The role of HDL metabolic pathways in the development of brown-like phenotype in bone marrow of mice

Brown adipose tissue (BAT) has anabolic effect on osteoblasts. We have recently documented that deficiency of apolipoprotein A1 (ApoA1), key-element of HDL biogenesis, results in decreased osteoblastic function in mice. In the present study we investigated whether ApoA1 deficiency (thus impaired HDL...

Πλήρης περιγραφή

Λεπτομέρειες βιβλιογραφικής εγγραφής
Κύριος συγγραφέας: Καστρενοπούλου, Αφροδίτη Γρηγορία
Άλλοι συγγραφείς: Kastrenopoulou, Afroditi Grigoria
Γλώσσα:English
Έκδοση: 2020
Θέματα:
Διαθέσιμο Online:http://hdl.handle.net/10889/14357
id nemertes-10889-14357
record_format dspace
institution UPatras
collection Nemertes
language English
topic HDL
Brown adipose tissue (BAT)
UCP1
ApoA1
ApoAI
Lipoproteins
Φαιός λιπώδης
Λιποπρωτεΐνες
spellingShingle HDL
Brown adipose tissue (BAT)
UCP1
ApoA1
ApoAI
Lipoproteins
Φαιός λιπώδης
Λιποπρωτεΐνες
Καστρενοπούλου, Αφροδίτη Γρηγορία
The role of HDL metabolic pathways in the development of brown-like phenotype in bone marrow of mice
description Brown adipose tissue (BAT) has anabolic effect on osteoblasts. We have recently documented that deficiency of apolipoprotein A1 (ApoA1), key-element of HDL biogenesis, results in decreased osteoblastic function in mice. In the present study we investigated whether ApoA1 deficiency (thus impaired HDL), induces a BAT-like phenotype in mice bone marrow. In our research, we used 12-week-old male ApoA1 deficient (ApoA1-/-) and wild-type mice (5 mice/group). Whole bone marrow cells (WBMCs) were isolated from mice femora. Histological/histomorphometrical analysis for bone marrow adipocytes was applied on mice femora. The expression levels of the master regulators of white adipose tissue (WAT), PPARγ and CEBPa, the adipokines leptin and adiponectin secreted from WAT, and the BAT-like genes UCP1 (uncoupling protein-1), PGC1a (a transcriptional coactivator of UCP1), PAT2 (proton assistant amino acid transporter-2 and deiodinase iodothyronine Type-II (Dio2)] were assessed using qRT-PCR. Additionally, we evaluated the mRNA levels of VEGF (vascular endothelial growth factor), that has been found to be related to adipocytes with brown-like phenotype. Histological/histomorphometric analysis revealed that ApoA1-/- mice had significantly elevated adipocyte area (n=5, p=0.005) in comparison to the WT. Accordingly, mRNA expression of PPARγ (p=0.04), CEBPa (p=0.0026) and adiponectin (p=0.012), was significantly increased in the ApoA1-/- mice compared to WT. On the contrary, the BAT-like markers UCP1 (p=0.052), PGCA1 (p=0.0033), PAT2 (p=0.0052) and Dio2 (p=0.011), were greatly reduced in the ApoA1-/- mice. The mRNA of Leptin (p=0.0001) and VEGF (p=0.0029) also displayed remarkable reduction in the ApoA1 knock-out animals. ApoA1 deficiency is associated with elevated WAT and WAT-related genes in mice BM. Moreover, Apo1 knock-out mice display reduced expression of BAT-like genes through mechanisms that warrant further investigation. Since BAT has anabolic effects on skeleton, our data further support our previous findings that shortage of ApoA1 (and hence HDL), is associated with reduced osteoblastic activity and decreased bone mass. Therefore, we highlight the interesting possibility that application of BAT-inducing therapies might offer additional therapeutic solutions against bone-related pathologies, including metabolic and neoplastic diseases.
author2 Kastrenopoulou, Afroditi Grigoria
author_facet Kastrenopoulou, Afroditi Grigoria
Καστρενοπούλου, Αφροδίτη Γρηγορία
author Καστρενοπούλου, Αφροδίτη Γρηγορία
author_sort Καστρενοπούλου, Αφροδίτη Γρηγορία
title The role of HDL metabolic pathways in the development of brown-like phenotype in bone marrow of mice
title_short The role of HDL metabolic pathways in the development of brown-like phenotype in bone marrow of mice
title_full The role of HDL metabolic pathways in the development of brown-like phenotype in bone marrow of mice
title_fullStr The role of HDL metabolic pathways in the development of brown-like phenotype in bone marrow of mice
title_full_unstemmed The role of HDL metabolic pathways in the development of brown-like phenotype in bone marrow of mice
