Role of nuclear receptor RORγ1 in white adipose tissue

Abstract

El teixit adipós blanc (WAT) és un element integrador crucial en la regulació del balanç energètic i l’homeòstasi de la glucosa. Així doncs, una disfunció del WAT està associada al desenvolupament de malalties metabòliques, com l’obesitat i la diabetis tipus 2 (T2D), les quals han assolit proporcions epidèmiques a nivell mundial. Curiosament, intervencions en l’estil de vida, com la restricció calòrica (CR), han demostrat ser tant efectives pel tractament de la T2D com algunes de les teràpies farmacològiques actualment disponibles a la pràctica clínica. Malgrat tot, els mecanismes pels quals la CR millora les malalties metabòliques encara estan poc definits. En un estudi previ realitzat al nostre laboratori es va identificar Rorc entre els gens sobreexpressats en el WAT en resposta a la CR, fet que ens va fer hipotetitzar que RORγ1 podria ser un mediador crucial dels efectes de la CR en el WAT. Per estudiar el paper de RORγ1 en el WAT, hem generat un model in vitro en el qual s’ha silenciat Rorc en adipòcits 3T3-L1 en cultiu, així com un model in vivo on hem generat ratolins mancats de Rorc específicament en els adipòcits (RORγ-FAT-KO). L’anàlisi d’expressió gènica tant dels adipòcits 3T3-L1 silenciats per Rorc com del WAT dels ratolins RORγ-FAT-KO alimentats ad libitum (AL) amb una dieta rica en greixos (HFD) van revelar que RORγ1 regula l’expressió de gens relacionats amb la funció immune, concretament amb la resposta a interferó de tipus I. En concordança amb el paper immunoregulador de RORγ en resposta a intervencions nutricionals, l’anàlisi d’expressió gènica del WAT de ratolins RORγ-FAT-KO sotmesos a CR també va identificar gens relacionats amb la funció immunitària, concretament amb el reclutament i polarització de les cèl·lules T, com a dianes principals de RORγ1 en el WAT en resposta a la CR. La caracterització de les poblacions de cèl·lules immunitàries residents en el WAT per citometria de flux va revelar que els ratolins RORγ-FAT-KO exhibeixen un perfil més antiinflamatori en comparació amb els Wt, sobretot quan estan sotmesos a CR, fet que suggereix que RORγ actua com a mediador pro-inflamatori. Com que l’expressió de RORγ és també molt alta en el teixit adipós marró (BAT) i en el nostre model de ratolí l’expressió de RORγ també està noquejada en els adipòcits marrons, vam analitzar el paper potencial de RORγ en la termogènesis del BAT. En ser exposats a una temperatura ambiental freda, els ratolins RORγ-FAT-KO van ser capaços de mantenir la seva temperatura corporal i induir l’expressió de gens termogènics del BAT de la mateixa manera que els Wt, cosa que indica que RORγ no és essencial per la termogènesi adaptativa sense tremolor. Vam estudiar també el paper de RORγ1 en els teixits adiposos com a mediador dels efectes beneficiosos que exerceix la CR en l’homeòstasi energètica i sensibilitat a la insulina a nivell sistèmic. En primer lloc, vam trobar que la manca de RORγ en els adipòcits no és suficient per induir obesitat o alterar a homeòstasi de la glucosa en els ratolins alimentats AL. A més a més, malgrat estar induït en resposta a la CR, vam demostrar que RORγ en els teixits adiposos no és necessari per a la millora de la homeòstasi de la glucosa observada en resposta a la CR. En conjunt, els nostres resultats indiquen que RORγ1 té una funció immunoreguladora en el WAT, particularment en resposta a la CR. No obstant això, la manca de RORγ en els teixits adiposos no afecta a l’homeòstasi energètica i de la glucosa a nivell sistèmic.

