Alteraciones biomoleculares en la matriz extracelular en el paciente con obesidad: relación con la insulinoresistencia y la respuesta a la cirugía bariátrica

Abstract

Actualment es desconeix el paper que juguen les alteracions en la remodelació de la matriu extracel·lular (MEC) dels diferents teixits adiposos en l'obesitat i les comorbiditats associades, així com en la resposta a la cirurgia bariàtrica (CB). Així mateix, es desconeix la potencial contribució a aquest fenomen de les cèl·lules mesotelials presents al peritoneu. L'objectiu d'aquest estudi va ser analitzar el perfil transcripcional dels gens relacionats amb la MEC al teixit adipós mesentèric (TAM), el teixit adipós epiploic (TAE), el teixit adipós subcutani (TAS) i el teixit peritoneal (TP) i la seva relació amb diferents variables clíniques.

Es va dissenyar un estudi observacional prospectiu de tipus cas-control amb un grup de pacients amb obesitat intervinguts de CB i un grup de controls sense obesitat intervinguts de colecistectomia electiva, obtenint-se intraoperatòriament mostres dels quatre teixits (TAM, TAE, TAS i TP). Posteriorment, es va fer una anàlisi d'expressió diferencial mitjançant microarrays i es van seleccionar els gens relacionats amb la MEC diferencialment expressats entre grups a cada teixit. Després d'una anàlisi d'enriquiment funcional, es van seleccionar els gens més representatius i, en un subgrup de pacients i controls, es van validar les diferències d'expressió mitjançant la reacció en cadena de la polimerasa quantitativa en temps real (RT-qPCR). Finalment, es va analitzar la relació entre els nivells d’expressió dels gens seleccionats i diferents variables clíniques basals d’aquest subgrup de pacients i controls, així com l’evolució ponderal i metabòlica als 12 mesos de la CB del subgrup pacients.

Entre el gener del 2017 i el maig del 2019, es van obtenir les mostres tissulars en el grup de pacients (n=30) i el grup de controls (n=13). L'anàlisi d'expressió diferencial mitjançant microarrays va objectivar una sobreexpressió de gens relacionats amb la MEC al grup de pacients amb obesitat respecte al grup control als quatre teixits estudiats. Tot i això, les diferències en el TAS van ser considerablement menys notables. L'anàlisi d'enriquiment funcional va mostrar també un menor nombre de categories funcionals enriquides relacionades amb la MEC al TAS en comparació amb la resta de teixits. Posteriorment, es van seleccionar 11 gens representatius dels processos enriquits (VCAN, PRG4, SRGN, S100A8, CRISPLD2, THBS1, ADAMTS1, ADAMTS4, ADAMTS9, MMP19 i HAS1) i es van validar els resultats d'expressió diferencial mitjançant RT-qPCR.

La sobreexpressió en TAM i TAE de quatre dels gens seleccionats a l'anàlisi d'enriquiment funcional (HAS1, ADAMTS4, THBS1 i S100A8) es va associar amb l'obesitat i la insulinoresistència en el moment de la intervenció. HOMA-IR també es va correlacionar amb l'expressió de HAS1, THBS1, VCAN i S100A8 al TAE i ADAMTS1, ADAMTS4 i THBS1 al TP. No es van identificar relacions consistents entre lexpressió dels gens analitzats i la presència de HTA i DLP en el moment de la intervenció. L'expressió al TAS tampoc no va mostrar relacions destacables.

Respecte a la relació de l'expressió gènica i l'evolució als 12 mesos de la CB, es va trobar una correlació entre la disminució de l'HOMA-IR i la sobreexpressió d'ADAMTS9 al TAM i THBS1 al TAE. Els canvis en el perfil lipídic als 12 mesos de la CB també es van correlacionar amb l'expressió d'alguns dels gens seleccionats (ADAMTS4 i PRG4 al TAS, VCAN al TAM i CRISPL2, ADAMTS4 i VCAN al TP). No es van identificar correlacions entre l'expressió dels gens analitzats i l'evolució ponderal.

Els nostres resultats apunten a una relació entre l'obesitat, la resistència insulínica i la sobreexpressió de gens relacionats amb la MEC als teixits viscerals analitzats, destacant la possible contribució del TAM i les cèl·lules mesotelials a la desregulació metabòlica en l'obesitat.

Actualmente se desconoce el papel que juegan las alteraciones en la remodelación de la matriz extracelular (MEC) de los distintos tejidos adiposos en la obesidad y sus comorbilidades asociadas, así como en la respuesta a la cirugía bariátrica (CB). Asimismo, se desconoce la potencial contribución a este fenómeno de las células mesoteliales presentes en el peritoneo. El objetivo de este estudio fue analizar el perfil transcripcional de los genes relacionados con la MEC en el tejido adiposo mesentérico (TAM), el tejido adiposo epiploico (TAE), el tejido adiposo subcutáneo (TAS) y el tejido peritoneal (TP) y su relación con distintas variables clínicas.

Se diseñó un estudio observacional prospectivo de tipo caso-control con un grupo de pacientes con obesidad intervenidos de CB y un grupo de controles sin obesidad intervenidos de colecistectomía electiva, obteniéndose intraoperatoriamente muestras de los cuatro tejidos (TAM, TAE, TAS y TP). Posteriormente, se realizó un análisis de expresión diferencial mediante microarrays y se seleccionaron los genes relacionados con la MEC diferencialmente expresados entre grupos en cada tejido. Tras un análisis de enriquecimiento funcional, se seleccionaron los genes más representativos y, en un subgrupo de pacientes y controles, se validaron las diferencias de expresión mediante reacción en cadena de la polimerasa cuantitativa en tiempo real (RT-qPCR). Finalmente, se analizó la relación entre los niveles de expresión de los genes seleccionados y distintas variables clínicas basales de este subgrupo de pacientes y controles, así como la evolución ponderal y metabólica a los 12 meses de la CB del subgrupo pacientes.

