Adipose tissue has a key role in the development of metabolic syndrome (MS), which includes obesity, type 2 diabetes, dyslipidaemia, hypertension and other disorders. Systemic insulin resistance represents a major factor contributing to the development of MS in obesity. The resistance is precipitated by impaired adipose tissue glucose and lipid metabolism, linked to a low-grade inflammation of adipose tissue and secretion of pro-inflammatory adipokines. Development of MS could be delayed by lifestyle modifications, while both dietary and pharmacological interventions are required for the successful therapy of MS. The n-3 long-chain (LC) PUFA, EPA and DHA, which are abundant in marine fish, act as hypolipidaemic factors, reduce cardiac events and decrease the progression of atherosclerosis. Thus, n-3 LC PUFA represent healthy constituents of diets for patients with MS. In rodents n-3 LC PUFA prevent the development of obesity and impaired glucose tolerance. The effects of n-3 LC PUFA are mediated transcriptionally by AMP-activated protein kinase and by other mechanisms. n-3 LC PUFA activate a metabolic switch toward lipid catabolism and suppression of lipogenesis, i.e. in the liver, adipose tissue and small intestine. This metabolic switch improves dyslipidaemia and reduces ectopic deposition of lipids, resulting in improved insulin signalling. Despite a relatively low accumulation of n-3 LC PUFA in adipose tissue lipids, adipose tissue is specifically linked to the beneficial effects of n-3 LC PUFA, as indicated by (1) the prevention of adipose tissue hyperplasia and hypertrophy, (2) the induction of mitochondrial biogenesis in adipocytes, (3) the induction of adiponectin and (4) the amelioration of adipose tissue inflammation by n-3 LC PUFA.
- MeSH
- adiponektin metabolismus MeSH
- dietní tuky farmakologie terapeutické užití MeSH
- inzulinová rezistence MeSH
- krysa rodu rattus MeSH
- kyseliny mastné omega-3 farmakologie terapeutické užití MeSH
- lidé MeSH
- metabolický syndrom metabolismus prevence a kontrola MeSH
- metabolismus lipidů MeSH
- mitochondrie metabolismus MeSH
- myši MeSH
- signální transdukce MeSH
- tuková tkáň metabolismus MeSH
- zánět dietoterapie MeSH
- zvířata MeSH
- Check Tag
- krysa rodu rattus MeSH
- lidé MeSH
- myši MeSH
- zvířata MeSH
- Publikační typ
- práce podpořená grantem MeSH
- přehledy MeSH
The obesogenic effect of a high-fat (HF) diet is counterbalanced by stimulation of energy expenditure and lipid oxidation in response to a meal. The aim of this study was to reveal whether muscle nonshivering thermogenesis could be stimulated by a HF diet, especially in obesity-resistant A/J compared with obesity-prone C57BL/6J (B/6J) mice. Experiments were performed on male mice born and maintained at 30 degrees C. Four-week-old mice were randomly weaned onto a low-fat (LF) or HF diet for 2 wk. In the A/J LF mice, cold exposure (4 degrees C) resulted in hypothermia, whereas the A/J HF, B/6J LF, and B/6J HF mice were cold tolerant. Cold sensitivity of the A/J LF mice was associated with a relatively low whole body energy expenditure under resting conditions, which was normalized by the HF diet. In both strains, the HF diet induced uncoupling protein-1-mediated thermogenesis, with a stronger induction in A/J mice. Only in A/J mice: 1) the HF diet augmented activation of whole body lipid oxidation by cold; and 2) at 30 degrees C, oxygen consumption, total content, and phosphorylation of AMP-activated protein kinase (AMPK), and AICAR-stimulated palmitate oxidation in soleus muscle was increased by the HF diet in parallel with significantly increased leptinemia. Gene expression data in soleus muscle of the A/J HF mice indicated a shift from carbohydrate to fatty acid oxidation. Our results suggest a role for muscle nonshivering thermogenesis and lipid oxidation in the obesity-resistant phenotype of A/J mice and indicate that a HF diet could induce thermogenesis in oxidative muscle, possibly via the leptin-AMPK axis.
