Adipose tissue metabolism and relevance to obesity and diabetes

Adipose tissue metabolism and relevance to obesity and diabetesDen globale fedmeepidemien har resultert i at flere personer utvikler livsstilssykdommen type 2 diabetes. Stadig flere vil utvikle diabetes i årene som kommer, men fortsatt er mye uavklart med tanke på en grunnleggende forståelse av hvorfor blodsukkeret begynner å stige ved økende mengde fettvev i kroppen.Diabetes mellitus type 2 blir vanligere og dette skyldes først og fremst at stadig flere utvikler sykelig overvekt og derav perifer insulinresistens. Sistnevnte betyr at kroppen trenger mer insulin fra bukspyttkjertelen for å holde blodsukkeret normalt. I det bukspyttkjertelen ikke klarer å imøtekomme kroppens insulinbehov begynner blodsukkeret å stige, blant annet på grunn av øket glukoseutskillelse fra lever og redusert glukoseopptak i muskel og fettvev. Metformin er førstevalg ved medikamentell behandling av type 2 diabetes. Dette medikamentet stimulerer AMPK signalveien og reduserer leverens sukkerproduksjon samt øker perifer insulinfølsomhet. Delprosjekt 1: Ved hjelp av en knockout musemodell har vi funnet øket basalt opptak (insulinuavhengig) av glukose i fettvev og muskel ved fravær av SRC-2. Proteininteraksjonsstudier har vist at SRC-2 interagerer med et protein som er viktig i cellulær lokalisering av glukoseopptakskanalen GLUT4. GLUT4 er den viktigste glukoseopptakskanalen i fett og muskel. I basal tilstand er GLUT4 hovedsagelig lokalisert til cellens cytoplasma, men i det insulinsignalveien stimuleres vandrer proteinet mot cellemembranen (translokasjon), hvorpå insulinavhengig glukoseopptak i cellen øker. Vi tror at SRC-2 motvirker basalt glukoseopptak i muskel og fett ved dannelse av et proteinkompleks som holder GLUT4 i cytoplasma. Dette vil dermed bidra til å holde normalt sirkulerende blodsukker under faste. Delprosjekt 2: Ved hjelp av studier i levercellelinjer studerer vi hvordan to ulike signalveier (cAMP/protein kinase A (PKA) og AMPK veien) påvirker reguleringen av G6Pase, det siste trinnet i leverens glukoseproduksjon, via SRC-2. Metformin er kjent å redusere uttrykket av G6Pase, men våre studier tyder på at dette ikke skjer via SRC-2. Vi har imidlertid funnet at uttalt stimulering av cAMP/PKA signalveien reduserer uttrykket av G6Pase, og dette synes å gå via SRC-2. Våre funn kan muligens forklare noe av det som skjer ved langtids faste der leverens sukkerproduksjon nedreguleres. Delprosjekt 3: Med bakgrunn i funn at stimulering av AMPK signalveien ved hjelp av metformin eller AICAR påvirker SRC-2 uttrykket ønsker vi å undersøke hva dette betyr for det globale genuttrykket. En levercellelinje er blitt behandlet med metformin, og endringer i det globale genuttrykket er blitt undersøkt med mikromatrise. Disse dataene blir nå sammenstilt med resultater fra ChIP-sequencing der vi undersøker hvordan metformin påvirker SRC-2 sin tilstedeværelse på ulike promoterregioner. Funnene vil bli sammenholdt med funksjonelle endringer som cellulært opptak og omsetning av glukose.

