Download - Estudi de la funció del coactivador transcripcional PGC-1β en el teixit adipós blanc i la seva implicació en el desenvolupament de resistència a insulina

Transcript
Page 1: Estudi de la funció del coactivador transcripcional PGC-1β en el teixit adipós blanc i la seva implicació en el desenvolupament de resistència a insulina

Study of the role of the PGC-1β transcriptional coactivator

in white adipose tissue and its implication in the development of insulin resistance

Natàlia Enguix Elena

Laboratory of Metabolism and Obesity

Unit of Diabetes and Metabolism

Page 2: Estudi de la funció del coactivador transcripcional PGC-1β en el teixit adipós blanc i la seva implicació en el desenvolupament de resistència a insulina

Fatty acids

Fatty acids

Acyl-CoAs

Diacylglycerols

Ceramides

Insulin

IRS

PKC ATP

STOP

Thiazolidinediones

Adipogenesis

Mitochondrial Biogenesis Oxidative Metabolism

Fatty acid uptake Triglycerides accumulation

Lipid oxidation

White AdiposeTissue

Page 3: Estudi de la funció del coactivador transcripcional PGC-1β en el teixit adipós blanc i la seva implicació en el desenvolupament de resistència a insulina

Fatty Acid Oxidation

mtDNA replication/transcription

Oxphos System

NRF1/2

ERR

PGC-1

PGC-1

PGC-1

PGC-1

COLD EXPOSURE

EXERCISE

PPAR

Nucleus

TFAM

Page 4: Estudi de la funció del coactivador transcripcional PGC-1β en el teixit adipós blanc i la seva implicació en el desenvolupament de resistència a insulina

(Patti et al, PNAS 2003)

Skeletal Muscle

Decreased mitochondrial mass and function in diabetic patients is associated with low PGC-1 expression

White Adipose Tissue

(Bogacka et al, Diabetes 2005)

Mitochondrial Mass PGC-1 mRNA

No Diabetic Control

Placebo Pioglitazone

Diabetic

No Diabetic Control

Placebo Pioglitazone

Diabetic

Control

Diabetic Control

Diabetic

Page 5: Estudi de la funció del coactivador transcripcional PGC-1β en el teixit adipós blanc i la seva implicació en el desenvolupament de resistència a insulina

Expression of mitochondrial genes and mitochondrial biogenesis is not altered in WAT of PGC-1-FAT-KO mice

loxP loxP

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

1 2 3 6 7 8 9 10 11 12 13

+ aP2-Cre

Floxed allele

PGC-1-FAT-KO

0,0

0,5

1,0

1,5

a.u

.

mtDNA

wt ko 0

0,5

1

1,5

mR

NA

(a.

u.)

Gene Expression White Adipose Tissue

mR

NA

(a.

u.)

1.2

0.8

0.4

0

1.6

Kidney Liver Testis Spleen Muscle Thymus BAT WAT

Gene Expression Wildtype

PGC-1-FAT-KO

** **

Pardo et al. PLoS One (2011)

Page 6: Estudi de la funció del coactivador transcripcional PGC-1β en el teixit adipós blanc i la seva implicació en el desenvolupament de resistència a insulina

Rosiglitazone-induced mitochondrial biogenesis and function is independent of PGC-1

Rela

tive m

tDN

A c

onte

nt

mtDNA

Cont. Rosig

2.5

2.0

1.5

1.0

0.5

0

Citrate synthase

CS

activity

m

ol/m

g.m

in

Cont. Rosig

2.5

2.0

1.5

1.0

0.5

0

3.0

3.5

0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

mR

NA

expre

ssio

n

(Rela

tive u

nits)

PGC-1

Wt FAT-KO COXII COXIV CYCS ATP5b CS ACO2 MCAD

0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

mR

NA

expre

ssio

n

(Re

lative

units)

Wt Cont. FAT-KO Cont. Wt Rosig. FAT-KO Rosig.

Pardo et al. PLoS One (2011)

Page 7: Estudi de la funció del coactivador transcripcional PGC-1β en el teixit adipós blanc i la seva implicació en el desenvolupament de resistència a insulina

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

Pre Conf Post d0 d2 d4 d6 d8

mR

NA

(R

elat

ive

un

its)

Days during differentation

PGC-1β

PPARγ

Pref-1

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

mR

NA

(R

ela

tive

un

its)

PGC-1β ATGL

PGC-1β is highly expressed in mature white adipocytes

Pref-1

* **

*

0

0,5

1

1,5

2

2,5

NRF-2 NRF-1 ERRα ERRγ RIP140 PGC-1β

mR

NA

(R

ela

tive

un

its)

Wild type + Vehicle

Wild type + Rosiglitazone

Gene Expression

Page 8: Estudi de la funció del coactivador transcripcional PGC-1β en el teixit adipós blanc i la seva implicació en el desenvolupament de resistència a insulina

Generation of PGC-1β-FAT-KO mice

2 3 5 8 1 4 6 7 9 10 11 12

2 3 8 1 6 7 9 10 11 12

+ aP2Cre

Floxed allele

PGC-1β-FAT-KO

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

BAT iWAT Adipocytes Kidney Lungs Soleus Spleen Testis Thymus

mR

NA

(a.

u.)

