肥満と糖尿病におけるマイクロRNAの洞察
研究は、肥満関連の糖尿病におけるmiR-182-5pの役割を調べている。
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肥満は世界中で大きな健康問題になってて、特に2型糖尿病(T2D)や非アルコール性脂肪肝疾患(NAFLD)を引き起こしてる。T2Dの人の多くが肥満だけど、肥満の人が必ずしも糖尿病になるわけじゃない。T2Dの発症には遺伝子、ライフスタイル、腸内細菌などいろんな要因が関わってるし、年齢や体重増加、幼少期の条件による変化もリスクを高める。
マイクロRNA(miRNA)は、いくつもの遺伝子を同時に制御できる小さな分子で、臓器同士のコミュニケーションに重要な役割を果たしてる。特定のmiRNAのバランスが崩れると、体中で問題が起こることがある。研究によれば、T2Dを持つ人ではいくつかのmiRNAの発現が異なることがわかってるけど、肝臓での変化についてはあまり知られてないんだ。肝臓は血糖値管理に欠かせないからね。
特にmiR-182-5pっていうmiRNAは、マウスの肝臓や脂肪組織でインスリン感受性に影響を与えることがわかってる。このmiRNAは肝臓が砂糖や脂肪をどう処理するかに影響するんだ。でも、これまでの研究はマウスや細胞培養が多かったから、人間に関する研究がもっと必要なんだ。この研究は、肥満の人の肝臓miRNAをT2Dがある人とない人で詳しく見て、代謝の問題や肝臓の問題とどう関係してるかを調べることを目的にしてた。
研究デザイン
人間のコホート
参加者は同意を提供し、研究は倫理ガイドラインに従った。肝臓サンプルは減量手術中に収集された。断食後に血液が採取された。参加者はT2Dの人と非糖尿病のコントロールグループに分けられた。合計で85人が参加し、そのうち41人がT2D、44人が非糖尿病だった。
マウスのコホート
マウスの研究は地元の当局によって承認された。成体のオスのマウスは管理された環境で育てられた。いくつかのグループに分けられ、一部は高脂肪食を一定期間食べ、その後通常の食事に切り替えられた。他のマウスは高脂肪食を継続した。マウスの体重が記録され、断食後にサンプルが収集された。
肝臓の遺伝子発現
肝臓サンプルからRNAを抽出し、特定の遺伝子の発現を信頼性のある比較を行う方法で測定した。
miRNA解析
この研究では、人間とマウスの肝臓サンプルにおけるmiRNAレベルを測定した。肝臓の代謝機能に影響を与える可能性のある特定のmiRNAの発現を定量化するために特別な技術が使用された。
結果
T2Dに関連するmiRNA
主な目的は、肥満だけではなくT2Dに関連する肝臓miRNAを特定することだった。分析の結果、T2Dに関連する28のmiRNAの特異なセットが明らかになった。その中には血糖値や肝臓の脂肪含量などの代謝特性に顕著に関連するmiRNAがいくつかあった。
これらのmiRNAの中で、miR-182-5pはさまざまな代謝特性との強い関係で際立ってた。このmiRNAはT2Dの人の肝臓で特に増加してることがわかった。miR-182-5pの存在は、血中トリグリセリドや肝臓脂肪など他の重要な健康指標とも関連してることが観察された。
miR-182-5pの役割をより理解するために、研究者たちは肝臓でのインスリン感受性や脂肪処理に関わるプロセスに影響を与える可能性のある標的遺伝子を探ってた。
標的遺伝子と経路分析
さらなる調査を通じて、研究者たちはmiR-182-5pによって制御される可能性のある脂質代謝とグルコース調節に関連する多数の標的遺伝子を特定した。特にLRP6という遺伝子が肝臓が砂糖と脂肪をどう管理するかを調節する主要な標的として特定された。T2Dの人やこの状態を模倣するマウスモデルではLRP6のレベルが低下してることが観察された。
これらの結果を受けて、研究は肝臓細胞でmiR-182-5pを過剰発現させることで、その標的遺伝子の発現に影響を与え、インスリン感受性や脂肪蓄積を悪化させる変化を引き起こすことを確認した。
体重減少によるmiR-182-5p発現の変化
マウスの研究で、高脂肪食から通常の食事に切り替えた際にマウスが体重を減らすと、miR-182-5pの高発現が減少した。これはこのmiRNAが体重の変化に敏感であることを示してた。マウスが体重を戻すと、miR-182-5pのレベルが再び増加し、体重とmiRNAレベルとの関連が代謝健康に影響を与える可能性があることを示唆してる。
miR-182-5pの代謝効果
miR-182-5pの役割をさらに探るために、研究者たちはマウスでそのレベルを上げる実験を行った。miR-182-5pを投与されたマウスでは、肝臓でのこのmiRNAの量が大幅に増加した。この増加は肝臓の脂肪含量の上昇やインスリンレベルの上昇と関連してた。ただし、全体の体重は大きく変わらなかった。
全体のグルコース耐性においては有意な差はなかったものの、miR-182-5pのレベルが上昇したマウスではインスリンレベルが増加して、潜在的なインスリン抵抗性を示してた。また、肝臓では脂肪含量が増加してて、代謝健康にとって問題かもしれない。
結論
この研究は、miR-182-5pのようなmiRNAが肥満のある人のT2DやNAFLDの発症に重要な役割を果たす可能性があることを示した。特定のmiRNAとその標的遺伝子との関係を理解することで、研究者たちは肥満や糖尿病における代謝の複雑なメカニズムを解明し始めることができる。
特定されたmiRNAは、T2Dや関連する代謝障害の管理や予防のための新しい治療法への道を示すかもしれない。将来的な治療は、これらの特定のmiRNAをターゲットにして、遺伝子発現をポジティブに影響させて代謝健康を改善する方向に進むかもしれない。
さらに、この研究の結果は、これらのmiRNAがどのように調節され、肥満やそれに関連する状態に対して健康的な結果を促進するために臨床現場でどのように利用できるかを明確にするために、さらなる研究を行う重要性を指摘してる。
タイトル: Liver microRNA transcriptome reveals miR-182 as link between type 2 diabetes and fatty liver disease in obesity
