Белок PRDM16 и его значение для жировой ткани (обзор литературы)
https://doi.org/10.18699/SSMJ20230503
Аннотация
В настоящее время в России и в мире наблюдается увеличение среди населения доли лиц с избыточной массой тела и ожирением, связанным с преобладанием в компонентном составе тела доли жировой массы, что способствует росту числа социально значимых заболеваний. Исходя из этого, повышенное внимание уделяется всестороннему изучению особенностей функционирования всех видов жировой ткани человека, что необходимо для дальнейшего использования этих знаний в борьбе с ожирением. В данной статье приведен обзор данных литературы о строении и свойствах гена PRDM16, особенностях его функционирования в бурой, белой и бежевой жировой ткани. Рассмотрено влияние гена PRDM16 на активацию бурого адипогенеза и формирование бежевых адипоцитов в белой жировой ткани, которые способствуют повышению теплопродукции клеток при помощи несократительного термогенеза и улучшению метаболических параметров организма. Проанализированы сведения о роли белка PRDM16 в лечении ожирения, сахарного диабета 2 типа и других ассоциированных с ним заболеваниях человека. Представлены результаты о способах эффективной активации бурых и бежевых адипоцитов и использовании данных способов в лечении ожирения.
Об авторах
Л. Н. Афанаскина
Красноярский государственный медицинский университет им. профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого
Минздрава России
Россия
Россия
к.б.н.
660022, г. Красноярск, ул. Партизана Железняка, 1
С. Н. Деревцова
Красноярский государственный медицинский университет им. профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого
Минздрава России
Россия
Россия
д.м.н.
660022, г. Красноярск, ул. Партизана Железняка, 1
Т. Н. Чекишева
Красноярский государственный медицинский университет им. профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого
Минздрава России
Россия
Россия
660022, г. Красноярск, ул. Партизана Железняка, 1
Н. Н. Медведева
Красноярский государственный медицинский университет им. профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого
Минздрава России
Россия
Россия
д.м.н., проф.
660022, г. Красноярск, ул. Партизана Железняка, 1
Список литературы
1. Афанаскина Л.Н., Деревцова С.Н., Синдеева Л.В., Хапилина Е.А., Медведева Н.Н. Бурая жировая ткань: особенности биологии, участие в энергетическом обмене и ожирении (обзор литературы). Вестн. РАМН. 2020;75(4):326–330. doi: 10.15690/vramn1316
2. NCD Risk Factor Collaboration (NCD-RisC). Worldwide trends in body-mass index, underweight, overweight, and obesity from 1975 to 2016: a pooled analysis of 2416 population-based measurement studies in 128·9 million children, adolescents, and adults. Lancet. 2017;390(10113):2627–2642. doi: 10.1016/S01406736(17)32129-3
3. Inoue Y., Qin B., Poti J., Gordon-Larsen P. Epidemiology of obesity in adults: latest trends. Curr. Obes. Rep. 2018;7(4):276–288. doi: 10.1007/s13679018-0317-8
4. Islam M.T., Henson G.D., Machin D.R., Bramwell R.C., Donato A.J., Lesniewski L.A. Aging differentially impacts vasodilation and angiogenesis in arteries from the white and brown adipose tissues. Exp. Gerontol. 2020;142:111126. doi: 10.1016/j.exger.2020.111126