Entre enero de 2017 y mayo de 2019, se obtuvieron las muestras tisulares en el grupo de pacientes (n=30) y el grupo de controles (n=13). El análisis de expresión diferencial mediante microarrays objetivó una sobreexpresión de genes relacionados con la MEC en el grupo de pacientes con obesidad respecto al grupo control en los cuatro tejidos estudiados. Sin embargo, las diferencias en el TAS fueron considerablemente menos notables. El análisis de enriquecimiento funcional mostró también un menor número de categorías funcionales enriquecidas relacionadas con la MEC en el TAS en comparación con el resto de tejidos. Posteriormente, se seleccionaron 11 genes representativos de los procesos enriquecidos (VCAN, PRG4, SRGN, S100A8, CRISPLD2, THBS1, ADAMTS1, ADAMTS4, ADAMTS9, MMP19 y HAS1) y se validaron los resultados de expresión diferencial mediante RT-qPCR.

La sobreexpresión en TAM y TAE de cuatro de los genes seleccionados en el análisis de enriquecimiento funcional (HAS1, ADAMTS4, THBS1 y S100A8) se asoció con la obesidad y la insulinorresistencia en el momento de la intervención. HOMA-IR también se correlacionó con la expresión de HAS1, THBS1, VCAN y S100A8 en TAE y ADAMTS1, ADAMTS4 y THBS1 en TP. No se identificaron relaciones consistentes entre la expresión de los genes analizados y la presencia de HTA y DLP en el momento de la intervención. La expresión en TAS tampoco mostró relaciones destacables.

Respecto la relación de la expresión génica y la evolución a los 12 meses de la CB, se encontró una correlación entre la disminución del HOMA-IR y la sobreexpresión de ADAMTS9 en TAM y THBS1 en TAE. Los cambios en el perfil lipídico a los 12 meses de la CB también se correlacionaron con la expresión de algunos de los genes seleccionados (ADAMTS4 y PRG4 en TAS, VCAN en TAM y CRISPL2, ADAMTS4 y VCAN en TP). No se identificaron correlaciones entre la expresión de los genes analizados y la evolución ponderal.

Nuestros resultados apuntan a una relación entre la obesidad, la resistencia insulínica y la sobreexpresión de genes relacionados con la MEC en los tejidos viscerales analizados, destacando la posible contribución del TAM y las células mesoteliales a la desregulación metabólica en la obesidad.

The role of alterations in the remodeling of extracellular matrix (ECM) in the different adipose tissues in obesity and its associated comorbidities, as well as in the response to bariatric surgery (BS), is currently unknown. Likewise, the potential contribution to this phenomenon by mesothelial cells present in the peritoneum is unknown. The objective of this study was to analyze the transcriptional profile of ECM-related genes in mesenteric adipose tissue (TAM), omental adipose tissue (TAE), subcutaneous adipose tissue (TAS) and peritoneal tissue (TP) and their relationship with different clinical variables.

A prospective observational case-control study was designed with a group of patients with obesity undergoing BS and a group of controls without obesity undergoing elective cholecystectomy, obtaining intraoperative samples of the four tissues (TAM, TAE, TAS and TP). Subsequently, differential expression analysis was performed using microarrays and ECM-related genes differentially expressed between groups in each tissue were selected. After a functional enrichment analysis, the most representative genes were selected and, in a subgroup of patients and controls, expression differences were validated by real-time quantitative polymerase chain reaction (RT-qPCR). Finally, the relationship between the expression levels of the selected genes and different baseline clinical variables of this subgroup of patients and controls was analyzed, as well as the weight and metabolic evolution 12 months after BS in the patient subgroup.

Between January 2017 and May 2019, tissue samples were obtained in the patient group (n=30) and the control group (n=13). Differential expression analysis using microarrays revealed an overexpression of genes related to the ECM in the group of patients with obesity compared to the control group in the four tissues studied. However, the differences in TAS were considerably less notable. The functional enrichment analysis also showed a lower number of enriched functional categories related to the ECM in the TAS compared to the rest of the tissues. Subsequently, 11 representative genes of the enriched processes were selected (VCAN, PRG4, SRGN, S100A8, CRISPLD2, THBS1, ADAMTS1, ADAMTS4, ADAMTS9, MMP19 and HAS1) and the differential expression results were validated by RT-qPCR.

Overexpression in TAM and TAE of four of the genes selected in the functional enrichment analysis (HAS1, ADAMTS4, THBS1 and S100A8) was associated with obesity and insulin resistance at the time of intervention. HOMA-IR was also correlated with the expression of HAS1, THBS1, VCAN, and S100A8 in TAE and ADAMTS1, ADAMTS4, and THBS1 in TP. No consistent relationships were identified between the expression of the genes analyzed and the presence of arterial hypertension and dyslipidemia at the time of the intervention. The expression in TAS did not show any notable relationships either.

Regarding the relationship between gene expression and evolution 12 months after BS, a correlation was found between the decrease in HOMA-IR and the overexpression of ADAMTS9 in TAM and THBS1 in TAE. The changes in the lipid profile 12 months after BS were also correlated with the expression of some of the selected genes (ADAMTS4 and PRG4 in TAS, VCAN in TAM and CRISPL2, ADAMTS4 and VCAN in TP). No correlations were identified between the expression of the analyzed genes and weight change after BS.

The observed results point to a relationship between obesity, insulin resistance and the overexpression of genes related to the ECM in the visceral tissues analyzed (TAM, TAE and TP), highlighting the possible contribution of the TAM and mesothelial cells to metabolic deregulation in the obese patient.