概要: BackgroundThe development of obesity-associated comorbidities such as type 2 diabetes (T2D) and hepatic steatosis has been linked to selected microRNAs in individual studies; however, an unbiased genome-wide approach to map T2D induced changes in the miRNAs landscape in human liver samples, and a subsequent robust identification and validation of target genes is still missing. MethodsLiver biopsies from age- and gender-matched obese individuals with (n=20) or without (n=20) T2D were used for microRNA microarray analysis. The candidate microRNA and target genes were validated in 85 human liver samples, and subsequently mechanistically characterized in hepatic cells as well as by dietary interventions and hepatic overexpression in mice. ResultsHere we present the human hepatic microRNA transcriptome of type 2 diabetes in liver biopsies and use a novel seed prediction tool to robustly identify microRNA target genes, which were then validated in a unique cohort of 85 human livers. Subsequent mouse studies identified a distinct signature of T2D-associated miRNAs, partly conserved in both species. Of those, human-murine miR-182-5p was the most associated to whole-body glucose homeostasis and hepatic lipid metabolism. Its target gene LRP6 was consistently lower expressed in livers of obese T2D humans and mice as well as under conditions of miR-182-5p overexpression. Weight loss in obese mice decreased hepatic miR-182-5p and restored Lrp6 expression and other miR-182-5p target genes. Hepatic overexpression of miR-182-5p in mice rapidly decreased LRP6 protein levels and increased liver triglycerides and fasting insulin under obesogenic conditions after only seven days. ConclusionBy mapping the hepatic miRNA-transcriptome of type 2 diabetic obese subjects, validating conserved miRNAs in diet-induced mice, and establishing a novel miRNA prediction tool, we provide a robust and unique resource that will pave the way for future studies in the field. As proof of concept, we revealed that the repression of LRP6 by miR-182-5p, which promotes lipogenesis and impairs glucose homeostasis, provides a novel mechanistic link between T2D and non-alcoholic fatty liver disease, and demonstrate in vivo that miR-182-5p can serve as a future drug target for the treatment of obesity-driven hepatic steatosis. Graphical Abstract O_FIG O_LINKSMALLFIG WIDTH=200 HEIGHT=132 SRC="FIGDIR/small/560594v2_ufig1.gif" ALT="Figure 1"> View larger version (30K): [email protected]@ba6497org.highwire.dtl.DTLVardef@121f8f4org.highwire.dtl.DTLVardef@15f7773_HPS_FORMAT_FIGEXP M_FIG C_FIG
著者: Henriette Kirchner, C. Krause, J. H. Britsemmer, M. Bernecker, A. Molenaar, N. Taege, N. Lopez Alcantara, C. Geissler, M. Kaehler, K. Iben, A. Judycka, J. Wagner, S. Wolter, O. Mann, P. Pfluger, I. Cascorbi, H. Lehnert, K. Stemmer, S. C. Schriever
最終更新: 2024-05-03 00:00:00
言語: English
ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.10.02.560594
ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.10.02.560594.full.pdf
ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。
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