文摘

潜在的代谢紊乱之间的联系和脂肪组织炎症在慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者进行调查。我们调查的表达白介素(IL) 6、肿瘤坏死因子(TNF)αCD68(巨噬细胞细胞表面受体),caspase-3,和伯灵顿,及其关系的代谢表型九极瘦弱的,12个正常体重,超重,12和11个肥胖的COPD患者(年龄 年)。随着体重指数增加,增加表达的il - 6、TNF -α,并观察CD68 ( ; ; 、职责),与降低胰岛素敏感性( )。没有观察到的差异之间的恶病的和正常体重患者炎症或proapoptotic标记的表达。脂肪组织CD68及TNF -α独立表达胰岛素敏感性预测已知的混杂因素( ; ; )。我们的研究结果表明,在COPD患者炎症在肥胖与胰岛素抵抗有关。恶病的患者保持胰岛素敏感,没有upregulation炎症或proapoptotic标记。

1。介绍

低级的系统性炎症被认为是慢性阻塞性肺病的特征和潜在机制COPD与这种疾病的系统性表现率增加。恶病质和肥胖有/无代谢综合征(MetS)代表两极COPD患者中普遍存在的代谢异常和不良临床结果相关1]。多项研究表明系统性炎症之间的关系,反映在增加炎症介质在体循环和慢性阻塞性肺病患者的代谢紊乱2- - - - - -8]。然而,我们最好的知识没有数据被发布在脂肪组织炎症在肥胖或恶病的患者这种疾病。这与大量的研究已经证明了在脂肪组织炎症过程之间的密切联系,代谢障碍,肥胖(9,10)或恶病质(11,12在疾病慢性阻塞性肺病。

白色脂肪组织目前被视为一个高度动态的内分泌器官,除了它的代谢功能,发布各种各样的产品系统和当地的影响(13,14]。脂肪组织巨噬细胞加剧当地生产的渗透等炎性细胞因子白介素6 (IL)和肿瘤坏死因子-α(TNF -α),反过来,启动一系列负面事件对脂肪细胞功能包括受损的脂解作用,减少胰岛素响应(15]。il - 6和TNF -的生产α增加肥胖者的脂肪组织(9,10],脂肪组织炎症被认为是发展的一个重要的致病的因素与肥胖相关的并发症,如胰岛素抵抗[16]。值得注意的是,在COPD患者中,il - 6和TNF -α在体循环与肥胖2和胰岛素抵抗3];然而,报告分析了炎症的作用在脂肪组织本身等代谢紊乱的患者。

对COPD患者和正常体重指数(BMI),大约有10%患有无脂的选择性浪费质量(FFM) [17,18]。然而,在大多数恶病的晚期慢性阻塞性肺病患者,平行的肌肉和脂肪的流失(5,19]。尽管一些研究表明,有一个COPD-related浪费和系统性炎症之间的联系(6,20.),这种炎症反应的机制和影响尚不清楚。在脂肪细胞细胞株和动物模型研究表明,炎性细胞因子,如肿瘤坏死因子-α可以减少脂肪组织仓库的大小通过几种机制,包括加速细胞凋亡(9]。蛋白质编码的肿瘤坏死因子受体超家族1 a (TNFRSF1A)基因是一个主要的受体在肿瘤坏死因子-αkappa-B信号通路激活核因子,介导细胞凋亡,作为监管者的炎症(21]。因此,问题是是否COPD-related恶病质与局部脂肪组织炎症有关,而且,如果是这样,是否脂肪组织炎症与proapoptotic过程的激活与随后的脂肪量的损失。

脂肪组织表达促炎和proapoptotic标记,他们的潜力与代谢紊乱之间的恶病的或肥胖患者COPD是未知的。因此,在目前的研究中我们调查的表达炎性il - 6、TNF -α、TNFRSF1A CD68(巨噬细胞细胞表面受体),和proapoptotic caspase-3 (CASP3)和伯灵顿,以及它们之间的关系在COPD患者代谢表型。

