Regulation of inflammation in obesity
Authors: Λυρώνη Κωνσταντίνα 
Published: September 2021

Μια πληθώρα φυσιολογικών και παθολογικών διεργασιών διέπονται από φλεγμονή. Με την πάροδο των ετών έχει γίνει τεράστια πρόοδος στην κατανόηση των κυτταρικών και μοριακών γεγονότων που εμπλέκονται στις φλεγμονώδεις διεργασίες. Μια καλά ρυθμισμένη φλεγμονώδης απάντηση είναι ευεργετική για τον οργανισμό γιατί επιτρέπει να διατηρηθεί η ομοιόσταση, να προστατευτεί από κάποια λοίμωξη και να επιδιορθώσει μια ιστική βλάβη, μπορεί όμως και να αποβεί καταστροφική αν δεν είναι κατάλληλα ρυθμισμένη. Κλασσικοί εκκινητές της φλεγμονής όπως λοιμώξεις και ιστική βλάβη είναι μέσα στο ευρύ φάσμα των δυσμενών καταστάσεων που επάγουν φλεγμονή. Χρόνιες φλεγμονώδεις ασθένειες όπως η ρευματοειδής αρθρίτιδα, ο συστηματικός ερυθηματώδης λύκος, οι φλεγμονώδεις νόσοι του εντέρου και άλλες οφείλουν την παθογένειά τους σε υπέρμετρη, μη ορθώς εναρχθείσα φλεγμονή. Μεταβολικές νόσοι όπως η παχυσαρκία και ο διαβήτης τύπου ΙΙ επίσης χαρακτηρίζονται απο μία χρόνια χαμηλού βαθμού φλεγμονή, γεγονός που έχει οδηγήσει στην ιδέα της μεταβολικής φλεγμονής. Παρόλο που η φλεγμονώδης αντίδραση έχει μελετηθεί εκτενώς, οι μηχανισμοί με τους οποίους ρυθμίζεται είναι μεγάλης σημασίας. Τα μακροφάγα είναι κύτταρα με κεντρικό ρόλο στη φλεγμονή και ενεργοποιούνται από μια πληθώρα ερεθισμάτων αποκτώντας ένα φαινότυπο που μπορεί να κυμαίνεται από πλήρως προ-φλεγμονώδης (τύπου Μ1) έως αντι-φλεγμονώδης προς τερματισμό της φλεγμονώδους αντίδρασης και ιστικής επιδιόρθωσης (τύπου Μ2). Η μεταβολική φλεγμονή έχει επίσης αντίκτυπο στο φαινότυπο των μακροφάγων. Ο φλεγμαίνων λιπώδης ιστός είναι διηθημένος από περισότερα μακροφάγα τα οποία είναι προ-φλεγμονώδη (Μ1). Η σωστή λήξη της φλεγμονής είναι εξίσου σημαντική με τη σωστή έναρξη γι’ αυτό και υπάρχει μια πληθώρα παραγόντων που δρουν ως αρνητικοί ρυθμιστές. Η TLR σηματοδότηση είναι ενεργή στη φλεγμονή και τη μεταβολική φλεγμονή και ρυθμίζεται αρνητικά από την πρωτεϊνη IRAK-M που εμποδίζει τη φωσφορυλίωση της IRAK-4 σταματώντας την περαιτέρω σηματοδότηση. Η παγκόσμια επιδημία παχυσαρκίας έχει οδηγήσει στην αύξηση των μεταβολικών νόσων που σχετίζονται με αυτή την κατάσταση και ως εκ τούτου χρειάζονται μελέτες που θα αποκαλύψουν τους μηχανισμούς που διέπουν τις διεργασίες με τις οποίες εγκαθιδρύεται η μεταβολική φλεγμονή και θα επιτρέψουν την κατανόηση της παθογένεσης των καταστάσεων αυτών. Τα λιποκύτταρα θεωρούνται πλέον περισσότερο από απλές αποθήκες λιπιδίων. Έχουν πρωταρχικό ρόλο στον έλεγχο της ενεργειακής ομοιόστασης και εκκρίνουν ορμόνες και λιπίδια που ρυθμίζουν άλλους ιστούς. Ο λιπώδης ιστός έχει δειχθεί ότι φλεγμαίνει στην παχυσαρκία και πολλές μελέτες έχουν ασχοληθεί με τη φλεγμονή του λιπώδους ιστού. Δεδομένης της σημασίας της φλεγμονής και της μεταβολικής φλεγμονής στην υγεία αλλά και την ασθένεια, η παρούσα μελέτη επικεντρώθηκε στην ανάλυση των μεταγραφικών και επιγενετικών μηχανισμών της