Inflammatory cytokines adiponectin, resistin, IL-6 and IFN-γ are associated with insulin resistance in eutrophic and obese children

Background: Obesity, a worldwide health problem, is associated with the increase of noncommunicable diseases. Excess adipose tissue above what is expected produces a cytokine imbalance decreasing adiponectin-an anti-inflammatory cytokine-and increasing those proinflammatory cytokines such as resistin, IL-6 and IFN-γ. This imbalance elicits a low-degree systemic inflammation associated with insulin resistance (IR). Therefore, the aim of this study was to determine the relationship between pro- and anti-inflammatory cytokines levels with IR in eutrophic and obese Mexican children. Methods: A cross-sectional study was conducted in 183 school-age children classified as obese and 186 children classified as eutrophic. Adiponectin, resistin, IL-6 and IFN-γ, glucose, insulin, high-density lipoprotein cholesterol and triglycerides were determined from a fasting blood sample. Height, weight, waist circumference, and systolic and diastolic blood pressures were measured. Spearman correlation and linear regression analysis were used to assess the association between cytokines and IR. Results: Anthropometric and metabolic measurements as well as adiponectin concentrations were statistically different between eutrophic and obese children (p <0.001). Adiponectin concentrations were 12.5 ± 5.0 and 10.8 ± 4.2 μg/mL (p <0.018) for obese subjects without IR and obese subjects with IR. Resistin concentrations were 11.7 ± 7.5 and 14.2 ± 7.8 ng/mL (p =0.026), respectively. Linear regression showed that the HOMA-IR decreased -0.04 units (p =0.003) by unit of change of adiponectin. Whereas the association with resistin was opposite, the HOMA-IR units increased 0.02 by unit of change in resistin (p =0.018). Conclusions: In this sample of eutrophic and obese Mexican children, adiponectin concentrations were inversely related with IR contrary to resistin, whose levels were directly related.

Influence of two hypoglycemic Cucurbitaceae (Cucurbita ficifolia Bouché and Ibervillea sonorae Greene) on ATP-sensitive potassium channels in rat aortic rings / Influencia de dos Cucurbitaceae (Cucurbita ficifolia Bouché e Ibervillea sonorae Greene) sobre los canales de potasio sensibles a ATP en anillos aórticos de rata

Cucurbita ficifolia Bouché fruit containing D-chiro-inositol and Ibervillea sonorae Greene root containing cucurbitane-type glycosides are used to control diabetes in Mexico. Although the hypoglycemic effect of both plants has been demonstrated and some active compounds proposed, their mechanisms are still unknown. The aim of this study was to determine if the incubation with both aqueous extracts avoids the inhibition of contraction induced by phenylephrine similarly to glibenclamide in rat aortic rings. The hypoglycemic aqueous extracts of C. ficifolia and I. sonorae were characterized for their content of either D-chiro inositol or cucurbitanes respectively, and then we assayed the characterized extracts in vitro on the diazoxide-induced relaxation of rat aortic rings precontracted with phenylephrine, using as positive control glibenclamide. I. sonorae extract blocked the KATP channels in a concentration-dependent manner (p < 0.05), whereas C. ficifolia extract had no effect on these channels. I. sonorae extract produces a hypoglycemic effect through a similar mechanism to sulphonylureas in this experimental model; however, hypoglycemic action of C. ficifolia extract should be explained by an independent KATP channels mechanism.

Los frutos de Cucurbita ficifolia conteniendo D-quiro-inositol y las raíces de Ibervillea sonorae conteniendo glucósidos tipo cucurbitano son empleados en el control de la diabetes en México. Aunque el efecto hipoglucémico de ambas plantas ha sido demostrado y se han propuesto algunos de sus compuestos activos, aún se desconoce su mecanismo de acción. El objetivo de este estudio fue determinar si la incubación con ambos extractos acuosos evita la inhibición de la contracción inducida por fenilefrina de manera similar a la glibenclamida en anillos aórticos de rata. Los extractos acuosos hipoglucémicos de C. ficifolia e I. sonorae fueron caracterizados en su contenido de D-quiro inositol o cucurbitanos, respectivamente y entonces fueron estudiados en un modelo in vitro en la relajación inducida por diazóxido en anillos aórticos previamente contraídos con fenilefrina, usando como control positivo glibenclamida. El extracto de Ibervillea sonorae bloqueó los canales KATP de manera dosis-dependiente (p < 0.05), mientras que Cucurbita ficifolia no tuvo efecto en esos canales. El extracto de I. sonorae produce efecto hipoglucémico a través de un mecanismo similar al de las sulfonilureas en este modelo experimental; por su parte, la acción hipoglucemiante del extracto de C. ficifolia debe ser explicado mediante un mecanismo independiente de los canales KATP.