2。方法

2.1。主题

慢性阻塞性肺病患者的诊断根据美国胸科学会/欧洲呼吸学会指南[22),免费从恶化≥8周,是从两个门诊诊所招募大学附属医院设置。大都会被诊断根据国际糖尿病联合会最近的定义(23]。患者体重指数<20.0公斤·米−2和无脂质量指数<17.0公斤·米−2(男性)或<14.0公斤·米−2(女性)被认为是恶病的24,25]。排除标准是系统性糖皮质激素的使用,长期家庭氧疗法治疗慢性阻塞性肺病以外的呼吸系统疾病,糖尿病或其他代谢或内分泌紊乱,慢性自身免疫性肝或肾脏疾病,恶性肿瘤,明显的心脏衰竭,凝血障碍,或与华法林治疗。呼吸困难程度是评估使用修改后的医学研究理事会(湄公河委员会)规模26]。在6分钟内的距离(6)随钻测量记录没有使用补充氧气。信息发作前,和药物使用检索从病人的医师的图表。本研究是一个正在进行的研究的一部分代谢影响的慢性阻塞性肺病(MOPD)和机构伦理委员会的批准。所有科目书面同意了这项研究。

2.2。肺功能测试

肺功能测试是评估使用bodyplethysmography (Ganshorn,德国)。所有肺功能测试是根据《欧洲呼吸学会执行标准坐姿与病人同样的技术人员,以确保一致性的技术。三个技术上可接受的测量进行了在每个病人,最高价值是包括在分析中。慢性阻塞性肺病严重程度评估的基础上黄金建议(27]。

2.3。身体成分

身体成分是获得使用双能x线吸收仪(余生)扇形波束技术(月球神童,通用电气医疗集团)。体重,无脂肪质量,和脂肪量身高的平方作为调整的无脂肪质量和脂肪质量指数(BMI、FFMI FMI、职责)。

2.4。胰岛素敏感性

确定胰岛素敏感性,我们使用两个小时hyperinsulinemic-euglycemic夹primed-continuous胰岛素输注速率为1个人·分钟−1每公斤体重和一个变量20%葡萄糖输液调整每5分钟内维持血糖0.5更易·L−15.0(±10%)的目标血糖水平(更易·L−1)[28]。葡萄糖注入的平均数量在过去40分钟是用来计算全身葡萄糖吸收的速度( 值)。血清胰岛素水平( 每隔15分钟测量。胰岛素敏感性表示为 / 比平均的最后40分钟夹。

2.5。生化分析

在所有患者中,外周静脉血样肘前的静脉收集在7.00和8.00之间是10小时后迅速。血清胰岛素决心与电化学发光免疫测定试剂盒(Elecsys)罗氏Elecsys 1010/2010和模块化分析E170免疫测定分析程序(罗氏诊断GmbH,曼海姆,德国);血糖测定的葡萄糖氧化酶法贝克曼自动分析器。高灵敏度血清c反应蛋白(CRP)水平评估immunoturbidimetric方法(英国草毒死)。这个c反应蛋白测定的灵敏度分析是0.1 mg / L。血清肿瘤坏死因子-α使用商用和il - 6水平测定酶联免疫吸附试验包(Beckmann-Coulter Immunotech)。血清游离脂肪酸(FFA)水平测定使用比色测定(英国草毒死)。静脉血液样本集合的时候,动脉血液样本的桡动脉穿刺获得的是血气分析。

2.6。il - 6、TNF -α、TNFRSF1A CD68、CASP3和伯灵顿表达式

腹部皮下脂肪组织被愿望与活组织检查的针(曼迪,捷克共和国)在当地的皮内的麻醉mesocain一夜之后快1%。样品很快就从盐水清洗消除血液和其他结缔组织,立即在液态氮冷冻,储存在−80°C到分析。使用RNeasy脂质组织总RNA是孤立的迷你包(试剂盒、德国);DNAse治疗包括在内。RNA量、纯度和完整性决定了微流控芯片Experion RNA分析工具包(BioRad)以及nanophotometer (IMPLEN,德国)。反转录进行援助的高容量RNA cDNA工具包(美国应用生物系统公司)。基因表达在重复测量的实时PCR (RotorGene 2000实时周期计,Corbett研究,澳大利亚)使用TaqMan基因表达分析(美国应用生物系统公司)。比较量化方法(ΔΔCt)是用来计算相对基因表达29日]。