- MeSH
- aminoimidazolkarboxamid analogy a deriváty metabolismus MeSH
- bazální metabolismus MeSH
- dietní tuky aplikace a dávkování metabolismus MeSH
- financování organizované MeSH
- kosterní svaly fyziologie metabolismus MeSH
- kyseliny mastné neesterifikované krev MeSH
- multienzymové komplexy metabolismus MeSH
- myši inbrední C57BL MeSH
- myši MeSH
- náhodné rozdělení MeSH
- nepřímá kalorimetrie MeSH
- novorozená zvířata MeSH
- obezita etiologie metabolismus MeSH
- protein-serin-threoninkinasy metabolismus MeSH
- proteinkinasy aktivované AMP MeSH
- ribonukleotidy metabolismus MeSH
- spotřeba kyslíku fyziologie MeSH
- tělesná hmotnost fyziologie MeSH
- tělesná teplota fyziologie MeSH
- termogeneze fyziologie MeSH
- triglyceridy krev MeSH
- zvířata MeSH
- Check Tag
- mužské pohlaví MeSH
- myši MeSH
- zvířata MeSH
AIMS/HYPOTHESIS: Intake of n-3 polyunsaturated fatty acids reduces adipose tissue mass, preferentially in the abdomen. The more pronounced effect of marine-derived eicosapentaenoic (EPA) and docosahexaenoic (DHA) acids on adiposity, compared with their precursor alpha-linolenic acid, may be mediated by changes in gene expression and metabolism in white fat. METHODS: The effects of EPA/DHA concentrate (6% EPA, 51% DHA) admixed to form two types of high-fat diet were studied in C57BL/6J mice. Oligonucleotide microarrays, cDNA PCR subtraction and quantitative real-time RT-PCR were used to characterise gene expression. Mitochondrial proteins were quantified using immunoblots. Fatty acid oxidation and synthesis were measured in adipose tissue fragments. RESULTS: Expression screens revealed upregulation of genes for mitochondrial proteins, predominantly in epididymal fat when EPA/DHA concentrate was admixed to a semisynthetic high-fat diet rich in alpha-linolenic acid. This was associated with a three-fold stimulation of the expression of genes encoding regulatory factors for mitochondrial biogenesis and oxidative metabolism (peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1 alpha [Ppargc1a, also known as Pgc1alpha] and nuclear respiratory factor-1 [Nrf1] respectively). Expression of genes for carnitine palmitoyltransferase 1A and fatty acid oxidation was increased in epididymal but not subcutaneous fat. In the former depot, lipogenesis was depressed. Similar changes in adipose gene expression were detected after replacement of as little as 15% of lipids in the composite high-fat diet with EPA/DHA concentrate, while the development of obesity was reduced. The expression of Ppargc1a and Nrf1 was also stimulated by n-3 polyunsaturated fatty acids in 3T3-L1 cells. CONCLUSIONS/INTERPRETATION: The anti-adipogenic effect of EPA/DHA may involve a metabolic switch in adipocytes that includes enhancement of beta-oxidation and upregulation of mitochondrial biogenesis.
- MeSH
- epididymis metabolismus účinky léků MeSH
- faktor 1 související s NF-E2 genetika účinky léků MeSH
- karnitin-O-palmitoyltransferasa genetika účinky léků MeSH
- kultivované buňky MeSH
- kyselina alfa-linolenová farmakologie MeSH
- kyselina eikosapentaenová farmakologie MeSH
- kyseliny dokosahexaenové farmakologie MeSH
- lipogeneze účinky záření MeSH
- mitochondriální proteiny metabolismus účinky léků MeSH
- mitochondrie metabolismus účinky léků MeSH
- myši inbrední C57BL MeSH
- myši MeSH
- nenasycené mastné kyseliny farmakologie izolace a purifikace metabolismus MeSH
- obezita prevence a kontrola MeSH
- oxidace-redukce MeSH
- podkožní tuk metabolismus účinky léků MeSH
- regulace genové exprese účinky záření MeSH
- rybí oleje chemie MeSH
- trans-aktivátory genetika účinky léků MeSH
- tuková tkáň metabolismus účinky léků MeSH
- tukové buňky metabolismus účinky léků MeSH
- zvířata MeSH
- Check Tag
- mužské pohlaví MeSH
- myši MeSH
- zvířata MeSH
- Publikační typ
- srovnávací studie MeSH
- Publikační typ
- abstrakt z konference MeSH
- MeSH
- finanční podpora výzkumu jako téma MeSH
- krysa rodu rattus MeSH
- mitochondriální ADP/ATP-translokasy metabolismus MeSH
- mitochondrie fyziologie metabolismus MeSH
- receptory cytoplazmatické a nukleární genetika MeSH
- srdce fyziologie růst a vývoj MeSH
- transportní proteiny fyziologie genetika metabolismus MeSH
- zvířata MeSH
- Check Tag
- krysa rodu rattus MeSH
- zvířata MeSH
Energetická bilance a hromadění tuku v těle závisí na kalorickém příjmu a energetickém výdeji. Součástí energetického výdeje je také uvolňování tepla během oxidační fosforylace (proces tvorby ATP) v mitochondriích. Prvním krokem oxidační fosforylace je tvorba gradientu protonů na vnitřní mitochondriální membráně. Energie uložená v tomto gradientu je následně využívána pro syntézu ATP. Propustnost membrány pro protony zvyšují odpřahující proteiny (UCP), které tak snižují účinnost energetické přeměny, brzdí syntézu ATP a stimulují uvolňování energie ve formě tepla. UCP také zvyšují oxidaci substrátů a snižují tvorbu volných kyslíkových radikálů v mitochondriích. Dosud bylo popsáno pět UCP s podobnou strukturou a funkčními vlastnostmi, označovaných jako UCP1-UCP5. Exprese a funkce jednotlivých UCP v organismu závisí na typu tkáně. UCPI je za fyziologických podnínek přítomen výhradně v hnědé tukové tkáni, kde řídí tvorbu tepla. UCP2 se nachází ve více tkáních, zejména v bílém tuku, některých buňkách imunitního systému (makrofazích) a v β-buňkách pankreatu. Exprese UCP2 v bílém tuku negativně koreluje s obezitou a je pravděpodobné, že se UCP2 podílí na řízení lipidového metabolismu v adipocytech. v makrofázích zasahuje UCP2 do regulace fagocytózy a v β-buňkách do sekrece inzulínu. UCP3 je přítomen v hnědém tuku a ve svalech a má vztah k oxidači mastných kyselin a k citlivosti svalů k inzulínu. Expresi UCP v různých tkáních lze modulovat farmaky, dietou a typem lipidů ve stravě. Ovlivňování exprese UCP ve svalu a tukové tkáni je slibnou cestou nových způsobů terapie obezity a metabolického syndromu.
