Identificación y caracterización funcional de microARNs desregulados por acción del TNFα en el contexto de la Obesidad y la Resistencia a la Insulina

Abstract

La citosina proinflamatòria TNFα juga un paper important en la resistència a la insulina (RI). Es creu que nombrosos miRNAs estan implicats en el desenvolupament de la RI en el teixit adipós, però la funció dels miRNAs en quant a l'associació que hi ha entre la inflamació i la RI està poc estudiada. El propòsit del present treball consisteix en analitzar el perfil d'expressió de 25 miRNAs seleccionats en obesitat, i investigar la seva funció en la RI induïda per TNFα a l’adipòcit. Per això es van fer servir tres cohorts d'estudi. Per a estudis d'expressió en teixit adipós, es va utilitzar la Cohort 1, que inclou 28 subjectes amb IMC<30 i 30 subjectes amb IMC≥30. Per a l'estudi de miRNAs circulants es va fer servir: la Cohort 2, que inclou 101 subjectes amb 4 anys de seguiment (48 amb prediabetis incident i 53 controls); i la Cohort 3, que inclou 100 subjectes (50 diabètics i 50 controls). Es van realitzar anàlisis funcionals en adipòcits humans usant miRNAs sintètics (mimics) i inhibidors. Es van analitzar les molècules clau en la ruta de la insulina: AKT, AS160, PTEN i S6K. Els nostres resultats van mostrar, que del panell seleccionat de miRNAs, només miR-181a-5p i miR-23a-3p estaven marcadament alterats en adipòcits humans resistents a la insulina. L'expressió de miR-181a-5p i miR-23a-3p estava reduïda en el teixit adipós de subjectes amb obesitat i diabetes mellitus de tipus 2, associant-se inversament amb l'adipositat i la RI. La sobreexpressió de miR-181a-5p i miR-23a-3p en els adipòcits va augmentar l'activació de AKT induïda per insulina i va reduir l'efecte de RI induïda per TNFα a través de la modulació de l'expressió de PTEN i S6K. Els nivells de miR-181a-5p i miR-23a-3p en sèrum no van canviar en pacients diabètics respecte als donants sans, mentre que els nivells circulants de miR-181a-5p en subjectes prediabètics en la fase inicial de l'estudi estaven reduïts en comparació amb els controls. Les puntuacions obtingudes a l’anàlisi de la importància de la variable en projecció van revelar que miR-181a-5p tenia un major impacte en el model que la glucosa o la insulina a 120 minuts. En general, podem concloure que miR-181a-5p i miR-23a-3p tenen una funció reguladora potencial en la RI associada al TNFα i l'obesitat en els adipòcits.

La citoquina proinflamatoria TNFα juega un importante papel en la resistencia a la insulina (RI). Se cree que numerosos miRNAs están implicados en el desarrollo de la RI en el tejido adiposo, pero la función de los miRNAs con respecto a la asociación que existe entre la inflamación y la RI está poco estudiada. El propósito del presente trabajo consiste en analizar el perfil de expresión de 25 miRNAs seleccionados en obesidad, e investigar su función en la RI inducida por TNFα en el adipocito. Para ello se emplearon tres cohortes de estudio. Para estudios de expresión en tejido adiposo, se usó la Cohorte 1, que incluye 28 sujetos con IMC<30 y 30 sujetos con IMC≥30. Para el estudio de miRNAs circulantes se usaron: la Cohorte 2 que incluye 101 sujetos con 4 años de seguimiento (48 con prediabetes incidente y 53 controles); y la Cohorte 3 que incluye 100 sujetos (50 diabéticos y 50 controles). Se realizaron análisis funcionales en adipocitos humanos usando miRNAs sintéticos (mimics) e inhibidores. Se analizaron las moléculas clave en la ruta de la insulina: AKT, AS160, PTEN y S6K. Nuestros resultados mostraron, que del panel seleccionado de miRNAs, solo miR-181a-5p y miR-23a-3p estaban marcadamente alterados en adipocitos humanos resistentes a la insulina. La expresión de miR-181a-5p y miR-23a-3p estaba reducida en el tejido adiposo de sujetos con obesidad y diabetes mellitus de tipo 2, asociándose inversamente con la adiposidad y la RI. La sobreexpresión de miR-181a-5p y miR-23a-3p en los adipocitos aumentó la activación de AKT inducida por insulina y redujo el efecto de RI inducida por TNFα a través de la modulación de la expresión de PTEN y S6K. Los niveles de miR-181a-5p y miR-23a-3p en suero no cambiaron en pacientes diabéticos respecto a los donantes sanos, mientras que los niveles circulantes de miR-181a-5p en sujetos prediabéticos en la fase inicial del estudio estaban reducidos en comparación con los controles. Las puntuaciones obtenidas en el análisis de la importancia de la variable en proyección revelaron que miR-181a-5p tenía un mayor impacto en el modelo que la glucosa o la insulina a 120 minutos. En general, podemos concluir que miR-181a-5p y miR-23a-3p tienen una función reguladora potencial en la RI asociada al TNFα y la obesidad en los adipocitos.

The proinflammatory cytokine TNFα is a key player in insulin resistance (IR). While several miRNAs are believed to be involved in the development of adipose tissue (AT) IR, the role of miRNAs in the association between inflammation and IR is poorly understood. The aim of the present study is to analyse the expression profile of selected 25 miRNAS in obesity, and to investigate their role in TNFα-induced IR in adipocytes. For this we employed three cohorts. Cohort 1 for AT expression studies and included 28 subjects with BMI<30 and 30 subjects with BMI≥30. For circulating serum studies we used: Cohort 2 that included 101 subjects with 4-years follow-up (48 incident pre-diabetes and 53 controls) and Cohort 3 that included 100 subjects (50 diabetic and 50 controls). Functional analysis was performed in human adipocytes using miRNA mimics and inhibitors. Key molecules of the insulin pathway, AKT, AS160, PTEN and S6K, were analyzed. Our results showed that from the selected panel of miRNAs, only miR-181a-5p and miR-23a-3p were markedly altered in human IR adipocytes. Expression of miR-181a-5p and miR-23a-3p was reduced in AT from obese and diabetic subjects and was inversely related to adiposity and IR. Overexpression of miR-181a-5p and miR-23a-3p in adipocytes, upregulated insulin-stimulated AKT activation and, reduced TNFα-induced IR through modulation of PTEN and S6K expression. Circulating levels of miR-181a-5p and miR-23a-3p in serum did not change in diabetic patients respect to healthy donors, while circulating levels of miR-181a-5p in prediabetic subjects at baseline were reduced when compared to controls. Variable importance in projection scores revealed miR-181a-5p had more impact in the model than insulin or glucose at 120 minutes. Overall we can conclude that miR-181a-5p and miR-23a-3p have a potential regulatory role in obesity-related TNFα-associated IR in adipocytes. We also show that miR-181a-5p is deregulated before the onset of prediabetes.