脂肪细胞直径是评估histomorphologically 5μ米厚的脂肪组织与苏木精和伊红染色。细胞的直径决定使用ImageJ免费(美国UTHSCA)。平均直径至少100从每个脂肪组织细胞部分计算。

2.7。统计分析

使用SPSS统计分析软件14.0版本(SPSS Inc .)、美国)。功率计算进行基于出版的il - 6 mRNA表达在人类皮下脂肪组织(30.]。2.6标准差的四个研究团体,功率计算表明,我们需要至少38例的总样本量检测白介素2的区别ΔΔCt mRNA表达权力的80%在0.05显著性水平。

Kolmogorov-Smirnov测试正常的应用。团体之间的差异正态分布变量是由方差分析测试与Bonferroni(方差分析)事后测试和在非正态的分布变量方差分析在邓恩的行列事后测试。Fisher精确检验是用来比较的比例确定变量之间的组织。评估选定的变量之间的关系,使用线性回归分析。因为mRNA表达和血清细胞因子浓度的分布都是倾斜的,我们使用这些变量的对数转换值的回归分析。在多变量分析,多元线性回归模型与胰岛素抵抗 / 值)作为因变量,年龄、性别、在1秒用力呼气量(FEV1)、体重指数和对数转换脂肪组织mRNA表达作为独立的变量。连续变量显示为±SD,非正态的分布变量作为中位数(四分位范围)。

3所示。结果

3.1。病人

慢性阻塞性肺病患者44(38男6女)登记。他们一般中年晚期(平均年龄 年)的意思 包年的吸烟史。患者分成四组:第一是由九个恶病的患者(体重指数< 20.0公斤·m−2),第二个12正常体重(体重指数20.0 - -24.9公斤·m−2),第三个12超重(体重指数25.0 - -29.9公斤 米2),第四个11肥胖(体重指数≥30.0公斤 米2)患者。表1人口数据显示,身体成分参数,肺功能,和循环炎症标记物的四个研究团体。没有观察到的差异在各组之间人口特征。恶病的患者显著降低,而肥胖患者明显高于FFMI和FMI与正常体重患者( 所有的比较)。

表1
病人的特点。

随着体重指数增加,FEV1,FEV1/用力肺活量(FVC)比和一氧化碳扩散能力显著增加( , , 职责),而残余容积(RV)、肺活量(TLC)和RV / TLC比率显著降低( , , 职责。)(表1)。四组之间没有差异观察血清中il - 6的水平,TNF -α、灵敏度高c反应蛋白。没有病人的恶病的集团实现大都会的标准,而这些标准得到满足2的12个体重正常,5 12超重,10 11肥胖病人。表2显示参数各自的组件定义大都会的研究团体。

表2
各自特点的慢性阻塞性肺病患者代谢综合征的组件。
3.2。胰岛素敏感性和自由脂肪酸

从恶病的正常体重,超重和肥胖的COPD患者,胰岛素敏感性显著减少,与更高的稳态的FFA euglycemic血糖钳( ; 职责。)(表3)。

表3
胰岛素敏感性取决于euglycemic血糖钳和insulin-induced在COPD患者血清脂肪酸。
3.3。脂肪组织表达的il - 6、TNF -α、TNFRSF1A和CD68

显著增加脂肪组织mRNA的表达il - 6、TNF -α、TNFRSF1A和CD68从恶病的观察到正常体重,超重和肥胖的COPD患者(方差分析的趋势, ; ; , 、职责),与增加脂肪细胞直径( )(表4)。Histomorphological皮下脂肪组织的照片来自极瘦弱的和超重参与这项研究如图1。明显高于正常体重的患者相比,肥胖受试者脂肪组织表达CD68和TNF -α表达式。CD68表达相关直接与il - 6、TNF -α,TNFRSF1A表达式( , ; , ; , 、职责)。重要的是,恶病的和正常体重组之间没有差异观察脂肪组织的研究mRNA表达。也没有观察脂肪组织之间关系的表达il - 6、TNF -α、CD68在体循环和炎症介质的浓度,FEV1,或者PaO2。