5. Samuelson I., Vidal-Puig A. Studying brown adipose tissue in a human in vitro. Front. Endocrinol. (Lausanne). 2020;11:629. doi: 10.3389/fendo.2020.00629
6. Cheng L., Wang J., Dai H., Duan Y., An Y., Shi L., Lv Y., Li H., Wang C., Ma Q., … Zhao B. Brown and beige adipose tissue: a novel therapeutic strategy for obesity and type 2 diabetes mellitus. Adipocyte. 2021;10(1):48– 65. doi: 10.1080/21623945.2020.1870060
7. Chait A., den Hartigh L.J. Adipose tissue distribution, inflammation and its metabolic consequences, including diabetes and cardiovascular disease. Front. Cardiovasc. Med. 2020;7:22. doi: 10.3389/fcvm.2020.00022
8. Егоров А.Д., Пеньков Д.Н., Ткачук В.А. Молекулярные и клеточные механизмы адипогенеза. Сах. диабет. 2015;18(2):12–19. doi: 10.14341/DM2015212-19
9. Отт А.В., Чумакова Г.А., Веселовская Н.Г. Эпикардиальное ожирение как один из основных критериев метаболически тучного фенотипа ожирения. Сиб. мед. обозрение. 2017;(4):44–53. doi: 10.20333/2500136-2017-4-44-53
10. Ladoux A., Peraldi P., Chignon-Sicard B., Dani C. Distinct shades of adipocytes control the metabolic roles of adipose tissues: from their origins to their relevance for medical applications. Biomedicines. 2021;9(1):40. doi: 10.3390/biomedicines9010040
11. Cohen P., Kajimura S. The cellular and functional complexity of thermogenic fat. Nat. Rev. Mol. Cell. Biol. 2021;22(6):393–409. doi: 10.1038/s41580021-00350-0
12. Bartelt A., Heeren J. Adipose tissue browning and metabolic health. Nat. Rev. Endocrinol. 2014;10(1):24–36. doi: 10.1038/nrendo.2013.204
13. Кокшарова Е.О., Майоров А.Ю., Шестакова М.В., Дедов И.И. Метаболические особенности и терапевтический потенциал бурой и «бежевой» жировой ткани. Сах. диабет. 2014;(4):5–15. doi: 10.14341/DM201445-15
14. Park A., Kim W.K., Bae K.H. Distinction of white, beige and brown adipocytes derived from mesenchymal stem cells. World J. Stem Cells. 2014;6(1):33– 42. doi: 10.4252/wjsc.v6.i1.33
15. Seale P., Bjork B., Yang W., Kajimura S., Chin S., Kuang S., Scimè A., Devarakonda S., Conroe H.M., Erdjument-Bromage H., … Spiegelman B.M. PRDM16 controls a brown fat/skeletal muscle switch. Nature. 2008;454(7207):961–967. doi: 10.1038/nature07182
16. Timmons J.A., Wennmalm K., Larsson O., Walden T.B., Lassmann T., Petrovic N., Hamilton D.L., Gimeno R.E., Wahlestedt C., Baar K., Nedergaard J., Cannon B. Myogenic gene expression signature establishes that brown and white adipocytes originate from distinct cell lineages. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2007;104(11):4401–4406. doi: 10.1073/pnas.0610615104
17. Kajimura S., Seale P., Tomaru T., Erdjument-Bromage H., Cooper M.P., Ruas J.L., Chin S., Tempst P., Lazar M.A., Spiegelman B.M. Regulation of the brown and white fat gene programs through a PRDM16/CtBP transcriptional complex. Genes Dev. 2008;22(10):1397–1409. doi: 10.1101/gad.1666108
18. Tews D., Wabitsch M. Renaissance of brown adipose tissue. Horm. Res. Paediatr. 2011;75(4):231– 239. doi: 10.1159/000324806
19. Chechi K., van Marken Lichtenbelt W., Richard D. Brown and beige adipose tissues: phenotype and metabolic potential in mice and men. J. Appl. Physiol. 2018;124(2):482–496. doi: 10.1152/japplphysiol.00021.2017
