במחקר פרה-קליני שפורסם לאחרונה ב- Journal of Clinical Investigation, חוקרים בארצות הברית של אמריקה חקרו את תפקידו של גורם השעתוק KLF15 (קיצור של Kruppel-like factor 15) בשמירה על תכונות השומן הלבן ברקמת השומן הלבנה התת עורית (WAT) במודלים של עכברים ותאי שומן אנושיים ראשוניים. הם מצאו שמחיקת Klf15 גורמת לתכונות אדיפוציטים בז' ב-WAT ועשויה להשפיע על חילוף החומרים המערכתי, ובכך פותחת אפיקים חדשים לטיפול בהשמנת יתר.
לימוד: אדיפוציטים לבנים במאגרי שומן תת עוריים דורשים KLF15 לתחזוקה במודלים פרה-קליניים
רקע כללי
אדיפוציטים, תאי מפתח ברקמת שומן בוגרת, ממלאים תפקידים בהומאוסטזיס אנרגטי ומייצרים אותות פאראקריניים ואנדוקריניים שונים. למאגרי רקמות שומן שונים יש השפעות התפתחותיות ומטבוליות ייחודיות. רקמת שומן חומה (BAT) ו-WAT נבדלים באופן משמעותי. בעוד WAT מבשיל לאחר הלידה, BAT קיים בלידה, ומסייע להתפתחות חום באמצעות איתות β-אדרנרגי, במיוחד בתגובה לקור. ליכולת שריפת האנרגיה של BAT יש פוטנציאל לטפל בהשמנת יתר, אך לבני אדם יש BAT מוגבל, שיורד עם הגיל.
מעניין לציין ש-WAT תת עורי מכיל אדיפוציטים הטרוגניים, כולל אדיפוציטים לבנים ו'בז', החולקים תכונות עם אדיפוציטים חומים. מקורם של אדיפוציטים בז' נותר לא ברור. בנוסף, הגורמים השומרים על תכונות האדיפוציטים הלבנים אינם מובנים היטב. הבנת האופי וההקשר הספציפיים למחסן של גורמים אלה עשויה לחשוף יעדים לטיפולי השמנת יתר.
KLF15 הוא גורם שעתוק אצבע אבץ המקושר לאגירת שומנים, אדיפוגנזה וויסות BAT. דיווח על חוסר ויסות של KLF קשור למחלות כמו השמנת יתר וסוכרת, מה שמדגיש את הצורך במחקר נוסף על תפקידם של KLFs ברקמת השומן. לכן, במחקר הפרה-קליני הנוכחי, החוקרים חקרו את התפקיד הפוטנציאלי של KL15 בשמירה על תכונות אדיפוציטים לבנים, במיוחד במחסני WAT תת עוריים.
לגבי המחקר
במחקר הנוכחי, החוקרים בחנו את רמות ביטוי Klf15 בשלושה סוגים עיקריים של רקמת שומן: קרביים, תת עוריים וחום תוך קפסולרי, באמצעות עכברים מסוג פרא. הם גם בדקו את ההשפעה של גירוי β-אדרנרגי על ביטוי Klf15. בנוסף, הם השוו את רמות הביטוי של שלושת בני משפחת הקולטנים האדרנרגיים השונים (ADRB 1-3) על פני סוגי השומן ובאדיפוציטים לבנים וחומים אנושיים. קו עכברים עם זרמים מסוג Klf15 פותח באמצעות טכנולוגיית CRISPR/Cas9 (קיצור של Clustered regularly interspaced short palindromic repeats ו-associated protein 9). ניתוחי ביטוי גנים וחלבונים נערכו באמצעות qPCR (קיצור של תגובת שרשרת פולימראז כמותית), Western blot ואימונובלוטינג. עכברים עם פלקס של Klf15 הוצלבו עם עכברי Adipoq-Cre כדי למחוק את Klf15 באופן סלקטיבי באדיפוציטים בוגרים, ויצרו עכברי Adipo-Klf15-cKO. קו עכבר נוסף, Prx1-Klf15 cKO, נוצר על ידי חציית עכברים עם Floxed Klf15 עם עכברי Prx1-Cre, המכוונים לתאי אבות אדיפוציטים במחסן iWAT. מבחנים פונקציונליים כללו מדידת שיעורי צריכת חמצן (OCR) והוצאת אנרגיה בתגובה לאגוניסטים אדרנרגיים באמצעות כלובים מטבוליים ומנתחי סוסון ים. בנוסף, נעשה שימוש באדיפוציטים תת עוריים אנושיים ראשוניים לבדיקת שימור תפקוד KLF15, כאשר Klf15 נוק-דאון הושג באמצעות זיהום אדנוויראלי.