表4
脂肪tissue-relative表达白介素6、肿瘤坏死因子-α及其受体、CD68、CASP3,伯灵顿基因在慢性阻塞性肺病患者。
(一)
(一)
(b)
(b)
图1
Histomorphological脂肪组织的照片在一个极瘦弱的(a)和肥胖(b)慢性阻塞性肺疾病患者(×200放大)。

脂肪组织表达的il - 6、TNF -α和CD68相关所有直接与身体质量指数和脂肪细胞直径,并与胰岛素敏感性(表反向5)。进一步加强分析这些数据并消除潜在的恶病的患者对这些关系的影响,我们进行了回归分析在慢性阻塞性肺病患者的一组中后排除那些遭受恶病质。这些分析表明,即使恶病的患者被排除在外,胰岛素敏感性和CD68之间的关系仍然重要,il - 6和TNF -α表达式( , ; ; ; , 、职责)。CD68和肿瘤坏死因子-α表达式仍然与体重指数显著相关( , ; , 、职责),而il - 6表达之间的关系和BMI成为无意义的( , )。

表5
il - 6之间的线性关系,TNF -α和CD68相对表达式在脂肪组织和胰岛素敏感性,BMI,脂肪细胞直径,FEV1、动脉氧饱和度和血清炎症标记物。

与胰岛素敏感性(多重线性回归分析 / 值)作为因变量,年龄、性别、体重指数,FEV1、日志CD68、日志TNF -α作为独立的变量,和日志,il - 6四个变量是胰岛素敏感性的独立预测指标:年龄( )、体重指数( ),和日志转化脂肪组织CD68, TNF -α表达式( , 、职责; )。

3.4。脂肪组织表达CASP3和伯灵顿

脂肪组织表达proapoptotic CASP3和伯灵顿没有恶病的不同,正常体重,超重,肥胖患者慢性阻塞性肺病(表4),没有胰岛素敏感性之间的关系和CASP3或伯灵顿表情观察( , ; , 、职责)。此外,炎症相关细胞因子表达没有CASP3或伯灵顿(表5)。

4所示。讨论

目前的研究提供了一些新颖的观察肥胖之间的联系,脂肪组织炎症和慢性阻塞性肺病患者的胰岛素抵抗。我们的数据表明,肥胖与脂肪组织增加CD68的表达和肿瘤坏死因子-α,两个CD68和TNF -α表达式独立预测胰岛素敏感性的混杂因素。恶病的患者没有胰岛素抵抗,无论是upregulation促炎CD68、TNF -αil - 6,也不增加proapoptotic CASP3或伯灵顿表情观察脂肪组织这样的主题。

肥胖已成为呼吸系统疾病的重要危险因素(31日),在协会与其他组件的大都会,可能代表一个潜在的机制导致慢性阻塞性肺病增加心血管疾病的风险。大都会的三个或更多组件的存在了近50%的慢性阻塞性肺病患者(32]。在121965年大规模流行病学研究参与者在法国,三个因素是逆相关肺功能:动脉粥(低高密度脂蛋白胆固醇、高甘油三酯)、“glucose-blood压力”因素(空腹血糖高,高血压),和腹部肥胖(大腰围)33]。其他的研究也证明了高对COPD患者的动脉高血压患病率:侯爵et al。32]报道高血压82%,Watz et al。34在多达77%的这种疾病患者。值得注意的是,高血压是非常普遍的在所有黄金阶段的慢性阻塞性肺病严重,肺功能并没有相关的血压升高(34]。相比之下,肥胖与更高的所有组件的大都会,包括高血压患病率(32]。一致,我们的发现证明重要的逐步增加在中央肥胖、动脉高血压、甘油三酯和空腹血糖增高与BMI增加类别。