PGC-1β Expression

Wildtype

PGC-1B-FAT-KO

Adipose tissues

** ** **

30ºC

Page 9: Estudi de la funció del coactivador transcripcional PGC-1β en el teixit adipós blanc i la seva implicació en el desenvolupament de resistència a insulina

Gene expression profiling in WAT of PGC-1β-FAT-KO mice

Microarray DNA

Wildtype (n=5)

Knockout (n=5)

Page 10: Estudi de la funció del coactivador transcripcional PGC-1β en el teixit adipós blanc i la seva implicació en el desenvolupament de resistència a insulina

PGC-1β regulates expression of genes involved in oxidative metabolism in white adipose tissue

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

NDUFAB1 NDUFB9 SDHB CytC1 CytCs Cox5a Cox5b Cox7a1 ATP5a1 ATP5o

mR

NA

(R

ela

tive

un

its)

Wild type

PGC-1β-FAT-KO

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

Aco2 Idh3a Idh3b MDH2 LDHB PGK1 Elovl6 Cpt1b Cidea Cideb

mR

NA

(R

ela

tive

un

its)

Wild type

PGC-1β-FAT-KO

* * *

** * *

* *

C I C II Cyt C C IV C V

OXPHOS

TCA Cycle Glycolysis Lipid Metabolism / Oxidation

* * *

** *

* **

*

*

Gene Expression White Adipose Tissue

Page 11: Estudi de la funció del coactivador transcripcional PGC-1β en el teixit adipós blanc i la seva implicació en el desenvolupament de resistència a insulina

Wild type PGC-1β-FAT-KO

Aconitase

ATPSynβ

NDUFB9

COX IV

SDHB

Cyt c

α-tubulin

PGC-1β-FAT-KO mice exhibit reduced levels of TCA cycle and OxPhos proteins and impaired oxidative capacity in white adipose tissue

White Adipose Tissue

0

0,05

0,1

0,15

0,2

μm

ole

/mg

/min

Citrate Synthase Activity

0

0,01

0,02

0,03

μm

ole

/mg

/min

Cytochrome Oxidase Activity

WT KO WT KO

* *

Page 12: Estudi de la funció del coactivador transcripcional PGC-1β en el teixit adipós blanc i la seva implicació en el desenvolupament de resistència a insulina

Rosiglitazone-induced mitochondrial gene expression and function is mediated by PGC-1β

0

1

2

3

4

CoxIV Cox8b Cox7a1 CytCs ATPSynB Aco2 CS Cpt1b

mR

NA

(a.

u.)

Gene Expression White Adipose Tissue

Wt + vehicle

KO + vehicle

Wt + Rosiglitazone

KO + Rosiglitazone**

** *

*

**

* * *

*

0

100

200

300

400

Vehicle Rosiglitazone

nm

ol/

mg·

min

Citrate Synthase Activity

*

0

1

2

3

4

5

Vehicle Rosiglitazone

a.u

.

mtDNA Content

Page 13: Estudi de la funció del coactivador transcripcional PGC-1β en el teixit adipós blanc i la seva implicació en el desenvolupament de resistència a insulina

Lack of PGC-1β in adipocytes does not induce whole body or tissue-specific insulin resistance

50

150

250

350

450

0 20 40 60 80 100 120

Glu

cose

(m

g/d

L)

Time (min)

Glucose Tolerance Test

Wt + Vehicle

KO + Vehicle

Wt + Rosiglitazone

KO + Rosiglitazone

0

50

100

150

0 20 40 60 80 100 120

Glu

cose

(m

g/d

L)

Time (min)

Insulin Tolerance Test

Page 14: Estudi de la funció del coactivador transcripcional PGC-1β en el teixit adipós blanc i la seva implicació en el desenvolupament de resistència a insulina

Conclusions

PGC-1β in white adipose tissue specifically regulates the expression of genes involved in mitochondrial energy production.

PGC-1β but not PGC-1α mediates the rosiglitazone-induced expression of mitochondrial genes and the oxidative capacity of white adipose tissue.

Full mitochondrial oxidative function is not required for the insulin-sensitizing effects of thiazolidinediones.

Page 15: Estudi de la funció del coactivador transcripcional PGC-1β en el teixit adipós blanc i la seva implicació en el desenvolupament de resistència a insulina

Thank You

Metabolism and Obesity Laboratory

Page 16: Estudi de la funció del coactivador transcripcional PGC-1β en el teixit adipós blanc i la seva implicació en el desenvolupament de resistència a insulina
Page 17: Estudi de la funció del coactivador transcripcional PGC-1β en el teixit adipós blanc i la seva implicació en el desenvolupament de resistència a insulina

PGC-1β regulates mitochondrial gene expression in 3T3-L1 adipocytes

0

1

2

3

4

mR

NA

(a.

u.)

PGC-1α

0

1

2

3

4

mR

NA

(a.

u.)

PGC-1β

0

2

4

6

mR

NA

(a.

u.)

CytCs

0

1

2

3

mR

NA

(a.

u.)

IDH3β

**

0

1

2

3

mR

NA

(a.

u.)

ATPSynβ

0

1

2

3

mR

NA

(a.

u.)

NDUFB9

siControl: siPGC-1α: siPGC-1β:

+ - - - + - - - - + - + - + - + - - + + - - + +

+ - - - + - - - - + - + - + - + - - + + - - + +

DMSO Rosiglitazone DMSO Rosiglitazone

siControl: siPGC-1α: siPGC-1β:

+ - - - + - - - - + - + - + - + - - + + - - + +

+ - - - + - - - - + - + - + - + - - + + - - + +

DMSO Rosiglitazone DMSO Rosiglitazone

0

1

2

3

4

5

6

7

Re

lati

ve U

nit

s

Oxygen Consumption Rate 3T3L1 Adipocytes

P=0.09

P=0.11

P=0.16

siControl: siPGC-1α: siPGC-1β:

+ - - - + - - - - + - + - + - + - - + + - - + +

+ - - - + - - - - + - + - + - + - - + + - - + +

Basal CCCP

DMSO

Rosiglitazone

Gene expression

** ** ** **

** ** **

**

** **

* **

** **

** ** ** **

* **

** **

** **