תוצאות ודיון
ביטוי Klf15 נמצא נמוך בכ-75% ב-BAT בהשוואה ל-WAT, מה שמצביע על תפקיד פיזיולוגי להבדל זה. גירוי β-אדרנרגי in vivo הביא להורדה של ביטוי Klf15 ב-WAT בכ-50%. מבין הקולטנים האדרנרגיים, Adrb1 היה המבוטא בצורה הדיפרנציאלית ביותר ב-BAT בהשוואה ל-WAT, ודפוס דומה נצפה באדיפוציטים אנושיים. ביטוי יתר של Adrb1 באדיפוציטים לבנים נמצא כמשנה אדיפוציטים לבנים אפילו בנוכחות קולטנים אדרנרגיים אחרים.
מחיקה של Klf15 באדיפוציטים לבנים גרמה לביטוי של גנים קריטיים לזהות ולתפקוד השומן החום, כגון ניתוק חלבון 1 (Ucp1). מחיקה זו הובילה גם לוויסות מעלה של Adrb1, כאשר קולטנים אדרנרגיים אחרים לא הושפעו או מופחתים. הרמות של β1AR עלו עם מחיקת Klf15, דבר המצביע על כך ש-KLF15 מווסת את התחזוקה של אדיפוציטים לבנים ו"בייג'ינג" ב-WAT תת עורי. In vivo, עכברי Adipo-Klf15-cKO הציגו WAT תת עורי שחום יותר עם מסה מופחתת וביטוי גבוה יותר של גנים של שומן חום, במיוחד באדיפוציטים בוגרים מבודדים מה-WAT התת עורי, ללא שינויים ב-WAT הקרביים או BAT. עכברי Prx1-Klf15 cKO הראו מסת WAT תת עורית מופחתת, מראה שחום יותר, אדיפוציטים קטנים יותר וביטוי מוגבר של גנים לסמן שומן חום. In vivo מחקרים הראו הוצאה אנרגטית גבוהה יותר וסובלנות טובה יותר לקור בעכברי Prx1-Klf15 cKO. בדיקות פונקציונליות גילו ש-WAT תת עורי עם מחיקת Klf15 העלה OCRs בתגובה לגירוי אדרנרגי, דבר המעיד על רגישות אדרנרגית מוגברת. באדיפוציטים לבנים אנושיים, הנפילה של KLF15 הביאה גם להגברת ביטוי Adrb1 ו-UCP1, שיפור OCRs והגברת הרגישות לגירוי אדרנרגי.
סיכום
לסיכום, ממצאים אלו מצביעים על כך ש-KLF15 מווסת את רגישות האדיפוציטים לגירוי β-אדרנרגי וחיוני לשמירה על תכונות האדיפוציטים הלבנים ב-WAT תת עורי. מיקוד KLF15 יכול לקדם ניצול אנרגיה באמצעות מסלול אדרנרגי חלופי באדיפוציטים לבנים. תגליות אלו משפרות את ההבנה שלנו בביולוגיה של השומן והפלסטיות של שומנים לבנים בוגרים. הם גם חושפים מסלולים שלא זוהו בעבר, שיכולים להיות מטרות טיפוליות רלוונטיות ויעילות יותר נגד השמנת יתר בבני אדם.
