Възпаление, затлъстяване и тромбоза

Фахумия Самад, Волфрам Руф; Възпаление, затлъстяване и тромбоза. Кръв 2013; 122 (20): 3415–3422. doi: https://doi.org/10.1182/blood-2013-05-427708

Изтеглете файла с цитат:

Резюме

Въведение

Доказателства за хиперкоагулируемо състояние при затлъстяване и T2D

Съществуват сериозни клинични доказателства, че пътят на TF е регулиран при затлъстяване и метаболитен синдром. По този начин пациентите със затлъстяване имат по-високи плазмени концентрации на FVII, 22 повишени нива на тромбин и тромбин-антитромбинови (TAT) комплекси, 23 и повишена циркулираща моноцитна TF прокоагулантна активност. 24 Загубата на тегло при пациенти със затлъстяване със затлъстяване значително намалява потенциала за генериране на тромбин 12 и намалява нивата на циркулиращата TF; FVII; и протромбинов фрагмент F1.2, маркер за in vivo образуване на тромбин. 11 В сравнение с пациентите с недиабетна контрола, пациентите с T2D показват признаци на хиперкоагулация и повишена активност на прокоагуланта на TF в плазмата, 25,26 увеличава изобилието на TF-положителни микрочастици, 25,27 и по-висока TF активност на циркулиращите моноцити. 28,29

Повишените нива на кръвна или циркулираща TF са биомаркер за тежестта на микроваскуларните заболявания при пациенти с T2D. 30,31 Клинични и епидемиологични проучвания на пациенти със затлъстяване и пациенти с T2D са идентифицирали промени в маркерите на протромботичното състояние, които се рекапитулират в животински модели, което прави тези модели изключително ценни при дешифрирането на механизмите, чрез които хемостатичната система допринася за затлъстяването и метаболизма синдром. При мишките затлъстяването насърчава ускорена артериална тромбоза и е свързано с повишени нива на циркулиращи TAT комплекси. 32 При генетично или с високо съдържание на мазнини диета (HFD), индуцирани затлъстели мишки, активността на TF се увеличава в кръвта и мастните тъкани, а нивата на TF иРНК се повишават в адипоцитите и макрофагите, инфилтриращи мастната тъкан. 33-35 Подобно на хората, ограничаването на калориите и загубата на тегло водят до намалени нива на плазмена коагулантна активност на FVII и възпаление на мастната тъкан. 36

Регулиране на TF при затлъстяване

TF-инициирани клетъчни сигнални събития при възпаление

Пътят на TF допринася за вродения имунитет на няколко нива. Прокоагулантните и хемостатичните функции на TF играят роля в защита срещу инфекциозни микроорганизми, 52,53 и силно селективните взаимодействия на тромбоцитите или фибрина с левкоцитите и макрофагите са от решаващо значение за усилване на острите и хронични възпалителни реакции. 54,55 В действителност, тромбинът, генериран от TF-инициирана коагулация, е ключова сигнална протеаза с плейотропни възпалителни ефекти. Сигнализирането на тромбин-тромбоцити при хемостаза и тромбоза служи като парадигма за разбиране на молекулярните механизми на сигнализиране, зависещо от протеаза активиран рецептор (PAR). 56 Извънклетъчната протеолиза на PAR генерира ендогенен привързан лиганд, който инициира G-протеиново свързано сигнализиране. Тромбинът разцепва PAR1, PAR3 и PAR4, докато редица други протеази се разцепват и активират PAR2. 57 Сигнализирането за PAR обикновено се запазва между мишка и човек, с забележителното изключение, че PAR1 и PAR4 са първичните тромбинови рецептори в човешките тромбоцити, докато PAR3 и PAR4 изпълняват тази функция в миши тромбоцити.

Схематичен преглед на сигналните комплекси TF. Двоичният сигнален комплекс TF – FVIIa сигнализира чрез PAR2, докато троичният сигнален комплекс за коагулация TF – FVIIa – FXa активира както PAR2, така и PAR1. Инхибиторът на TF пътеката инхибира коагулационната и сигналната функция на тройния комплекс. Тромбин сигнализира чрез PAR1, за да предизвика възпалителни реакции. Свързването на aPC с EPCR превключва специфичността на PAR1-тромбиновата сигнализация, за да медиира защитни противовъзпалителни отговори. Антитяло 10Н10 е насочено към бинарния сигнален комплекс TF – FVIIa и нарушава взаимодействието TF – интегрин.

