Regulation of adiposity by mTORC1 / Controle da adiposidade por mTORC1

ABSTRACT Obesity is characterized by an excessive increase in the adipose tissue mass, and is associated with higher incidence of several chronic metabolic diseases, such as type 2 diabetes. Therefore, its increasing prevalence is a public health concern, and it is important to better understand its etiology to develop new therapeutic strategies. Evidence accumulated over the years indicates that obesity is associated with a marked activation in adipose tissue of the mechanistic target of rapamycin complex 1 (mTORC1), a signaling pathway that controls lipid metabolism, and adipocyte formation and maintenance. Curiously, mTORC1 is also involved in the control of nonshivering thermogenesis and recruitment as well as browning of white adipose tissue. In this review, we explored mTORC1 functions in adipocytes and presented evidence, suggesting that mTORC1 may either increase or reduce adiposity, depending on the conditions and activation levels.

RESUMO A obesidade é caracterizada pelo aumento excessivo da massa de tecido adiposo, estando associada à maior incidência de diversas doenças metabólicas crônicas, como diabetes tipo 2. Sua crescente prevalência é uma questão de saúde pública, e faz-se importante compreender melhor sua etiologia, para desenvolver novas estratégias terapêuticas. As evidências acumuladas por muitos anos indicam que a obesidade está associada à significativa ativação no tecido adiposo do complexo 1 da proteína alvo mecanístico da rapamicina (mTORC1), uma via de sinalização que regula o metabolismo de lipídeos, bem como a formação e manutenção de adipócitos. Curiosamente, mTORC1 também está envolvido no controle da termogênese, independente do tremor muscular, e no recrutamento e browning de tecido adiposo branco. Nesta revisão, exploramos as diferentes funções do mTORC1 em adipócitos e apresentamos evidências que sugerem que o mTORC1 pode aumentar ou reduzir a adiposidade, dependendo das condições e de seu nível de ativação.

Physical training prevents body weight gain but does not modify adipose tissue gene expression

The relationship of body weight (BW) with white adipose tissue (WAT) mass and WAT gene expression pattern was investigated in mice submitted to physical training (PT). Adult male C57BL/6 mice were submitted to two 1.5-h daily swimming sessions (T, N = 18), 5 days/week for 4 weeks or maintained sedentary (S, N = 15). Citrate synthase activity increased significantly in the T group (P < 0.05). S mice had a substantial weight gain compared to T mice (4.06 ± 0.43 vs 0.38 ± 0.28 g, P < 0.01). WAT mass, adipocyte size, and the weights of gastrocnemius and soleus muscles, lung, kidney, and adrenal gland were not different. Liver and heart were larger and the spleen was smaller in T compared to S mice (P < 0.05). Food intake was higher in T than S mice (4.7 ± 0.2 vs 4.0 ± 0.3 g/animal, P < 0.05) but oxygen consumption at rest did not differ between groups. T animals showed higher serum leptin concentration compared to S animals (6.37 ± 0.5 vs 3.11 ± 0.12 ng/mL). WAT gene expression pattern obtained by transcription factor adipocyte determination and differentiation-dependent factor 1, fatty acid synthase, malic enzyme, hormone-sensitive lipase, adipocyte lipid binding protein, leptin, and adiponectin did not differ significantly between groups. Collectively, our results showed that PT prevents BW gain and maintains WAT mass due to an increase in food intake and unchanged resting metabolic rate. These responses are closely related to unchanged WAT gene expression patterns.

Potencial envolvimento da adiponectina e seus receptores na modulação da esteroidogênese em corpo lúteo de cadelas ao longo do diestro / Potential involvement of adinopectin and its receptors in the modulation of steroidogenesis in corpus luteum of bitches during diestrus

No ciclo estral de cadelas a fase luteínica, denominada diestro, compreende um período que varia de 60 a 100 dias em animais não-prenhes, caracterizado pela elevação plasmática de progesterona nos primeiros 20 dias pós ovulação (p.o). A adiponectina é a mais abundante proteína secretada pelo tecido adiposo, porém sua concentração plasmática diminui significativamente em alterações metabólicas como resistência insulínica e Diabetes mellitus tipo2, alterações descritas como relacionadas em algumas cadelas com o período de diestro. O objetivo do estudo foi determinar a expressão e imunolocalização do sistema adiponectina (adiponectina e seus receptores, adipoR1 e adipoR2) no corpo lúteo de cadelas ao longo do diestro, correlacionando-o ao perfil hormonal de 17β-estradiol e progesterona, assim como à expressão de um dos genes alvo do sistema, o PPAR-γ. Para realização do estudo foram coletados corpos lúteos de 28 cadelas durante ovariosalpingohisterectomia de eleição nos dias 10, 20, 30, 40, 50, 60 e 70 pós ovulação (o dia zero da ovulação foi considerado aquele no qual a concentração plasmática de progesterona atingiu 5ng/mL). Os corpos lúteos foram avaliados por imunohistoquímica para adiponectina e seus receptores e a expressão do RNAm do PPAR-γ por PCR em tempo real. A análise estatística da avaliação gênica foi realizada com o teste ANOVA, seguido por comparação múltipla Newman-Keuls. O sinal da adiponectina apresentou-se mais intenso até os primeiros 20 dias p.o, momento de regência da progesterona; houve queda gradativa após este período, coincidindo com a ascensão do 17β-estradiol, cujo pico foi notado próximo do dia 40 p.o. A queda marcante da adiponectina ocorreu após 50 dias p.o. O sinal do adipoR1 mostrou-se bem evidente até os 40 dias p.o e o do adipoR2 até os 50 dias p. o, decaindo posteriormente. Foi observada maior expressão do gene PPAR-γ aos 10, 30 e 70 dias p.o. Estes resultados mostram que a expressão protéica da adiponectina e de seus receptores se altera ao longo do diestro e que estas alterações podem estar relacionados às alterações hormonais e expressão do PPAR- γ, participando do mecanismo fisiológico de desenvolvimento, manutenção, atividade e regressão luteínica em cadelas.