脂肪组织内炎症具有深远影响胰岛素信号通路(35]。在体外研究表明,长期暴露在il - 6诱发胰岛素抵抗通过感应物,在骨骼肌SOCS-3,蛋白酪氨酸磷酸酶1 b (36]。此外,upregulation il - 6和TNF -α损害胰岛素生物效应也在脂肪组织9,37]。在normoxemic noncachectic COPD患者,胰岛素敏感性降低和增加il - 6浓度之间的关联在体循环曾被观察到3]。我们进一步扩展了此观察和研究表明,脂肪组织炎症反映在增加CD68和TNF -α表达式中扮演一个重要的角色在COPD患者全身胰岛素抵抗。

巨噬细胞炎性分子的一个重要来源在大多数组织(16]。在目前的研究中,我们观察到高肥胖之间的关系,胰岛素抵抗,脂肪组织巨噬细胞细胞表面受体CD68的表情。此外,脂肪组织CD68表达式与TNF的表达有关α和il - 6表明巨噬细胞可能在推广中发挥核心作用的脂肪组织内炎症慢性阻塞性肺病患者。重要的是,与调查暗示,一些在脂肪组织,脂肪细胞都是促炎的主要源和目标信号,间质血管内的其他最近的研究表明,巨噬细胞分数产生大部分的促炎的分子(38]。事实上,Permana et al。39]表明TNF -α由脂肪组织巨噬细胞促进脂肪细胞的“炎症”表型的外观,还与胰岛素抵抗有关,因此建议相声脂肪组织巨噬细胞和脂肪细胞生成之间的恶性循环,加重脂肪组织炎症和胰岛素抵抗[40]。探索各自贡献的脂肪细胞和stromovascular分数整体脂肪组织炎症模式超出了本研究的范围,需要进一步调查。

我们的研究结果表明增加脂肪组织炎症与躯干脂肪量增加肥胖的COPD患者提出一个有趣的问题:可能周围的局部细胞因子生产从脂肪细胞/肺导致肺内炎症过程和潜在的肺功能障碍?有趣的是,更大的表达瘦素在支气管黏膜下层以前观察到的COPD患者与健康对照组相比,与更大的激活T淋巴细胞的表达(41]。此外,一个积极的痰的瘦素浓度和TNF -之间的联系α在稳定的COPD患者表明脂肪细胞在调节气道炎症的作用在慢性阻塞性肺病42]。这些调查由本研究的结果表明,耦合值得探索当地的脂肪组织炎症和支气管炎症之间的相互作用。

恶病质死亡已被确定为一个重要的决定因素在慢性阻塞性肺病,独立于肺功能,吸烟,体重指数[42,43]。在恶性和良性的条件包括慢性阻塞性肺病,肌肉的损失的主要机制是蛋白质合成下降,增加蛋白质降解,与加速肌肉细胞死亡(11]。相比之下,有关机制所知甚少脂肪组织大规模的损失(44]。在脂肪细胞细胞株和动物模型研究表明,脂肪组织炎症可能代表一个重要的贡献机制的损失。炎性细胞因子如TNF -α通过以下几种方式可以减少脂肪仓库大小的:通过增加脂类分解和降低脂蛋白脂肪酶活性,减少脂肪生成的酶,通过显示脂肪形成的差异化因素,通过增加脂肪组织细胞凋亡(45]。为此,我们分析之间的关系表达式的脂肪细胞大小和炎症和proapoptotic分子在目前的研究。与我们的预期相反,脂肪组织proapoptotic和炎症标记物的表达没有恶病的患者的增加,和CD68或TNF -α表达式是不相关的proapoptotic CASP3或伯灵顿。因此,激活proapoptotic流程不太可能负责脂肪组织损失在我们的病人。有趣的是,类似的观察最近被报道在癌症恶病质患者。在沃恩的报告46),信使rna表达il - 6和其他细胞因子和白细胞标记没有改变极瘦弱的癌症患者,和没有主要的脂肪细胞死亡。值得注意的是,脂肪细胞的体积小COPD患者在本研究观察到类似于观察患者癌因性恶病质(47]。未来的研究需要评估的可能作用增加脂类分解脂肪组织的损失和/或减少脂肪生成。

