M: PYY), betennelse (EA: Folr2, Pde7a, Vipr2, SA: Rfxdc2, Aqp5, Cpb2), kreft (M: Lin28, GSTM1, Safb2), og olfactory transduksjon (EA: Olfr 16, 1000, SA: Olfr 716, 45; M: Olfr 689, 347) (Bord 16, 17, 18). Genene som er vist i figur 8, viste en konstant høy MNI rangering gjennom hele tidsforløpet. Denne klyngen inneholdt gener relatert til kreft (EA: Tmem46, SA: Trim62; M: Hdac9), insulinresistens (EA: Camk2g), hepatisk fibrose (M: Tmem67), og olfactory transduksjon (SA: Olfr 1173, 411, 855) (Tabell 19).
Gener som viste avtagende vurdering på tvers av tids poeng som avslørt av MNI analyse, med en topp på to uke i de perifere vev av mus. (A) epididymal fettvev. (B) Subkutan fettvev. (C) Muskel.
Gener som viste den høyeste rang ved mellom tidspunkt for 4 uke som avslørt av MNI analyse i de perifere vev av mus. (A) epididymal fettvev. (B) Subkutan fettvev. (C) Muskel.
Gener som viste den høyeste rang ved mellom tidspunkt av åtte uke som avslørt av MNI analyse i de perifere vev av mus. (A) epididymal fettvev. (B) Subkutan fettvev. (C) Muskel.
Gener som viste økende ranking over tidspunkter som avslørt av MNI analyse, med en topp på 12 uke i de perifere vev av mus. (A) epididymal fettvev. (B) Subkutan fettvev. (C) Muskel.
Gener som viste en konstant høy MNI vurdering hele tiden kurset som avslørt av MNI analyse i de perifere vev av mus. (A) epididymal fettvev. (B) Subkutan fettvev. (C) Muskel.
Diskusjoner
Dyr bruke sin luktesystem for å overvåke kjemiske miljø for molekyler som avslører matkilder eller giftige stoffer og signalisere tilstedeværelse av rovdyr [11]. Det finnes mange olfaktoriske reseptorer av forskjellige typer, med så mange som 1000 i pattedyrgenomet som representerer omtrent 3% av menneske genomeentire genetiske informasjonen [12]. Informasjon knyttet til lukt ufarlig disse luktreseptorer er kanalisert gjennom en felles signalveien. Når en olfaktorisk reseptor binder seg til sin odorant, aktiverer det en enkelt art av G-protein, det olfaktoriske trimere G-proteinet (Golf), som i sin tur aktiverer den olfaktoriske isoform av adenylatsyklase (AC3) [12]. Konvergerende bevis har vist at luktesystemet er et mål for hormoner knyttet til stoffskiftet og mat-inntak regel; den tilpasser sin funksjon til ernæringsmessige behov ved å fremme eller hemme mat beite [13]. Nyere studier har funnet at overvektige pasienter skjerm redusert lukteskarphet [14] og er betydelig mer sannsynlig å ha absolutt lukte dysfunksjon eller anosmia [15]. Videre Simchen et al. viste at de evner å oppdage og identifisere lukt har blitt funnet å redusere som kroppsmasseindeks (BMI) øker hos personer under 65 år, uavhengig av hvilken som helst kobling til mat lukt eller kjønn [16]. Nylig har elementene i olfaktorisk lignende chemosensory signalering er funnet å også til stede i nonolfactory vev som testis [17], hjerne [18], og hjerte [19]. Så vidt vi vet, er dette den første studien som viser en differensial mRNA uttrykk og høy MNI rangering av olfactory reseptorer i epididymal og subkutane fettvev og muskler mellom ND og HFD-matet mus (tabell 1, 2, 3). Disse resultatene antyder at olfactory reseptorer og molekyler som er involvert i lukte transduksjon kan være mediatorer av HFD-indusert fedme progresjon i de perifere vev. Denne hypotese understøttes av det faktum at den økte cAMP produksjon av AC3 aktiverer cAMP-responsive element binding (CREB) protein, noe som fører til økt adipogenese i en overvektig musemodell. Videre mus som mangler AC3, som er en regulator av nedstrøms olfaktoriske reseptorer, oppviser fedme som er tilsynelatende forårsaket av lav bevegelsesaktivitet, hyperfagi, og leptin ufølsomhet [20]. I fremtidige studier, vil det være interessant å ytterligere undersøke rollen individuelle olfactory reseptorer i perifere vev, så som bukspyttkjertel, lever, muskler og fett, for å bedre forstå aktiveringen av disse signalveier og deres fysiologiske roller.
Kreft relaterte gener som
Nek11
,
A4gnt
,
Srp9
,
Gli2
,
Gucy2c
,
Lsm1
,
Duoxa1
,
Lasp1
,
Ret
,
Bex2
,
Vav3
,
Kcnrg
,
Tle6
,
Rab23
,
DCC
,
Rassf2
,
pERP
,
Pdgfr1
,
Lin28
,
GSTM1
,
Safb2
,
Tmem46
, og
Hdac9
ble bemerkelsesverdig overrepresentert i tid kurs klynger identifisert av MNI analysen i epididymal og subkutane fettvev og gastrocnemius muskel av mus med diett-indusert fedme (fig. 4, 5, 6, 7 8,). Av disse 23 genene, er seks kjente brystkreftrelaterte gener (
Lsm1
,
Duoxa1
,
Ret
,
Bex2
,
Rassf2
, og
Safb2
).
