Branched-chain amino acid metabolism and estrogen modification during adipogenesis - Kettunen, Emilia (2017)
Lihavuus yhdistetään metabolisiin sairauksiin kuten tyypin 2 diabetekseen, sekä useiden molekyylien ja hormonien muuttuneisiin pitoisuuksiin verenkierrossa. Lihavilla henkilöillä muun muassa haaraketjuisten aminohappojen (BCAA) määrä verenkierrossa on kohonnut. Rasvakudos osallistuu BCAA:n metaboliaan ja systeemisten tasojen säätelyyn, ja muutokset rasvakudoksen toiminnassa ovat yhteydessä havaittuihin, lihavuuteen liitettyihin komplikaatioihin. Ravintoaineiden jatkuva liikasaanti lisää rasvasolujen kehittymistä. Rasvasolut erilaistuvat esiasteistaan adipogeneesin aikana, jolloin solujen BCAA:n käyttö lisääntyy. Estrogeenin on toisaalta havaittu estävän adipogeneesia, rasvakudoksen kasvua ja vähentävän metabolisten sairauksien todennäköisyyttä. Aikaisemmin BCAA-metaboliaa ja estrogeenin vaikutuksia on tutkittu pääasiassa ihmisen rasvakudoksesta eristetyillä rasvasoluilla sekä in vitro ja in vivo eläinmalleilla. Tässä gradussa adipogeneesia ja sen aikaisia muutoksia BCAA-metaboliaan osallistuvien geenien ilmentymisessä tutkittiin ihmisen Simpson-Golabi-Behmel Syndrome (SGBS) rasvasoluilla. Lisäksi haluttiin selvittää estrogeenin vaikutukset adipogeneesiin ja kyseisten geenien ilmentymiseen. Rasvasolujen erilaistumista seurattiin 14 päivän ajan viidessä eri aikapisteessä, 0., 4., 7., 10. ja 14. päivänä. Adipogeneesia ja BCAA-metaboliaan osallistuvien geenien ilmentymistä tutkittiin transkriptiotasolla kvantitatiivisen PCR:n avulla, ja erilaistumisen aikaista lipidien kerääntymistä soluihin seurattiin Oil Red O -värjäyksen avulla. Estrogeenin vaikutuksia tutkittiin altistamalla solut 24 tunnin ajan kolmelle eri estradioli (E2) -pitoisuudelle sekä kontrollikäsittelylle ilman E2:a ennen jokaista aikapistettä, lukuun ottamatta 0. päivää. Tutkittujen geenien ilmentyminen muuttui adipogeneesin aikana, ja useat BCAA-metaboliaan osallistuvat geenit ilmenivät voimakkaasti 4. päivänä. Adipogeneesin säätelyyn osallistuvan pparg-geenin ja isoleusiinin metaboliaan osallistuvan hadhb:n ilmentymisen voimistuminen 0. ja 4. päivän välillä oli tilastollisesti merkitsevää. Adipogeneesia säätelevien tekijöiden tuotanto ja BCAA-metabolia täten aktivoituvat rasvasolujen erilaistumisen alkuvaiheessa. E2-käsittelyt eivät vaikuttaneet merkittävästi lipidien kerääntymiseen soluihin. 1 nM E2 toisaalta laski adipogeneesin säätelyyn osallistuvan medag:n ilmenemistä 14. päivänä merkitsevästi, mutta E2 ei muuten vaikuttanut merkitsevästi adipogeneesia säätelevien geenien tai estrogeenireseptoreja koodaavien geenien ilmentymiseen. BCAA-metaboliassa, 100 nM E2 voimisti bcat1:n ilmentymistä 4. päivänä, kun taas 14. päivänä 1 nM E2 lisäsi bcat1:n ilmentymistä ja laski hmgcr:n ilmentymistä verrattuna 100 nM E2 -käsittelyyn. Tulosten perusteella voidaan olettaa, että E2 voi säädellä BCAA-metaboliaa geenitasolla vaikuttamalla bcat1:n ilmentymiseen adipogeneesin alku- ja loppuvaiheessa, ja hmgcr:n ilmentymiseen adipogeneesin loppuvaiheessa. Rasvasolut tulivat herkemmiksi E2:lle erilaistumisen myötä. Erilaistumisen alkuvaiheessa suuret E2 pitoisuudet ja loppuvaiheessa pienemmät pitoisuudet voivat aiheuttaa merkitseviä muutoksia geenien ilmentymisessä. Pienen otoskoon ja mahdollisten menetelmällisten virheiden takia työn tuloksia tulee kuitenkin tarkastella ja tulkita kriittisesti. Lisätutkimuksia kaivataan selvittämään, voiko E2 säädellä BCAA-metaboliaa estrogeenireseptorien ei-genomisen säätelyn kautta ja proteiinitasolla. Kaiken kaikkiaan tämä työ antaa uutta tietoa BCAA-metaboliaan osallistuvien geenien ilmentymisestä E2-altistuksessa sekä adipogeneesiin osallistuvan medag:n ilmentymisestä ihmisen SGBS rasvasoluissa niiden erilaistumisen aikana.