Схематичен преглед на сигналните комплекси TF. Двоичният сигнален комплекс TF – FVIIa сигнализира чрез PAR2, докато троичният сигнален комплекс за коагулация TF – FVIIa – FXa активира както PAR2, така и PAR1. Инхибиторът на TF пътеката инхибира коагулационната и сигналната функция на тройния комплекс. Тромбин сигнализира чрез PAR1, за да предизвика възпалителни реакции. Свързването на aPC с EPCR превключва специфичността на PAR1-тромбиновата сигнализация, за да медиира защитни противовъзпалителни отговори. Антитяло 10Н10 е насочено към бинарния сигнален комплекс TF – FVIIa и нарушава взаимодействието TF – интегрин.

TF цитоплазматичната сигнализация, зависеща от опашката, насърчава затлъстяването

Въпреки че връзката на TF с тромботичните усложнения при сърдечно-съдови заболявания е ясна, TF също има независим от коагулацията принос за патофизиологията на затлъстяването. TF ΔCT мишките с нормална прокоагулантна активност показват атенюирано наддаване на тегло, увеличен разход на енергия и подобрена глюкозна хомеостаза, когато се хранят с HFD. Освен това, подобна защита се осигурява чрез нокаут на PAR2, но не и на PAR1, а двойно дефицитните TF ΔCT/PAR2 -/- мишки показват сходни, но не по-дълбоки, намаления на HFD-индуцирано затлъстяване и инсулинова резистентност. 35 В затлъстелата мастна тъкан, TF се изразява в множество клетъчни типове, включително адипоцити и банкомати. 33-35 химерни мишки от костен мозък показаха, че устойчивият на затлъстяване фенотип зависи от сигнализирането на TF цитоплазмен домейн – PAR2 в нехематопоетични клетки. В допълнение, лечението на затлъстели мишки с антитяло, което блокира свързването на TF-FVIIa, бързо подобрява метаболизма и окисляването на мастните киселини независимо от намаляването на теглото и промените в приема на храна или активността.

В култивирани първични адипоцити, TF цитоплазматичната опашка, сигнализираща за комплекса TF-FVIIa, притъпява както базалната, така и медиираната от инсулина активация на Akt (протеин киназа В) и променя експресията на няколко Akt целеви гени, причинно свързани с наддаване на тегло, включително адипонектин, PPARα, разединяване на протеин-2, PAI-1 и TNF-α. 35 TF-зависима регулация на тези гени в адипоцити in vivo е потвърдена от проучвания, при които химерни мишки на костния мозък, експресиращи миши TF само в нехематопоетични клетки, са били третирани със специфично за мишка TF антитяло. TF-регулираната експресия на адипонектин от адипоцити има централни ефекти върху намаляването на телесното тегло и също така регулира усвояването на глюкозата, активирането на аденозин 5-монофосфат (AMP) -активирана протеинкиназа (AMPK) и окисляването на мастните киселини. 72 По този начин, TF-VIIa-медиираното потискане на адипонектин намалява енергийните разходи, като по този начин допринася за затлъстяване фенотип (Фигура 2). В допълнение към сигнализирането чрез G протеини, PAR2 сигнализира и по G-независим начин чрез цитозолно набиране на β-арестин 2. В адипоцитите PAR2 сигнализирането чрез β-арестин потиска активирането на AMPK 73, но значението на този път остава да бъде напълно изяснен.

Принос на TF сигнали за макрофаги и адипоцити към затлъстяването и инсулиновата резистентност. В адипоцитите FVIIa инхибира както базално, така и медиирано от инсулин активиране на Akt чрез механизъм, който изисква TF цитоплазмен домен. Потискането на активността на Akt повишава инсулиновата резистентност и намалява синтеза на адипонектин от адипоцитите. Намалените системни нива на адипонектин допълнително притъпяват инсулиновата сигнализация и допълнително инхибират AMPK и PPARα пътищата на енергийни разходи и β-окисление, причинявайки затлъстяване. Известно е, че PAR2 потиска AMPK по начин, зависим от набирането на β-арестин, и следователно този рецептор може да допринесе за сигналния път на TF-FVIIa през тази специфична връзка. PAR2 може също да има противоположен ефект чрез медиирано от G протеин активиране на AMPK в отсъствието на β-арестин. 73 В мастната тъкан сигнализирането на TF – FVIIa – PAR2 може да регулира набирането и/или задържането на макрофаги чрез зависими от фосфорилирането кръстосани връзки между интегрини и цитоплазмения домейн на TF. Сигнализирането на TF – FVIIa – PAR2 и/или TF – интегрин активират и поддържат M1 поляризация на банкоматите, допринасяйки за инсулиновата резистентност.