20. Okla M., Kim J., Koehler K., Chung S. Dietary factors promoting brown and beige fat development and thermogenesis. Adv. Nutr. 2017;8(3):473–483. doi: 10.3945/an.116.014332
21. Драпкина О.М., Ким О.Т. Бурая жировая ткань – новая мишень борьбы с ожирением? Кардиоваскуляр. терапия и профилакт. 2021;20(5):134–138. doi: org/10.15829/1728-88002021-2860
22. Long J.Z., Svensson K.J., Tsai L., Zeng X., Roh H.C., Kong X., Rao R.R., Lou J., Lokurkar I., Baur W., … Spiegelman B.M. A smooth muscle-like origin for beige adipocytes. Cell Metab. 2014;19(5):810– 820. doi: 10.1016/j.cmet.2014.03.025
23. Contreras C., Nogueiras R., Diéguez C., Rahmouni K., López M. Traveling from the hypothalamus to the adipose tissue: The thermogenic pathway. Redox Biol. 2017;12:854–863. doi: 10.1016/j.redox.2017.04.019
24. Wankhade U.D., Shen M., Yadav H., Thakali K.M. Novel browning agents, mechanisms, and therapeutic potentials of brown adipose tissue. Biomed. Res. Int. 2016;2016:2365609. doi: 10.1155/2016/2365609
25. Huang L., Pan D., Chen Q., Zhu L.J., Ou J., Wabitsch M., Wang Y.X. Transcription factor Hlx controls a systematic switch from white to brown fat through Prdm16-mediated co-activation. Nat. Commun. 2017;8(1):68. doi: 10.1038/s41467-017-00098-2
26. Mori M., Nakagami H., Rodriguez-Araujo G., Nimura K., Kaneda Y. Essential role for miR-196a in brown adipogenesis of white fat progenitor cells. PLoS Biol. 2012;10(4):e1001314. doi: 10.1371/journal.pbio.1001314
27. Ohno H., Shinoda K., Spiegelman B.M., Kajimura S. PPARγ agonists induce a white-to-brown fat conversion through stabilization of PRDM16 protein. Cell Metabolism. 2012;15(3):395–404. doi: 10.1016/j.cmet.2012.01.019
28. McMillan A.C., White M.D. Induction of thermogenesis in brown and beige adipose tissues: molecular markers, mild cold exposure and novel therapies. Curr. Opin. Endocrinol. Diabetes Obes. 2015;22(5):347– 352. doi: 10.1097/MED.0000000000000191
29. Seale P., Kajimura S., Yang W., Chin S., Rohas L.M., Uldry M., Tavernier G., Langin D., Spiegelman B.M. Transcriptional control of brown fat determination by PRDM16. Cell Metabolism. 2007;6(1):38–54. doi: 10.1016/j.cmet.2007.06.001
30. Kajimura S., Seale P., Kubota K., Lunsford E., Frangioni J.V., Gygi S.P., Spiegelman B.M. Initiation of myoblast to brown fat switch by a PRDM16-C/EBP-β transcriptional complex. Nature. 2009;460(7259):1154– 1158. doi: 10.1038/nature08262
31. Nedergaard J., Bengtsson T., Cannon B. Unexpected evidence for active brown adipose tissue in adult humans. Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 2007;293(2):444–452. doi: 10.1152/ajpendo.00691.2006
32. Cypess A.M., Lehman S., Williams G., Tal I., Rodman D., Goldfine A.B., Kuo F.C., Palmer E.L., Tseng Y.-H., Doria A., Kolodny G.M., Kahn C.R. Identification and importance of brown adipose tissue in adult humans. N. Engl. J. Med. 2009;360(15):1509– 1517. doi: 10.1056/nejmoa0810780
33. Cereijo R., Giralt M., Villarroya F. Thermogenic brown and beige/brite adipogenesis in humans. Ann. Med. 2015;47(2):169–177. doi: 10.3109/07853890.2014.952328