Lsm1
er en transforme onkogen som er forsterket og overuttrykt i brystkreft [21] og kan påvirke enten cellecyklusprogresjonen eller apoptose [22].
Duoxa1
, som opprinnelig ble identifisert som en nummen-samspill protein, ble nylig vist seg å fungere som en modning faktor i brystkreft [23].
Ret
utstillinger både østrogen- og retinsyre avhengig transkripsjonen modulasjon i brystkreft [24].
Bex2
har en betydelig rolle i å fremme celle overlevelse og vekst i brystkreftceller [25], [26], og
Rassf2
kan fungere som en tumor suppressor genet i
in vitro
cellemigrering og cellesyklusprogresjon [27]. Uttrykket av Safb2 protein, som fungerer som østrogen reseptor co-repressor og vekst inhibitor, ble borte i ca 20% av brystkrefttilfeller [28]. Mange studier har forsøkt å bestemme forholdet mellom diett og brystkreft. Fett er en kilde av endogen østrogen, og har blitt foreslått som en mulig risiko for brystkreft [29]. Så vidt vi vet, er dette den første studien som viser en sammenheng mellom disse 6 gener involvert i brystkreft utvikling og HFD-indusert fedme i en gnager modell.
tykktarmskreft relaterte gener som
Nek11
,
Gucy2c
,
Srp9
,
Tle6
, og
Pdgfrl
ble også overrepresentert i tid-retters klynger identifisert av MNI analyse i epididymal og subkutane fettvev og gastrocnemius muskel av mus med diett-indusert fedme (fig. 4, 5, 6, 7, 8).
Nek11
, et medlem av NIMA-relatert kinase familien, phosphorylates Cdc25a og kontrollerer sin degradering; Cdc25a fosforylering er nødvendig for cellesyklusprogresjon i kolorektal kreft celler [30].
Gucy2c Hotell og
Srp9
har vist seg å være overuttrykt i kolorektal kreft celler og ble nylig vist seg å fungere som en kandidat biomarkør for tykktarmskreft [31], [32].
Tle6
er recurrently uttrykt i menneskets tykktarm kreft og forbedrer celleproliferasjon, kolonidannelse, migrasjon, og xenograft tumorgenisiteten [33].
Pdgfrl
fungerer som en tumor suppressor og hemmer veksten av kolorektal kreft celler [34]. Epidemiologiske studier viser at både høy kroppsvekt og høy body mass index (BMI) var signifikant assosiert med økt tykktarmskreftrisiko. Intra-abdominal visceral fedme, høyt plasmaglukosenivåer, HbA1C, og C-peptid ble også funnet å være assosiert med økt risiko for tykktarmskreft [35] – [38]. Denne studien viste at de ovennevnte gener som er involvert i reguleringen av kreft i tykktarmen kan spille en genetisk rolle i utvikling av fedme. Det er ingen mekaniske innsikt har blitt rapportert å forklare forholdet mellom reguleringen av kreft-relaterte gener i fettvev eller muskel og cancer susceptibility. Det kan være sannsynlig at endringer i uttrykket av kreftrelaterte gener i fettvev kan følge reguleringen av samme genene i epitelvev som bryst eller tykktarm.
Gener som ble funnet å ha høyest rang ved tidlig fase og tilbake til utgangsverdien etter flere uker kan anses genetiske formidlere av akutt fase respons i metabolske prosesser knyttet til HFD-indusert fedme.
Dusp12
var en av de 58 gener som ble observert å ha avtagende vurdering under utviklingen av fedme, med en topp på to uke. Tidligere studier identifisert flere enkeltnukleotidpolymorfi i dette genet assosiert med type 2-diabetes i ulike populasjoner, inkludert kaukasiere og kinesisk [39].
Dusp12
er en glucokinase-assosierte proteiner som deltar i glykolysen i leveren og defosforylering av cytoplasmisk glukokinase i pankreatiske betaceller [40]. Derfor
Dusp12
kan spille en rolle i reguleringen av glykolyse i den tidlige fasen av fedme. Når glykolyse ble redusert, ble hel-legeme glukose også redusert, noe som indikerer en reduksjon i glukoseutnyttelsen i perifert vev som svar på HFD. Sistnevnte sannsynlige resultatene fra en nedsatt glukose transport som går forut for nedsatt insulinsignaleringen.
Def6 Hotell og
Mapk9
var en av de 145 genene som ble funnet å ha høyest rang på de mellomliggende tidspunkter på 4 eller 8 uker i løpet av utviklingen av fedme.
Def6
, en ny type aktivator for Rho GTPase, er uttrykt i myeloide celler, og forstyrrelse av Def6 uttrykk fører til defekter i toll-like receptor 4 (TLR4) signal- og medfødte immunresponser [41]. Rho GTPases har blitt vist å bli rekruttert til det cytosoliske domene av TLR og de nært beslektede interleukin 1 reseptor (IL-1R), og for å regulere produksjonen av proinflammatoriske cytokiner [42], [43].
