mgr Agnieszka Mikłosz tytuł pracy: Rola ceramidów w rozwoju
advertisement
mgr Agnieszka Mikłosz tytuł pracy: Rola ceramidów w rozwoju insulinooporności indukowanej kwasem palmitynowym w komórkach mięśni szkieletowych STRESZCZENIE Zjawisko insulinooporności bardzo często współtowarzyszy chorobom metabolicznym takim jak cukrzyca typu 2 i/lub otyłość. Należy podkreślić, że dominujące znaczenie w rozwoju insulinooporności ma zwiększony dokomórkowy transport długołańcuchowych kwasów tłuszczowych (LCFA) przekraczający zdolności ich oksydacji w mitochondriach. Powstały nadmiar lipidów wewnątrzkomórkowych przyczynia się do ich akumulacji, głównie we frakcji triacylogliceroli (TAG), diacylogliceroli (DAG) i ceramidów (CER). Wyniki badań ostatnich lat wykazują, że frakcja CER istotnie przyczynia się do zmniejszenia wrażliwości miocytów na insulinę, indukując w nich insulinooporność. Wydaje się więc, że farmakologiczne hamowanie aktywności kluczowych enzymów szlaku sfingolipidowego może korzystnie wpływać na gospodarkę węglowodanową miocytów. Dlatego też, w pierwszej pracy wchodzącej w skład rozprawy doktorskiej, oceniono efekt hamowania in vitro aktywności palmitylotransferazy serylowej (SPT) oraz kinazy sfingozyny 1 (SphK1) w rozwoju insulinooporności indukowanej kwasem palmitynowym w komórkach mięśni szkieletowych. Dodatkowo, w drugiej z prezentowanych prac, oceniono wpływ hamowania syntezy ceramidów de novo na aktywność sfingomielinowego szlaku transmisji sygnałów oraz na metabolizm lipidów w insulinoopornych mięśniach szkieletowych szczurów z otyłością. Badania przeprowadzone zostały w systemie hodowli komórkowych zróżnicowanych miocytów szczurzych (L6 myotubes). Komórki mięśniowe inkubowano, w dwóch różnych przedziałach czasowych (2 h i 18 h), ze specyficznymi inhibitorami tj. myriocinem (inhibitor SPT) oraz SKI II (inhibitor SphK1). Metodą Western Blott oceniono ekspresję białek insulinowego szlaku przekaźnictwa sygnału. Natomiast zawartość różnych frakcji sfingolipidów oznaczono metodą wysokosprawnej chromatografii cieczowej. W drugim z omawianych modeli, in vivo, badania przeprowadzono na szczurach, samcach rasy Wistar. U insulinoopornych szczurów z otyłością zahamowano aktywność SPT przy użyciu specyficznego inhibitora, myriocinu. Materiał do badań stanowiło osocze, w którym oznaczono stężenie glukozy, insuliny, FFA oraz różne rodzaje mięśni szkieletowych (mięsień płaszczkowaty oraz część biała i czerwona mięśnia brzuchatego łydki), w których oznaczono zawartość FFA i TAG. Metodą wysokosprawnej chromatografii cieczowej określono zawartość sfingolipidów. Dodatkowo w badanych mięśniach oznaczono aktywność sfingomielinowego szlaku transmisji sygnałów. sfingomielinaz i ceramidaz, enzymów Z przeprowadzonych badań wynika, iż już krótkotrwała (2h) inhibicja SPT całkowicie odwraca hamujący wpływ palmitynianu na insulinozależny wychwyt glukozy. W miocytach, zarówno krótko- jak i długotrwałe zahamowanie aktywności SPT skutkowało, istotnym statystycznie, spadkiem akumulacji ceramidu oraz jego metabolitów tj. SFO i S1P. Z kolei, zablokowanie aktywności SphK1 doprowadziło do zmniejszenia stymulowanej insuliną fosforylacji kinazy PKB i GSK3β, wzrostu zawartości sfingozyny, co w dalszej konsekwencji zintensyfikowało indukowaną palmitynianem insulinooporność komórek mięśni szkieletowych. W kolejnej pracy badania przeprowadzono w modelu in vivo z zastosowaniem zwierząt karmionych dietą bogatotłuszczową (HFD), którym dodatkowo podawano myriocin. Inhibitor ten spowodował istotną redukcję masy ciała, obniżenie stężenia glukozy i insuliny w osoczu oraz zmniejszenie insulinooporności w grupie zwierząt karmionych dietą bogatotłuszczową. Ponadto, hamowanie syntezy ceramidu de novo skutkowało spadkiem poziomu CER, SFA oraz SFO we wszystkich badanych typach mięśni szczurów karmionych dietą bogatotłuszczową. Dodatkowo, myriocin spowodował znaczny spadek zawartości lipidów wewnątrzmięśniowych we frakcji FFA i TAG w mięśniu płaszczkowatym oraz w części czerwonej mięśnia brzuchatego łydki zwierząt z otyłością. Na podstawie przeprowadzonych badań można stwierdzić, że hamowanie syntezy ceramidu de novo obniża stężenie CER i jego pochodnych, a także zwiększa wrażliwość tkanki mięśniowej na działanie insuliny, zarówno w modelu badań in vitro jak również in vivo. Wobec czego, powyższe badania wskazują, iż regulacja aktywności kluczowych enzymów szlaku sfingolipidowego stwarza możliwość przeciwdziałania zjawisku nasilania się insulinooporności oraz hamuje progresję cukrzycy typu 2 i otyłości.
