Hipertrofia y resistencia a la insulina en un modelo in vitro de obesidad y DMT2 inducida por alta glucosa e insulina / Hypertrophy and insulin resistance in an in vitro model of obesity and T2DM induced by high glucose and insulin

Resumen Introducción: La obesidad es considerada un factor de riesgo para desarrollar resistencia a la insulina. La expansión del tejido adiposo se ha relacionado con el aumento de la producción de citoquinas proinflamatorias que, junto a los ácidos grasos son responsables, al menos en parte, del desarrollo de la resistencia a la insulina y esta a su vez, facilita el desarrollo de diabetes mellitus tipo 2 (DMT2). Objetivo: El propósito de este estudio fue realizar y caracterizar un modelo in vitro de obesidad empleando concentraciones altas de glucosa e insulina en una línea de células adipocitarias. Métodos: Se indujo modelo de hipertrofia celular realizando un estímulo en adipocitos maduros con una concentración de glucosa (450 mg/dL) e insulina (106 pmol/L) (modelo HGHI). Tras estímulo se realizaron ensayos de viabilidad celular, diámetro celular, movilización de lípidos y marcadores de señalización de insulina. Resultados: Tras el tratamiento con HGHI, se evidencia hipertrofia adipocitaria, incremento en la acumulación de lípidos, reducción de la ruptura de éstos, alteración de la señalización de insulina y tendencia a modificación de proteínas de marcadores de estrés de retículo y estrés oxidativo. Conclusión: Estos resultados demuestran la validez del modelo in vitro que simula al menos en parte la obesidad asociada a insulino resistencia, siendo una herramienta útil para estudiar los mecanismos de susceptibilidad a obesidad y resistencia a la insulina inducida in vitro con diferentes moléculas.

Abstract Introduction: Obesity is considered a risk factor for developing insulin resistance. The increase in adipose tissue has been related to the increase in the production of pro-inflammatory cytokines, which together with fatty acids are responsible, at least in part, for the development of insulin resistance, and this in turn facilitates the development of T2 diabetes mellitus type 2 (DMT2). Objective: The purpose of this study was to perform and characterize an in vitro model of obesity using high concentrations of glucose and insulin on an adipocyte cell line. Methods: A cell hypertrophy model was induced by stimulating mature adipocytes with a concentration of glucose (450 mg/dL) and insulin (106 pmol/L) (HGHI model). The cell viability, cell diameter, lipid mobilization and insulin signalling markers were evaluated. Results: After HGHI treatment, adipocytes show hypertrophy, increase in lipid accumulation, reduction of lipid breakdown, alteration of insulin signalling, a tendency to modify proteins of reticulum stress markers and, oxidative stress. Conclusion: These results demonstrate a new in vitro model that simulates, at least in part, obesity associated with insulin resistance being a useful tool to study the mechanisms of susceptibility to obesity and insulin resistance induced in vitro by different molecules.

Effects of oleic (18: 1n-9) and palmitic (16: 0) fatty acids on the metabolic state of adipocytes / Efectos de los ácidos grasos oleico (18: 1n-9) y palmítico (16: 0) en el estado metabólico del adipocito

Abstract Background: Elevated serum-free fatty acid (FFA) levels induce insulin resistance (IR) or a protective mechanism to IR development in humans; it depends on FFA type. Objetive: This study explores the effects of oleic (OLA - unsatured) and palmitic (PAM - saturated) fatty acids on insulin action in mature adipocytes effect. Methods: Cells were incubated 18 h with or without OLA and PAM at 250 μM, and 500 μM. After the culture period, were measured: adipocyte viability, size, fatty acids mobilisation, insulin signalling proteins, and glucose uptake. Results: Adipocytes exhibited optimal viability tolerances regardless of the kinds of fatty acids used for treatment. However, adipocytes were hypertrophic after OLA and PAM stimuli. Additionally, lipogenesis (lipid synthesis), and lipolysis (lipid breakdown) were significantly increased by treatment with OLA, or PAM (500 μM) compared to control. Moreover, OLA results showed that there was no significant reduction in signalling cascades, except for a downstream proinflammatory response. Instead, PAM hypertrophic adipocytes were insulin resistant with alteration of proinflammatory and stress markers. Conclusions: Current findings suggest that PAM induces insulin resistance, mitochondrial and reticulum stress on fat cells compared to those treated with OLA that, protects adipocytes to all those alterations.