El papel de la inmunidad innata en la obesidad / The role of innate immunity in obesity

La obesidad en México es un problema de salud preocupante por el incremento en la prevalencia en adultos y niños, y se considera un factor de riesgo para el desarrollo de resistencia a la insulina, así como de otras alteraciones metabólicas. En esta patología se ha observado un incremento en la expresión de los receptores tipo Toll (TLRs) en el adipocito, receptores con participación crucial en la respuesta inmune innata. Se propone que los TLRs están implicados en la inflamación sistémica y en el desarrollo de la resistencia a la insulina. La activación de los TLRs es mediada por ácidos grasos y su expresión está regulada por leptina, adiponectina y PPAR. El conocimiento de la función de los TLRs, tanto en la inflamación como en la diferenciación del adipocito es importante en la búsqueda de nuevos blancos terapéuticos antiinflamatorios que coadyuven en el tratamiento de la obesidad.

Obesity in Mexico is alarmingly increasing in prevalence in adults and children, and it is a risk factor for the development of insulin resistance, as well as, of other metabolic alterations. The discovery of the expression of the Toll-like receptors (TLRs) in adipocytes, suggests an important role in innate immunity. In different models of obesity, there has been observed an increase of TLRs expression in the fat tissue, therefore TLRs could be involved in systemic inflammation in this disease, and in the development of insulin resistance. TLR activation is mediated by fatty acids and their expression is regulated by leptin, adiponectin and PPARs. Knowledge of the role of TLRs in inflammation and adipocyte differentiation and their regulation, then it is important to try to develop new therapeutic anti-inflammatory targets that contribute in the treatment of obesity.

La obesidad como un proceso inflamatorio / Obesity as an inflammatory process

La obesidad es un problema muy importante a nivel mundial que ha aumentado rápidamente, alcanzando características de pandemia. En los últimos años se ha observado que los pacientes obesos presentan un estado inflamatorio crónico de bajo grado como una consecuencia del incremento en la masa del tejido adiposo, que lleva a un aumento en la producción de mediadores proinflamatorios que son conjuntamente estimulados por señales de origen exógeno y/o endógeno. El tejido adiposo contiene fibroblastos, preadipocitos, adipocitos y macrófagos; estos últimos contribuyen de manera importante al proceso inflamatorio sistémico con la producción de mediadores proinflamatorios. Así, existe una asociación íntima, altamente coordinada, entre las vías inflamatorias y las metabólicas; destaca la coincidencia en las funciones de los macrófagos y los adipocitos en la obesidad. Dilucidar los vínculos que existen entre obesidad e inflamación es de importancia capital dentro del campo de la biología molecular; esto implica el reconocimiento de las adipocinas, moléculas sintetizadas por los adipocitos, para dar lugar al descubrimiento de nuevos blancos terapéuticos relacionados con la inmunidad y el metabolismo, y de esta manera abrir la posibilidad de frenar la evolución de los procesos inflamatorios que culminan en enfermedades degenerativas.

Obesity is a major problem worldwide whose prevalence is increasing rapidly, with characteristics of a pandemic. In recent years it has become clear that obese patients present a low-grade chronic inflammation as a result of increased fat tissue and, consequently, an increased production of proinflammatory mediators by exogenous or endogenous stimuli. Fat tissue contains fibroblasts, preadipocytes, adipocytes and macrophag-es with the latter contributing to the systemic inflammatory process in the production of proinflammatory mediators. Thus, there is a highly coordinated intimate association between inflammatory and metabolic pathways, highlighting the overlap between the functions of macrophages and adipocytes in obesity. Elucidating the links between obesity and inflammation is of primordial importance within the field of molecular biology of obesity, which implies the recognition of adipokines, molecules synthesized by adipocytes, which may lead to the discovery of new therapeutic targets related to metabolism and immunity. This may open the possibility to halt the development of inflammatory processes leading to degenerative diseases.