In the estrous cycle of bitches, the luteal phase or diestrus includes a period ranging from 60 to 100 days in non-pregnant animals, characterized by elevated serum progesterone during the first 20 days post-ovulation (p.o). Adiponectin is the most abundant protein secreted by adipose tissue, but plasma concentration decreases significantly in metabolic disorders like insulin resistance and diabetes mellitus type 2, described as related changes in some bitches in diestrus. The aim of this study was to determine the expression and immunolocalization of the adiponectin system (adiponectin, and adipoR1 adipoR2) in the corpus luteum during diestrus, and correlate it to hormonal profile of 17β-estradiol and progesterone, as well as the expression of a gene target of the system, the PPAR-γ. For the study, corpora lutea were collected from 28 dogs during ovariosalpingohysterectomy on days 10, 20, 30, 40, 50, 60 and 70 post ovulation (day zero of ovulation was considered the day when the plasma progesterone concentration reached 5ng/mL). The corpora lutea were evaluated by immunohistochemistry for adiponectin, adipoR1 and adipoR2 and mRNA expression of PPAR-γ by real-time PCR. Statistical analysis of gene expression was performed with ANOVA followed by Newman-Keuls multiple comparisons. Adiponectin positive signal was stronger during the first 20 days p.o, time of the regency of progesterone; there was a gradual adiponectin and progesterone decline after this period, coinciding with the rise of 17β-estradiol, whose peak was near the 40 days p.o. The markedly adiponectin decrease occurred after 50 days p.o. The signal of adipoR1 was markedly evident at 40 days p.o and that of adipoR2 up to 50 days p.o, declining afterwards. We observed higher expression of PPAR-γ gene at 10, 30 and 70 days p.o. These results show that adiponectin and its receptors protein expression is altered during the diestrus and that these changes may be related to hormonal changes and expression of PPAR-γ, participating in the physiological mechanism of development, maintenance, activity and luteal regression in bitches.

The effect of thyroid hormones on the white adipose tissue gene expression of PAI-1 and its serum concentration

Metabolic syndrome is associated with an increased risk of developing cardiovascular diseases and Plasminogen activator inhibitor 1 (PAI-1) overexpression may play a significant role in this process. A positive correlation between adipose tissue gene expression of PAI-1 and its serum concentration has been reported. Furthermore, high serum levels of thyroid hormones (T3 and T4) and PAI-1 have been observed in obese children. The present study evaluates the impact of thyroid hormone treatment on white adipose tissue PAI-1 gene expression and its serum concentration. Male Wistar rats (60 days old) were treated for three weeks with T4 (50 µg/day, Hyper) or with saline (control). Additionally, 3T3-L1 adipocytes were treated for 24 h with T4 (100 nM) or T3 (100 nM). PAI-1 gene expression was determined by real-time PCR, while the serum concentration of PAI-1 was measured by ELISA using a commercial kit (Innovative Research, USA). Both the serum concentration of PAI-1 and mRNA levels were similar between groups in retroperitoneal and epididymal white adipose tissue. Using 3T3-L1 adipocytes, in vitro treatment with T4 and T3 increased the gene expression of PAI-1, suggesting non-genomic and genomic effects, respectively. These results demonstrate that thyroid hormones have different effects in vitro and in vivo on PAI-1 gene expression in adipocytes.

Metabolism and secretory function of white adipose tissue: effect of dietary fat

Approximately 40 percent of the total energy consumed by western populations is represented by lipids, most of them being ingested as triacylglycerols and phospholipids. The focus of this review is to analyze the effect of the type of dietary fat on white adipose tissue metabolism and secretory function, particularly on haptoglobin, TNF-α, plasminogen activator inhibitor-1 and adiponectin secretion. Previous studies have demonstrated that the duration of the exposure to the high-fat feeding, amount of fatty acid present in the diet and the type of fatty acid may or may not have a significant effect on adipose tissue metabolism. However, the long-term or short-term high fat diets, especially rich in saturated fatty acids, probably by activation of toll-like receptors, stimulated the expression of proinflammatory adipokines and inhibited adiponectin expression. Further studies are needed to investigate the cellular mechanisms by which dietary fatty acids affect white adipose tissue metabolism and secretory functions.