Принос на TF сигнали за макрофаги и адипоцити към затлъстяването и инсулиновата резистентност. В адипоцитите FVIIa инхибира както базално, така и медиирано от инсулин активиране на Akt чрез механизъм, който изисква TF цитоплазмен домен. Потискането на активността на Akt увеличава инсулиновата резистентност и намалява синтеза на адипонектин от адипоцитите. Намалените системни нива на адипонектин допълнително притъпяват инсулиновата сигнализация и допълнително инхибират AMPK и PPARα пътищата на енергийни разходи и β-окисление, причинявайки затлъстяване. Известно е, че PAR2 потиска AMPK по начин, зависим от набирането на β-арестин, и следователно този рецептор може да допринесе за сигналния път на TF-FVIIa през тази специфична връзка. PAR2 може също да има противоположен ефект чрез медиирано от G протеин активиране на AMPK в отсъствието на β-арестин. 73 В мастната тъкан сигнализирането на TF-FVIIa-PAR2 може да регулира набирането и/или задържането на макрофаги чрез зависими от фосфорилирането кръстосани връзки между интегрини и цитоплазмения домейн на TF. Сигнализирането на TF – FVIIa – PAR2 и/или TF – интегрин активират и поддържат M1 поляризация на банкоматите, допринасяйки за инсулиновата резистентност.

Сигнализирането на TF – PAR2 в хемопоетичните клетки насърчава възпалението на мастната тъкан и резистентността към инсулин

Хроничното възпаление, свързано със затлъстяването, играе важна роля за развитието на инсулинова резистентност и висцералната мастна тъкан е решаващ играч в този процес. Инфилтрирането на макрофаги и други имунни клетки в мастната тъкан е по-широко при затлъстели хора и мишки, отколкото при слаби индивиди (Фигура 3), а банкоматите играят значителна роля в системната инсулинова резистентност, T2D и метаболитния синдром. 74,75 Обикновено макрофагите участват в тъканната хомеостаза и експресират възпалителни или ангиогенезни регулаторни гени, когато се активират. 76 Тъканните макрофаги показват забележителна пластичност и могат да бъдат активирани от различни екологични сигнали, за да покажат възпалителен фенотип (M1 макрофаги) или спектър от алтернативно активирани фенотипове (M2 макрофаги).

Адипозно възпаление, свързано със затлъстяването. В постно състояние имунните клетки в мастните тъкани (предимно резидентни М2-подобни макрофаги заедно с Т регулаторни (Treg) клетки и еозинофили) синтезират IL-10, IL-4 и IL-13 и помагат за поддържане на противовъзпалителна среда което допринася за чувствителното към инсулин състояние. Затлъстяването води до промяна в броя и фенотипа на имунните клетки. 74,75 Моноцити се набират от кръвта в затлъстелата мастна тъкан, където стават M1 поляризирани и произвеждат възпалителни цитокини, включително TNF-α, IL-1β и IL-6, които допринасят за инсулиновата резистентност. Други промени, допринасящи за провъзпалителното състояние, включват намален брой еозинофили и Tregs и увеличен брой неутрофили, В клетки, мастоцити и Th1 и CD8 + Т клетки, произвеждащи интерферон γ. Провъзпалителните цитокини и хемокини действат по автокринен, паракринен и ендокринен начин, за да стимулират възпалението и инсулиновата резистентност в мастните и други прицелни тъкани.

Адипозно възпаление, свързано със затлъстяването. В постно състояние имунните клетки в мастните тъкани (предимно резидентни М2-подобни макрофаги заедно с Т регулаторни (Treg) клетки и еозинофили) синтезират IL-10, IL-4 и IL-13 и помагат за поддържане на противовъзпалителна среда което допринася за чувствителното към инсулин състояние. Затлъстяването води до промяна в броя и фенотипа на имунните клетки. 74,75 Моноцити се набират от кръвта в затлъстелата мастна тъкан, където стават M1 поляризирани и произвеждат възпалителни цитокини, включително TNF-α, IL-1β и IL-6, които допринасят за инсулиновата резистентност. Други промени, допринасящи за провъзпалителното състояние, включват намален брой еозинофили и Tregs и увеличен брой неутрофили, В клетки, мастоцити и Th1 и CD8 + Т клетки, произвеждащи интерферон γ. Провъзпалителните цитокини и хемокини действат по автокринен, паракринен и ендокринен начин, за да стимулират възпалението и инсулиновата резистентност в мастните и други прицелни тъкани.