34. Ouellet V., Labbe S.M., Blondin D.P., Phoenix S., Guérin B., Haman F., Turcotte E.E., Richard D., Carpentier A.C. Brown adipose tissue oxidative metabolism contributes to energy expenditure during acute cold exposure in humans. J. Clin. Invest. 2012;122(2):545. doi: 10.1172/JCI60433
35. Porter C., Chondronikola M., Sidossis L.S. The therapeutic potential of brown adipocytes in human. Front. Endocrinol. (Lausanne). 2015;6:156. doi: 10.3389/fendo.2015.00156
36. Muzik O., Mangner T.J., Leonard W.R., Kumar A., Janisse J., Granneman J.G. 15O PET measurement of blood flow and oxygen consumption in cold-activated human brown fat. J. Nucl. Med. 2013;54(4):523–531. doi: 10.2967/jnumed.112.111336
37. Chondronikola M., Volpi E., Borsheim E., Porter C., Annamalai P., Enerbäck S., Lidell M.E., Saraf M.K., Labbe S.M., Hurren N.M., … Sidossis L.S. Brown adipose tissue improves whole body glucose homeostasis and insulin sensitivity in humans. Diabetes. 2014;63(12):4089–4099. doi: 10.2337/db14-0746
38. Романцова Т.И. Жировая ткань: цвета, депо и функции. Ожирение и метаболизм. 2021;18(3):282– 301. doi: 10.14341/omet12748
39. Moonen M.P.B., Nascimento E.B.M., van Marken Lichtenbelt W.D. Human brown adipose tissue: Underestimated target in metabolic disease? Biochim. Biophys. Acta Mol. Cell. Biol. Lipids. 2019;1864(1):104– 112. doi: 10.1016/j.bbalip.2018.05.012
40. Chondronikola M., Volpi E., Børsheim E., Porter C., Saraf M.K., Annamalai P., Yfanti C., Chao T., Wong D., Shinoda K., … Sidossis L.S. Brown adipose tissue activation is linked to distinct systemic effects on lipid metabolism in humans. Cell. Metab. 2016;23(6):1200–1206. doi: 10.1016/j.cmet.2016.04.029
41. Zoico E., Rubele S., de Caro A., Nori N., Mazzali G., Fantin F., Rossi A., Zamboni M. Brown and beige adipose tissue and aging. Front. Endocrinol. (Lausanne). 2019;10:368. doi: 10.3389/fendo.2019.00368
42. Sakellariou P., Valente A., Carrillo A.E., Metsios G.S., Nadolnik L., Jamurtas A.Z., Koutedakis Y., Boguszewski C., Andrade C.M.B., Svensson P.A., … Flouris A.D. Chronic l-menthol-induced browning of white adipose tissue hypothesis: A putative therapeutic regime for combating obesity and improving metabolic health. Med. Hypotheses. 2016;93:21–26. doi: 10.1016/j.mehy.2016.05.006
43. Roses E.D., Spiegelman B.M. What we talk about when we talk about fat? Cell. 2014;156(1-2):20– 44. doi: 10.1016/j.cell.2013.12.012
44. Li S., Mi L., Yu L., Yu Q., Liu T., Wang G.X., Zhao X.Y., Wu J., Lin J.D. Zbtb7b engages the long noncoding RNA Blnc1 to drive brown and beige fat development and thermogenesis. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2017;114(34):E7111–E7120. doi: 10.1073/pnas.1703494114
45. Lund J., Larsen L.H., Lauritzen L. Fish oil as a potential activator of brown and beige fat thermogenesis. Adipocyte. 2018;7(2):88–95. doi: 10.1080/21623945.2018.1442980
46. Carpentier A.C., Blondin D.P., Virtanen K.A., Richard D., Haman F., Turcotte E.E. Brown adipose tissue energy metabolism in humans. Front. Endocrinol. (Lausanne). 2018;9:447. doi: 10.3389/fendo.2018.00447
47. Chevalier C., Stojanović O., Colin D.J., SuarezZamorano N., Tarallo V., Veyrat-Durebex C., Rigo D., Fabbiano S., Stevanović A., Hagemann S, … Trajkovski M. Gut microbiota orchestrates energy homeostasis during cold. Cell. 2015;163(6):1360–1374. doi: 10.1016/j.cell.2015.11.004