Aproximadamente 40 por cento do total de energia consumida pela população ocidental é representada pelos lipídios, a maioria dela sendo ingerida na forma de triglicerídeos e fosfolipídios. O foco desta revisão foi analisar o efeito dos tipos de gordura da dieta sobre o metabolismo e função secretora do tecido adiposo branco, principalmente, sobre a secreção de haptoglobina, TNF-α, inibidor do ativador de plasminogênio-1 e adiponectina. Estudos prévios demonstraram que durante a exposição de dietas hiperlipídicas, a quantidade e o tipo de ácidos graxos presentes na dieta podem ou não ter um efeito significante sobre o metabolismo do tecido adiposo. Entretanto, o tratamento a curto ou longo prazo com dieta hiperlipídica, especialmente rica em ácidos graxos saturados, provavelmente por ativar receptores toll-like, estimula a expressão de adipocinas pró-inflamatórias e inibe a expressão de adiponectina. Estudos adicionais são necessários para investigar os mecanismos celulares pelos quais os ácidos graxos da dieta afetam a função secretória e metabólica do tecido adiposo branco.

O tecido adiposo como órgão endócrino: da teoria à prática: [revisão] / Adipose tissue as an endocrine organ: from theory to practice: [review]

OBJETIVOS Mostrar os avanços na pesquisa sobre o papel fisiológico do tecido adiposo branco, ressaltando o seu papel endócrino em processos inflamatórios, no comportamento alimentar, na sensibilização à insulina e na modulação do processo de aterogênese. Abordar o potencial papel do tecido adiposo como fonte de células-tronco para regeneração de tecidos, com especial ênfase para a adipogênese e suas conseqüências para a geração de obesidade. FONTES DE DADOS: Informações importantes constantes da literatura científica foram compiladas de modo a que esta leitura contenha uma síntese esclarecedora dos aspectos mencionados acima. SÍNTESE DOS DADOS:O tecido adiposo possui, além das suas funções clássicas como principal estoque de energia metabólica, suprindo as necessidades energéticas em períodos de carência mediante a lipólise, a capacidade de sintetizar e secretar vários hormônios, as adipocinas. Estas agem em diversos processos, como o controle da ingestão alimentar (leptina) e o controle da sensibilidade à insulina e de processos inflamatórios (TNF-alfa, IL-6, resistina, visfatina, adiponectina). Além disso, como o tecido adiposo contém também células indiferenciadas, tem a habilidade de gerar novos adipócitos, regenerando o próprio tecido (adipogênese), bem como originar outras células (mioblastos, condroblastos, osteoblastos), fato este que tem grande potencial terapêutico em futuro não muito distante. CONCLUSÃO: Amplia-se o leque de possibilidades funcionais do tecido adiposo. A compreensão dessas potencialidades pode fazer deste tecido o grande aliado no combate de moléstias que atualmente vêm assumindo proporções epidêmicas (obesidade, diabetes melito, hipertensão arterial e arteriosclerose), nas quais o tecido adiposo ainda é tido como um grande vilão.

OBJECTIVES: To describe the advances in research into the physiological role of white adipose tissue, with emphasis on its endocrinal role in inflammatory processes, feeding behavior, insulin sensitization and modulation of the atherogenetic process. To deal with the potential role of adipose tissue as a source of stem cells for regeneration of tissues, with special emphasis on adipogenesis and its consequences for development of obesity. SOURCES: Important information was compiled from the scientific literature in order that this analysis contains an explanatory synthesis of the aspects mentioned above. SUMMARY OF THE FINDINGS In addition to its classical functions as primary metabolic energy store, meeting energy requirements during periods of deprivation by means of lypolisis, adipose tissue also has the capacity to synthesize and secrete a variety of hormones - the adipokines. These are active in a range of processes, such as control of nutritional intake (leptin) and control of sensitivity to insulin and inflammatory processes (TNF-alpha, IL-6, resistin, visfatin, adiponectin). Furthermore, since adipose tissue also contains undifferentiated cells, it has the ability to generate new adipocytes, regenerating its own tissue (adipogenesis), and also the ability to give rise to other cells (myoblasts, chondroblasts, osteoblasts), which has great therapeutic potential in the not-too-distant future. CONCLUSIONS: The range of functional possibilities of adipose tissue has widened. An understanding of these potentials could make this tissue a great ally in the fight against conditions that are currently assuming epidemic proportions (obesity, diabetes mellitus, arterial hypertension and arteriosclerosis) and in which adipose tissue is still seen as the enemy.