这项研究有一些局限性。首先,我们的分析是基于单一的测量脂肪组织胰岛素敏感性和各自的mRNA表达,这可能不能反映这些关系。因此,这项研究并没有提供关于时间进程的信息代谢紊乱和激活炎症之间的关系在脂肪组织基因表达。此外,相关因素的翻译mRNA稳定或活性蛋白质尚未研究,并分析了发病的mRNA表达之间的关系和他们的实际脂肪组织内蛋白质含量在未来仍有待探讨。其次,本研究没有直接设计解决的问题在COPD患者全身炎症的起源。脂肪组织的贡献分析的整体系统性炎症模式需要测量动静脉炎症介质的浓度的差异(48),丰塔纳等人以前使用的一种方法。49]。这种方法是超出了目前的调查范围。第三,数量有限的病人研究四个各自组是本研究的一个限制。然而,恶病的和正常体重的COPD患者相比,那些与肥胖的脂肪组织表达式的值中值CD68高240%和89%,和TNF -α分别为88%和109%。因此,我们相信我们的结果是强劲的获得一些理解极瘦弱的和肥胖的脂肪组织炎症慢性阻塞性肺病患者。也必须强调伴随身体成分测量,胰岛素抵抗,和脂肪组织中炎性细胞因子的表达一组COPD患者肺文学是独一无二的,代表的强度研究。

总之,目前的研究表明肥胖之间的关系,脂肪组织炎症反映在增加脂肪组织CD68的表达和肿瘤坏死因子-α慢性阻塞性肺病患者,胰岛素抵抗。恶病的患者保持胰岛素敏感,没有脂肪组织upregulation炎症或proapoptotic标记。未来的研究需要调查的作用受损的脂解作用,脂肪生成,和/或老化等脂肪组织在结构和功能上的病人。从临床的角度来看,过多的脂肪量的影响在COPD患者的总体心血管风险和预后和可能对非药物和药物干预的意义需要探索。

缩写

体重指数: 身体质量指数
CASP3: Caspase-3
慢性阻塞性肺病: 慢性阻塞性肺疾病
c反应蛋白: c反应蛋白
用: 双能x线吸收仪
FEV1: 一秒钟用力呼气量
FFA: 游离脂肪酸
FFM: 无脂肪的质量
FFMI: 无脂肪质量指数
FMI: 脂肪质量指数
FVC: 用力肺活量
黄金: 慢性阻塞性肺疾病的全球倡议
IL: 白介素
大都会: 代谢综合征
湄公河委员会: 修改后的医学研究委员会
帕科2: 动脉二氧化碳分压
PaO2: 动脉氧分压
房车: 残余体积
SD: 标准偏差
薄层色谱: 肺活量
肿瘤坏死因子-α: 肿瘤坏死因子-α
TNFRSF1A: 肿瘤坏死因子受体超家族1 a
6随钻测量: 6分钟步行距离。

确认

这项工作是支持的斯洛伐克研发机构,没有。apvv - 0122 - 06,织女星1/0348/09,1/0380/10教育部,斯洛伐克,pirg06 - ga - 2009 - 256580。作者想表达自己的感激之情。玛丽亚Pobehova和斯蒂芬·托斯被从他们的门诊病人研究诊所,Dana Lalkovicova太太,护士长在肺功能实验室,和太太Miroslava Pavuckova,研究护士协助脂肪组织活检的呼吸医学、医学和l·巴斯德学院教学医院,科希策以及太太Alica Mitkova为通用的娴熟的技术援助和Bc。Miroslav Balaz,执行histomorphological分析糖尿病患者脂肪组织部分的实验室,实验研究所内分泌斯洛伐克科学院伯拉第斯拉瓦(捷克斯洛伐克。p . Skyba和j . Ukropec同样这项工作。