48. Rowan C.R., McManus J., Boland K., O’Toole A. Visceral adiposity and inflammatory bowel disease. Int. J. Colorectal. Dis. 2021;36(11):2305–2319. doi: 10.1007/s00384-021-03968-w
49. Cohen P., Levy J.D., Zhang Y., Frontini A., Kolodin D.P., Svensson K.J., Lo J.C., Zeng X., Ye L., Khandekar M.J., … Spiegelman B.M. Ablation of PRDM16 and beige adipose causes metabolic dysfunction and a subcutaneous to visceral fat switch. Cell. 2014;156(1-2):304–316. doi: 10.1016/j.cell.2013.12.021
50. Kaisanlahti A., Glumoff T. Browning of white fat: agents and implications for beige adipose tissue to type 2 diabetes. J. Physiol. Biochem. 2019;75(1):1–10. doi: 10.1007/s13105-018-0658-5
51. Rajakumari S., Wu J., Ishibashi J., Lim H.W., Giang A.H., Won K.J., Reed R.R., Seale P. EBF2 determines and maintains brown adipocyte identity. Cell. Metabolism. 2013;17(4):562–574. doi: 10.1016/j.cmet.2013.01.015
52. Roth C.L., Molica F., Kwak B.R. Browning of white adipose tissue as a therapeutic tool in the fight against atherosclerosis. Metabolites. 2021;11(5):319. doi: 10.3390/metabo11050319
53. Dewal R.S., Stanford K.I. Effects of exercise on brown and beige adipocytes. Biochim. Biophys. Acta Mol. Cell. Biol. Lipids. 2019;1864(1):71–78. doi: 10.1016/j.bbalip.2018.04.013
54. Kalinovich A.V., de Jong J.M., Cannon B., Nedergaard J. UCP1 in adipose tissues: two steps to full browning. Biochimie. 2017;134:127–137. doi: 10.1016/j.biochi.2017.01.007
55. Poursharifi P., Attanе C., Mugabo Y., AlMass A., Ghosh A., Schmitt C., Zhao S., Guida J., Lussier R., Erb H., … Prentki M. Adipose ABHD6 regulates tolerance to cold and thermogenic programs. JCI Insight. 2020;5(24):e140294. doi: 10.1172/jci.insight.140294
56. Lim J., Park H.S., Kim J., Jang Y.J., Kim J.H., Lee Y.J., Heo Y. Depot-specific UCP1 expression in human white adipose tissue and its association with obesity-related markers. Int. J. Obes. (Lond.). 2020;44(3):697–706. doi: 10.1038/s41366-020-0528-4
57. Liu L., Chen Y., Chen J., Lu M., Guo R., Han J., Zhang Y., Pei X., Ping Z. The relationship between PRDM16 promoter methylation in abdominal subcutaneous and omental adipose tissue and obesity. Clin. Nutr. 2021;40(4):2278–2284. doi: 10.1016/j.clnu.2020.10.016
58. Macartney-Coxson D., Benton M.C., Blick R., Stubbs R.S., Hagan R.D., Langston M.A. Genomewide DNA methylation analysis reveals loci that distinguish different types of adipose tissue in obese individuals. Clin. Epigenetics. 2017;9:48. doi: 10.1186/s13148-017-0344-4
Рецензия
Для цитирования:
Афанаскина Л.Н., Деревцова С.Н., Чекишева Т.Н., Медведева Н.Н. Белок PRDM16 и его значение для жировой ткани (обзор литературы). Сибирский научный медицинский журнал. 2023;43(5):25-33. https://doi.org/10.18699/SSMJ20230503
For citation:
Afanaskina L.N., Derevtsova S.N., Chekisheva T.N., Medvedeva N.N. Protein PRDM16 and its importance for adipose tissue (literature review). Сибирский научный медицинский журнал. 2023;43(5):25-33. (In Russ.) https://doi.org/10.18699/SSMJ20230503
Просмотров: 374
Послать статью по эл. почте 