ενεργοποίησης των μακροφάγων και πιο συγκεκριμένα στο μηχανισμό ρύθμισης του ενδοκυττάριου ρυθμιστή του TLR μονοπατιού IRAK-M (αρνητικός ρυθμιστής της TLR4/LPS σηματοδότησης). Η παρούσα εργασία στόχευσε επίσης στο να αποσαφηνίσει αν τα λιποκύτταρα μπορούν να αποκτήσουν έναν φαινότυπο τύπου μακροφάγων όπως αυτόν που τα μακροφάγα αποκτούν σε καταστάσεις φλεγμονής όπως η παχυσαρκία και η ενεργοποίηση από LPS και πώς ρυθμιζεται ο φαινότυπος αυτός.Χρησιμοποιώντας μεγάλης κλίμακας στόχευση με siRNA έγινε σίγηση γονιδίων που κωδικοποιούν γνωστούς μεταγραφικούς παράγοντες, σηματοδοτικά μόρια και επιγενετικούς ρυθμιστές ώστε να ταυτοποιηθεί ποιοί επηρεάζουν την ενεργοποίηση του IRAK-M από το LPS. Τα γονίδια των οποίων η σίγηση είχε τη μεγαλύτερη διαφορά στην ενεργοποίηση (είτε προς τα πάνω, είτε προς τα κάτω) της έκφρασης του IRAK-M επιλέχθηκαν για περαιτέρω επιβεβαίωση. Ο μεταγραφικός παράγοντας C/EBPβ ταυτοποιήθηκε ως μεταγραφικός ενεργοποιητής του IRAK-M γονιδίου κατά την ενεργοποίηση των μακροφάγων με LPS. Πειράματα ανοσοκατακρήμνισης χρωματίνης έδειξαν ότι ο C/EBPβ στρατολογήθηκε στον υποκινητή του IRAK-M σύντομα μετά το ερέθισμα του LPS ώστε να επάγει τη μεταγραφή του. Επιπλέον πειράματα ανοσοκατακρήμνισης χρωματίνης έδειξαν ότι οι παράγοντες NFκΒ/p65 και NFκB/RelB στρατολογήθηκαν επίσης στον υποκινητή του IRAK-M λίγο μετά το C/EBPβ ώστε να κρατήσουν ενεργή τη μεταγραφή. Εκτός από τους μεταγραφικούς παράγοντες υπάρχουν και οι επιγενετικοί ρυθμιστές που παίζουν ρόλο στη ρύθμιση της μεταγραφής. Σίγηση του EZH2 γονιδίου, που είναι η μεθυλοτρανσφεράση του συμπλόκου PRC2, έδειξε ότι ρυθμίζει επίσης τη μεταγραφή του IRAK-M γονιδίου στα μακροφάγα κατά την ενεργοποίηση με LPS.Σε παράλληλα πειράματα μελετήθηκαν οι φλεγμονώδεις αντιδράσεις των λιποκυττάρων χρησιμοποιώντας μυικούς εμβρυονικούς ινοβλάστες που διαφοροποιήθηκαν σε ώριμα λιποκύτταρα, καθώς και πρωτογενή λιποκύτταρα από φυσιολογικά και παχύσαρκα ποντίκια. Τα κύτταρα ενεργοποιήθηκαν με LPS και αναλύθηκε ο φαινότυπός τους. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι τα λιποκύτταρα ενεργοποιήθηκαν και απέκτησαν έναν φλεγμονώδη φαινότυπο που ομοιάζει με αυτό τον μακροφάγων όταν ενεργοποιούνται από LPS ή όταν βρίσκονται σε ένα φλεγμονώδες περιβάλλον όπως στην περίπτωση της παχυσαρκίας. Χρησιμοποιώντας knock-out ζώα βρέθηκε ότι η Osteopontin είχε ένα ρόλο στη ρύθμιση της ενεργοποίησης της φλεγμονής στα λιποκύτταρα. Απουσία OPN είχε ως αποτέλεσμα την υπερ-ενεργοποίηση των λιποκυττάρων καθώς τα OPN knock-out λιποκύτταρα παρήγαγαν περισσότερο TNFα, περισσότερη iNOS και περισσότερα νιτρικά. Το αποτέλεσμα αυτό φάνηκε να διαμεσολαβείται από PPARγ και πιθανότατα ανεξάρτητα από την LPS/TLR4 σηματοδότηση.Συνολικά, η παρούσα μελέτη προσθέτει στη γνώση της ρύθμισης της φλεγμονής και της μεταβολικής φλεγμονής αποσαφηνίζοντας έναν μηχανισμό της μεταγραφής του IRAK-M γονιδίου και ένα νέο παράγοντα που διαμεσολαβεί τη φλεγμονώδη αντίδραση στα λιποκύτταρα.