Leptina y su relación con la obesidad y la diabetes mellitus tipo 2 / Leptin and its association with obesity and type 2 diabetes

En los últimos años, el número de pacientes con alteraciones metabólicas, tales como obesidad, diabetes mellitus tipo 2, hipertensión, etcétera, se ha incrementado. El aumento en el peso corporal, resultante de los factores genéticos, ambientales y nutricionales, tiene un papel muy importante en el desarrollo de diversas alteraciones metabólicas. En 1994 se describió al gen de la obesidad (ob) que codifica para la proteína leptina, molécula importante en la regulación del peso corporal. La ganancia en el peso normalmente correlaciona con un incremento de la proteína leptina, generándose a largo plazo un estado de resistencia a la misma. Además de esta relación con la obesidad, la leptina también se ha asociado con la diabetes mellitus tipo 2 y con la resistencia a la insulina, característica principal de esta patología. La leptina también se ha relacionado con otras enfermedades tales como cáncer, trastornos psicológicos y sexuales, entre otros. En este trabajo se analizan algunos aspectos bioquímicos y moleculares relacionados con la fisiología de la leptina; se hace énfasis en las consecuencias patológicas que causan su desregulación en la obesidad y la diabetes mellitus tipo 2.

The number of patients with metabolic disorders, obesity, type 2 diabetes and hypertension is increasing worldwide. The increase in body weight as a consequence of genetic, environmental, and nutritional factors contributes to these disorders, playing a significant role in their disease course. In 1994 the obesity gene (ob) which encodes a protein named leptin, considered an important molecule in regulation of body weight, was described Body weight gain has been generally correlated with high plasma levels of leptin, generating a state of leptin-resistance. Because of its association with obesity, leptin has also been connected with type 2 diabetes and insulin-resistance, an essential characteristic of this disease. Leptin has also been linked with other disorders such as dyslipidaemia, and cardiovascular disease (conditions that together are known as metabolic syndrome), as well as cancer, psychological deficits, sexual dysfunction, etc. We describe some important biochemical and molecular aspects associated with the physiology of leptin, emphasizing the pathological consequences associated with obesity and diabetes.

Adipocinas, tejido adiposo y su relación con células del sistema inmune / Adipocytokines, adipose tissue and its relationship with immune system cells

Adipocinas o adipocitocinas son los términos para referirse a las proteínas secretadas por el tejido adiposo. Entre ellas destacan la pro teína estimuladora de acilación (ASP), TNF-a, IL-6, la resistina, la leptina y la adiponectina, con influencia sobre la sensibilidad a la insulina, así como el angiotensinógeno y el inhibidor del activador de plasminógeno (PAI-1) que tienen efecto sobre la vascularización. Diversos estudios indican que existe relación entre los adipocitos y las células del sistema inmune, consecuencia de un mecanismo de supervivencia y adaptación metabólica bajo condiciones adversas. Ahora se sabe que las adipocinas contribuyen a la inflamación y la resistencia a la insulina que presenta el sujeto obeso. Estas adaptaciones, conjuntamente con el estrés y el confort de la vida moderna, han contribuido al deterioro del organismo y han desencadenado la inflamación originada en el tejido adiposo. El objetivo de esta revisión es analizar la información que ha llevado al descubrimiento y esclarecimiento de la fisiología del tejido adiposo en relación con la secreción de diversas proteínas y de la inflamación originada en el mismo. En este sentido, las terapias dirigidas al tratamiento de las enfermedades relacionadas con la obesidad deberán orientarse a modificar el proceso inflamatorio originado en el tejido adiposo.

A dipokines or adipocytokines are the proteins secreted by the adipose tissue. These bioactive molecules include proteins that modify insulin sensitivity (acylation stimulating protein (ASP), TNF-a, IL- 6, resistin, leptin and adiponectin), and proteins that have known effects on vascularity (angiotensinogen and the plasminogen inhibitor protein PAI-1). Several studies have found a close relationship between adipocytes and immune cells as a consequence of evolutionary mechanisms that favor metabolic adaptation and survival under adverse conditions. It is known that adipokines contribute to the inflammation and insulin resistance present in obese individuals. The aim of this review is to analyze current information related to the physiology of the adipose tissue, with a special emphasis on the secretion of adipokines and their role in inflammation. We recommend that therapies addressing the treatment of obesity related disorders should focus on modifying the inflammatory process that originates in the adipose tissue.