El tejido adiposo blanco (WAT) es un elemento integrador crucial en la regulación del balance energético y la homeostasis de la glucosa. Por tanto, una disfunción del WAT está asociada al desarrollo de enfermedades metabólicas, como la obesidad y la diabetes tipo 2 (T2D), las cuales han alcanzado proporciones epidémicas a nivel mundial. Curiosamente, intervenciones en el estilo de vida, como la restricción calórica (CR), han demostrado ser tan efectivas para el tratamiento de la T2D como algunas terapias farmacológicas actualmente disponibles en la práctica clínica. Sin embargo, los mecanismos por los cuales la CR mejora las enfermedades metabólicas están aún poco definidos. En un estudio previo realizado en nuestro laboratorio se identificó Rorc entre los genes sobreexpresados en el WAT en respuesta la CR, cosa que nos hizo hipotetizar que RORγ1 podría ser un mediador crucial de los efectos de la CR en el WAT. Para estudiar el papel de RORγ1 en el WAT, hemos generado un modelo in vitro en el cual se ha silenciado Rorc en los adipocitos 3T3-L1 en cultivo, así como un modelo in vivo donde hemos generado ratones carentes de Rorc específicamente en los adipocitos (RORγ-FAT-KO). El análisis de expresión génica tanto de los adipocitos 3T3-L1 silenciados por Rorc como del WAT de los ratones RORγ-FAT-KO alimentados ad libitum (AL) con una dieta rica en grasa (HFD) revelaron que RORγ1 regula la expresión de genes relacionados con la función inmune, concretamente con la respuesta a interferón de tipo I. De acuerdo con el papel inmunoregulador de RORγ en respuesta a intervenciones nutricionales, el análisis de expresión génica del WAT de ratones RORγ-FAT-KO sometidos a CR también identificaron genes relacionados con la función inmunitaria, concretamente con el reclutamiento y polarización de las células T, como dianas principales de RORγ1 en el WAT en respuesta a la CR. La caracterización de las poblaciones de células inmunitarias residentes en el WAT por citometría de flujo reveló que los ratones RORγ-FAT-KO exhiben un perfil más antiinflamatorio en comparación con los Wt, sobre todo cuando están sometidos a CR, cosa que sugiere que RORγ actúa como mediador pro-inflamatorio. Puesto que la expresión de RORγ es también muy alta en el tejido adiposo marrón (BAT) y en nuestro modelo de ratón la expresión de RORγ también está noqueada en los adipocitos marrones, analizamos el papel potencial de RORγ en la termogénesis del BAT. Al estar expuestos a una temperatura ambiental fría, los ratones RORγ-FAT-KO fueron capaces de mantener su temperatura corporal e inducir la expresión de genes termogénicos del BAT de la misma forma que los Wt, hecho que indica que RORγ no es esencial para la termogénesis adaptativa sin temblor. Estudiamos también el papel de RORγ1 en los tejidos adiposos como mediador de los efectos beneficiosos que ejerce la CR sobre la homeostasis energética de todo el cuerpo y la sensibilidad a la insulina. En primer lugar, encontramos que la falta de RORγ en los adipocitos no es suficiente para inducir obesidad o alterar a homeostasis de la glucosa en los ratones alimentados AL. Además, a pesar de estar inducido en respuesta a la CR, demostramos que RORγ en los tejidos adiposos no es necesario para la mejora de la homeostasis de la glucosa observada en respuesta a la CR. En conjunto, nuestros resultados indican que RORγ1 tiene una función inmunoreguladora en el WAT, particularmente en respuesta a la CR. Sin embargo, la falta de RORγ en los tejidos adiposos no afecta a la homeostasis energética y de la glucosa a nivel sistémico.

White adipose tissue (WAT) acts as a crucial integrating element in the regulation of energy balance and glucose homeostasis. Hence, WAT dysfunction is associated with the development of metabolic diseases, such as obesity and type 2 diabetes (T2D), which have reached epidemic proportions worldwide. Interestingly, lifestyle interventions, such as calorie restriction (CR), have proven to be as effective as some of the currently available therapies for the treatment of T2D. However, the precise mechanisms by which CR improves metabolic diseases are still poorly defined. In a previous study of our laboratory, Rorc was identified as one of the top genes up-regulated in WAT in response to CR, leading us to hypothesize that RORγ1 could be a crucial mediator of the effects that CR has on WAT. To decipher the role of RORγ1 in WAT, we generated an in vitro model in which Rorc was knocked down in 3T3-L1 adipocytes, as well as an in vivo model that lacks RORγ specifically in adipocytes (RORγ-FAT-KO mice). Gene expression profile analysis of both 3T3-L1 adipocytes knockdown for Rorc and WAT of RORγ-FAT-KO mice fed ad libitum (AL) with a high fat diet (HFD) revealed that RORγ1 regulates the expression of genes related to the immune function, particularly with type I interferon responses. In agreement with an immunomodulatory role of RORγ in response to nutritional cues, gene expression profiling of WAT from RORγ-FAT-KO mice subjected to CR also identified genes related to the immune function, particularly to the T cell recruitment and polarization, as main targets of RORγ1 in WAT in response to CR. The characterization of the resident immune cell populations in WAT by flow cytometry revealed that RORγ-FAT-KO mice display a more anti-inflammatory profile than their Wt littermates, particularly when subjected to CR, suggesting that RORγ acts as a pro-inflammatory mediator. As RORγ is also highly expressed in brown adipose tissue (BAT) and our mouse model also lacks the expression of RORγ in brown adipocytes, we analyzed the potential role of RORγ in BAT thermogenesis. When exposed to low environment temperature, RORγ-FAT-KO mice, similarly to their Wt littermates, were able to maintain their body core temperature and induce the expression of BAT thermogenic genes, indicating that RORγ is not essential for non-shivering adaptive thermogenesis. We also studied the role of RORγ1 in adipose tissues as a mediator of the beneficial effects that CR exerts on whole body energy homeostasis and insulin sensitivity. First, we found that lack of RORγ in adipocytes is not sufficient to induce obesity or impair glucose homeostasis in mice fed AL. Moreover, despite being highly induced in response to CR, we demonstrated that RORγ in adipose tissues is not required for the improvement of glucose homeostasis observed in response to CR. Tacking together, our findings indicate that RORγ1 has an immunomodulatory function in WAT, particularly in response to CR. Still, lack of RORγ does not affect whole body energy and glucose homeostasis.