При затлъстяване банкоматите приемат провъзпалителен фенотип (Фигура 3) и секретират TNF-α, интерлевкин 1β (IL-1β) и IL-6, които намаляват инсулиновата чувствителност в целевите клетки, по-специално адипоцитите, хепатоцитите и мускулните клетки. Първоначалните сигнали за набирането на макрофаги в мастната тъкан са хемокини, произведени от хипертрофични адипоцити, включително моноцитен хемоаттрактант протеин-1, хемокин (мотив C-X-C) лиганд 1 и левкотриен В4. След като бъдат наети, банкоматите се задържат и впоследствие се активират чрез свързване на свободни мастни киселини и други ендогенни сигнали за опасност към TLR, което се разпространява и поддържа възпалителния отговор. 74,75 По този начин преминаването в ATM фенотип от алтернативно активирано M2-поляризирано противовъзпалително състояние (повърхностен фенотип F4/80 + CD11b + CD11c -) при слаби животни към M1 провоспалително състояние (F4/80 + CD11b + CD11c + ) при затлъстели животни представлява ключово събитие в развитието на инсулинова резистентност (Фигура 3). Освен това, получените от M2 макрофаги противовъзпалителни гени, като IL-10, се експресират при по-високи нива при слаби мишки, отколкото при затлъстели мишки, където те противодействат на ефектите на възпалителните цитокини, за да подобрят инсулиновата чувствителност на целевите тъкани. 74,75

В допълнение към ролите си в набирането на макрофаги, TF и ​​PAR2 също регулират активирането на миелоидни клетки. 66,69 В микроглията, липополизахаридната сигнализация в PAR2-експресиращи клетки индуцира производството на TNF-α и IL-6, докато IL-10 се увеличава в PAR2-дефицитни клетки. 79 АТМ от мишки, които нямат TF цитоплазмен домен или PAR2 в хематопоетични клетки, показват намалено производство на провъзпалителния цитокин IL-6 и повишено производство на противовъзпалителния цитокин IL-10 в отговор на HFD хранене (Фигура 2). Тъй като свободните мастни киселини и потенциално други ендогенни сигнали за опасност, произведени от стресирани адипоцити, активират АТМ чрез TLR4, 80 атенюираният възпалителен фенотип при PAR2 -/- мишки е в съответствие с проучвания, доказващи, че PAR2 се свързва и допринася за активирането на TLR4. 71

Адипоцитно-макрофагични взаимодействия и протромботични реакции

Отлагане на фибрин в мастната тъкан при затлъстяване. Имунохистохимично оцветяване за фибрин в парафинови участъци на мастната тъкан, показващо повишено отлагане на фибрин (червеникаво-кафяв цвят) при затлъстели мишки (A, B) в сравнение с постни мишки (C). (D) Отрицателно контролно оцветяване без първичното анти-фибриново антитяло. Слайдовете бяха оцветени с хематоксилин. Оригинално увеличение във всички панели, × 400.

Отлагане на фибрин в мастната тъкан при затлъстяване. Имунохистохимично оцветяване за фибрин в парафинови участъци на мастната тъкан, показващо повишено отлагане на фибрин (червеникаво-кафяв цвят) при затлъстели мишки (A, B) в сравнение с постни мишки (C). (D) Оцветяване с отрицателен контрол без първичното анти-фибриново антитяло. Слайдовете бяха оцветени с хематоксилин. Оригинално увеличение във всички панели, × 400.

Заключение

Благодарности

Благодарим на Azaam Samad за изготвянето на фигури.

Това проучване беше подкрепено от грантовете на HL71146 и HL104232 (F.S.), HL77753 и HL31950 (W.R.) от Националния институт по здравеопазване, сърцето, белите дробове и кръвта, както и от Националната изследователска група за диабета (F.S.).

Авторство

Принос: F.S. и W.R.написал ръкописа.

Разкриване на конфликт на интереси: Авторите не декларират конкуриращи се финансови интереси.

• Дефицитни от желязо диетични ефекти при кръвта на плъхове и хора Американско общество по хематология
• Скритите шофьори на детско затлъстяване действат зад кулисите - Scientific American
• Списания - Обществото на затлъстяването
• Индивидуални, обществени промени, необходими за борба със затлъстяването - Американски колеж по кардиология
• Класиране на затлъстяването хиповентилационен синдром тежест Европейско респираторно общество