Resumen Introducción: Los niveles elevados de ácidos grasos libres (AGL) en suero inducen resistencia a insulina (RI) o un mecanismo de protección del desarrollo de RI en humanos, esto depende del tipo de AGL. Objetivo: Este estudio explora los efectos de los ácidos grasos oleico (insaturados - OLA) y palmítico (saturados - PAM) sobre la insulina en adipocitos maduros. Métodos: Las células se incubaron 18 h con o sin OLA y PAM a 250 μM y 500 μM. Después del período de cultivo, se evaluó en adipocitos: viabilidad, tamaño, movilización de ácidos grasos, proteínas de señalización de insulina y absorción de glucosa. Resultados: Los adipocitos mostraron viabilidad óptima independientemente de los tipos de ácidos grasos utilizados en el tratamiento. Los adipocitos eran hipertróficos tras estimulo con OLA y PAM. La lipogénesis (síntesis de lípidos) y la lipólisis (degradación de lípidos) aumentaron significativamente con el tratamiento con OLA o PAM (500 μM) en comparación con el control. En los resultados de OLA no se evidenció una reducción significativa en las cascadas de señalización de insulina, a excepción de una respuesta proinflamatoria posterior. En cambio, los adipocitos hipertróficos tratados con PAM presentaron resistencia a la insulina y alteración de los marcadores proinflamatorios y de estrés. Conclusiones: Nuestros hallazgos sugieren que PAM induce resistencia a la insulina, estrés mitocondrial y del retículo en las células grasas en comparación con aquellos tratados con OLA, AGL que, en cambio, protegen a los adipocitos de todas esas alteraciones.

Cambios en el perfil proteómico de preadipocitos con diferentes condiciones metabólicas / Changes in the proteomic pro/ile of preadipocytes with different metabolic status

Resumen Introducción y objetivos: El tejido adiposo subcutáneo se considera un depósito con un papel protector desde un punto de vista metabólico. El exceso de tejido adiposo desencadena en obesidad, la cual, está acompañada típicamente por resistencia a insulina, dislipidemia, e hipertensión arterial. No obstante, se conoce que existe un subgrupo de obesos que parecen estar protegidos de dichas complicaciones. Estos individuos son definidos como obesos sanos metabólicamente. A pesar de los avances en el conocimiento de las alteraciones que suceden en el tejido adiposo en obesidad, aún se desconocen los mecanismos que subyacen en el desarrollo de resistencia a insulina. Por lo tanto, en este trabajo, se estudió la asociación entre obesidad y desarrollo de enfermedad metabólica identificando factores y procesos que determinan la transición desde el fenotipo obeso sano y no sano, empleando preadipocitos provenientes de tejido adiposo subcutáneo. Metodología: Se emplearon datos de un estudio de proteómica comparada de preadipocitos de tejido subcutáneo obtenidos de pacientes obesos normoglucémicos no resistentes a insulina y de pacientes obesos con diabetes mellitus de tipo 2. El estudio proteómico, se llevó a cabo utilizando la técnica de iTRAQ combinada con LC-MSMS. Resultados y conclusiones: Las diferencias entre preadipocitos de tejido adiposo subcutáneo en sujetos normoglucémicos y con diabetes, afectan sobre todo a proteínas citosólicas y, en particular, a proteínas relacionadas con procesos metabólicos mientras que, las membranales no cambian entre fenotipos obesos. En el estudio se identificaron importantes diferencias en el perfil proteómico de los preadipocitos de tejido adiposo subcutáneo en obesidad, tanto en sujetos normoglucémicos como diabéticos, apoyando la importancia de estas células en el mantenimiento de la identidad del depósito graso. También se encontró que, la transición desde el fenotipo obeso sano hacia el no sano conlleva un mayor desarrollo de estrés oxidativo e inflamación en las células precursoras adipocitarias.

Abstract Introduction and objectives: The subcutaneous adipose tissue is considered as a depot with a protective role from a metabolic point of view. An excess of adipose tissue is triggered in obesity, which is accompanied by insulin resistance, dyslipidemia and arterial hypertension. However, it is known that, there is a subgroup of obese people who seem to be protected from obese complications. These individuals are defined as metabolically healthy obese. Despite the advances in the knowledge of the alterations that occur in adipose tissue during obesity, the mechanisms underlying the development of insulin resistance are still unknown. Therefore, in this work, we studied the association between obesity and the development of metabolic disease, we identified factors and processes that determined the transition of healthy and unhealthy obesity phenotype, using preadipocytes from subcutaneous adipose tissue. Methods: Data obtained from a comparative proteomics study of subcutaneous adipose tissue preadipocytes from normoglycemic obese patients-not resistant to insulin and from obese patients with type 2 diabetes mellitus were used. The proteomic study was carried out using the iTRAQ combined with LC -MSMS. Results and conclusions: The differences between pre-adipocytes of subcutaneous adipose tissue in normoglycemic subjects and with diabetes affect mainly cytosolic proteins and, in particular, proteins related to metabolic processes while, membrane proteins do not change between obese phenotypes. In this study, we identified significant differences in the proteomic profile of preadipocytes from subcutaneous adipose tissue in obesity in both, normoglycemic and diabetic subjects, supporting the importance of these cells in the maintenance of the fat depot identity. We also found that, the transition from unhealthy to healthy phenotype in obesity, leads to further development of oxidative stress and inflammation in adipocyte precursor cells.