Metformin-en medisin med mange positive effekterDiabetes mellitus type 2 (T2D) er blitt veldig vanlig i Vesten først og fremst på grunn av at flere utvikler fedme og insulinresistens. Økte fasteblodsukker ved T2D har flere årsaker, blant annet på grunn av insulinets reduserte evne til å senke leverens sukkerproduksjon.I dette prosjektet er vi spesielt interessert i proteinfamilien Steroid Receptor Coactivators (SRCs) familien (SRC-1, SRC-2 og SRC-3). Vi studerer hvilke funksjoner flere av disse proteinene har i ulike metabolsk viktige organer som blant annet fettev og lever. Det er vist at SRC-2 er sentral i reguleringen av genuttrykket av enzymet G6Pase som utgjør det siste trinnet i leverens sukkerproduksjon. De ulike SRCs spiller også en rolle ved utvikling og spredning av enkelte krefttyper. Det er vist at fedme og T2D er assosiert med øket risiko for flere krefttyper. Metformin er et medikament som reduserer sirkulerende blodsukker ved T2D ved å påvirke leverens sukkerproduksjon i tillegg til at det øker sukkeropptaket i muskulatur. Det er førstevalg ved medikamentell behandling av T2D. Det er interessant at ved oppstart av denne medisinen kan man få en liten vektreduksjon, noe som er positivt siden flertallet av de med T2D har overvekt eller fedme. Studier har også vist at bruk av metformin reduserer risiko for enkelte krefttyper. Metformin virker først og fremst ved å stimulere AMPK signalveien. Delprosjekt 1: Ved hjelp av studier i levercellelinjer studerer vi hvordan to ulike signalveier (cAMP/protein kinase A (PKA) og AMPK veien) påvirker reguleringen av G6Pase via SRC-2. Metformin er kjent å redusere uttrykket av G6Pase, men våre studier tyder på at dette ikke skjer via SRC-2. Vi har imidlertid funnet at en sterk stimulering av cAMP/PKA signalveien påvirker uttrykket av G6Pase, og dette kan synes å gå via SRC-2. Vi tror derfor våre data kan forklare noe av det som skjer ved langtids faste der leverens sukkerproduksjon nedreguleres. Delprosjekt 2: Vi har undersøkt hvordan SRC-2 og SRC-3 påvirkes ved stimulering av AMPK signalveien i både en levercellelinje samt i brystkreftcellelinjen MCF7. Vi fant at både SRC-2 og SRC-3 påvirkes med hensyn til genuttrykk og proteinnivå. Vi undersøker nærmere hvilke mekansimer som er involvert i denne reguleringen. Dette kan ha betydning for forståelsen av hvordan metformin virker ved behandling av T2D, samt hvorfor metformin kan redusere risikoen for kreft. Delprosjekt 3: Med bakgrunn i at stimulering av AMPK signalveien påvirker SRC-3 ønsker vi å undersøke hva dette betyr for det globale genuttrykket. En levercellelinje er blitt behandlet med et stoff som stimulerer AMPK signalveien, og deretter vil vi ved hjelp av mikromatrise undersøke hvordan uttrykket av alle genene påvirkes. Her vil vi ha et spesielt fokus på gener som spiller en rolle i leverens sukkeromsetning samt gener som er kjent å ha betydning for utvikling av kreft. Vi ønsker også å gjennomføre undersøkelser der vi kan identifiserere hvilke gener SRC-3 faktisk er lokalisert til ved hjelp av en metode kalt ChIP-sequencing. Resultatene fra såvel mikromatrisen som ChIP-seq kan kobles opp mot hverandre og vil gi større innsikt i hvilke gener SRC-3 faktisk regulerer.

Adipose tissue metabolism and relevance to obesity and diabetes (911691)Diabetes mellitus blir stadig vanligere i befolkningen på grunn av øket forekomst av fedme. I løpet av de siste årene har studier påvist en rekke gener som er involvert i utviklingen av diabetes og fedme, men mye gjenstår med tanke på forståelsen av prosessene som resulterer i utvikling av sykdom.I dette prosjektet fokuserer vi på proteiner som bidrar til å regulere opptak av glukose og derigjennom energilagring i fettvev. Vi mener dette har betydning for vår forståelse av fedme og diabetes. Vi er spesielt interessert i et medlem av Steroid Receptor Coactivator (SRC) familien, nærmere bestemt SRC-2. SRCs er en familie proteiner som spiller en sentral rolle i reguleringen av genuttrykket i forskjellige organer. Studier har blant annet vist at SRC-2 spiller en viktig rolle i utviklingen og funksjonen av fettvev samt leverens produksjon av glukose under faste. Selv om studiene er primært rettet mot ett protein mener vi at våre undersøkelser kan gi ny og viktig kunnskap om funksjonen av fettvevet. Dette vil bidra til øket innsikt i mekanismene som leder til utvikling av fedme, insulinresistens og diabetes. Delprosjekt 1: Mus hvor SRC-2 er slått ut (SRC-2 knock-out (KO) mus) er etablert og undersøkt hos en internasjonal samarbeidspartner. Siktemålet var å undersøke opptak av glukose i muskel og fettvev ved fravær av SRC-2, og disse undersøkelsene ansees i denne omgang å være avsluttet. Det pågår eksperimenter i primære humane fettceller der vi ønsker å kartlegge nærmere hvordan SRC-2 regulerer glukoseopptaket. Foreløpige resultater kan tyde på at SRC-2 har en ny og hittil ukjent funksjon på cellulært opptak av glukose som ikke er relatert til reguleringen av genuttrykket. Delprosjekt 2: Ved hjelp av isotopmerking og massespektrometriske undersøkelser ønsker vi å studere hvordan fravær av SRC-2 påvirker metabolismen i humane fettceller på proteinnivå. I første omgang opparbeider vi en protokoll der vi reduserer mengde SRC-2 i primære humane fettceller ved hjelp av en teknologi kalt small interference RNA (siRNA). Denne protokollen er under optimalisering og når denne er på plass vil vi fortsette proteomikkeksperimentene. Delprosjekt 3: I fettvev fra normale mus har vi funnet at genuttrykket av SRC-2 varierer mellom faste/ikke-fastende. Våre funn kan tyde på at SRC-2 genet reguleres av hormoner som spiller en viktig rolle ved faste eller matinntak. Vi har derfor igangsatt nye undersøkelser i primære humane fettceller der vi ønsker å se nærmere på hvordan genekspresjonen av SRC-2 reguleres av ulike hormoner og hvilken funksjonell betydning dette har for fettvevet.