title_sort role of hdl metabolic pathways in the development of brown-like phenotype in bone marrow of mice
publishDate 2020
url http://hdl.handle.net/10889/14357
work_keys_str_mv AT kastrenopoulouaphroditēgrēgoria theroleofhdlmetabolicpathwaysinthedevelopmentofbrownlikephenotypeinbonemarrowofmice
AT kastrenopoulouaphroditēgrēgoria orolostōnmetabolikōnmonopatiōntēshdlstēnanaptyxētouphaiouphainotypoustomyelotōnostōnpontikōn
AT kastrenopoulouaphroditēgrēgoria roleofhdlmetabolicpathwaysinthedevelopmentofbrownlikephenotypeinbonemarrowofmice
_version_ 1771297210231685120
spelling nemertes-10889-143572022-09-05T11:17:12Z The role of HDL metabolic pathways in the development of brown-like phenotype in bone marrow of mice Ο ρόλος των μεταβολικών μονοπατιών της HDL στην ανάπτυξη του φαιού φαινοτύπου στο μυελό των οστών ποντικών Καστρενοπούλου, Αφροδίτη Γρηγορία Kastrenopoulou, Afroditi Grigoria HDL Brown adipose tissue (BAT) UCP1 ApoA1 ApoAI Lipoproteins Φαιός λιπώδης Λιποπρωτεΐνες Brown adipose tissue (BAT) has anabolic effect on osteoblasts. We have recently documented that deficiency of apolipoprotein A1 (ApoA1), key-element of HDL biogenesis, results in decreased osteoblastic function in mice. In the present study we investigated whether ApoA1 deficiency (thus impaired HDL), induces a BAT-like phenotype in mice bone marrow. In our research, we used 12-week-old male ApoA1 deficient (ApoA1-/-) and wild-type mice (5 mice/group). Whole bone marrow cells (WBMCs) were isolated from mice femora. Histological/histomorphometrical analysis for bone marrow adipocytes was applied on mice femora. The expression levels of the master regulators of white adipose tissue (WAT), PPARγ and CEBPa, the adipokines leptin and adiponectin secreted from WAT, and the BAT-like genes UCP1 (uncoupling protein-1), PGC1a (a transcriptional coactivator of UCP1), PAT2 (proton assistant amino acid transporter-2 and deiodinase iodothyronine Type-II (Dio2)] were assessed using qRT-PCR. Additionally, we evaluated the mRNA levels of VEGF (vascular endothelial growth factor), that has been found to be related to adipocytes with brown-like phenotype. Histological/histomorphometric analysis revealed that ApoA1-/- mice had significantly elevated adipocyte area (n=5, p=0.005) in comparison to the WT. Accordingly, mRNA expression of PPARγ (p=0.04), CEBPa (p=0.0026) and adiponectin (p=0.012), was significantly increased in the ApoA1-/- mice compared to WT. On the contrary, the BAT-like markers UCP1 (p=0.052), PGCA1 (p=0.0033), PAT2 (p=0.0052) and Dio2 (p=0.011), were greatly reduced in the ApoA1-/- mice. The mRNA of Leptin (p=0.0001) and VEGF (p=0.0029) also displayed remarkable reduction in the ApoA1 knock-out animals. ApoA1 deficiency is associated with elevated WAT and WAT-related genes in mice BM. Moreover, Apo1 knock-out mice display reduced expression of BAT-like genes through mechanisms that warrant further investigation. Since BAT has anabolic effects on skeleton, our data further support our previous findings that shortage of ApoA1 (and hence HDL), is associated with reduced osteoblastic activity and decreased bone mass. Therefore, we highlight the interesting possibility that application of BAT-inducing therapies might offer additional therapeutic solutions against bone-related pathologies, including metabolic and neoplastic diseases. Τα τελευταία χρόνια ποικίλες επιστημονικές μελέτες καταδεικνύουν την αναβολική επίδραση του φαιού λιπώδους (BAT) στους οστεοβλάστες. Είναι πλέον γνωστό πως ο φαιός λιπώδης ιστός (BAT) έχει αναβολική επίδραση στους οστεοβλάστες. Η ερευνητική μας ομάδα έχει πρόσφατα δημοσιεύσει ότι η ανεπάρκεια της απολιποπρωτείνης Α1 (ApoA1), κύριο συστατικό της βιοσύνθεσης της HDL, οδηγεί σε μειωμένη οστεοβλαστική λειτουργία σε επίμυες. Η επίδραση της ανεπάρκειας της ApoA1, συνεπώς και της HDL, στο λιποκυτταρικό φαινότυπο των λιποκυττάρων του μυελού των οστών ποντικιών, αποτέλεσε το βασικό ερώτημα της μελέτης μας. Στην παρούσα μελέτη διερευνήσαμε κατά πόσο η ανεπάρκεια της ApoA1, συνεπώς και της HDL, επάγει λιποκυτταρικό φαινότυπο του τύπου των φαιών λιποκυττάρων (BAT) στο μυελό των οστό ποντικιών. Στην ερευνά μας χρησιμοποιήθηκαν πειραματόζωα 12 εβδομάδων, αρσενικά, με έλλειψη του γονιδίου της απολιποπρωτείνης Α1 (ApoA1-/-) και αγρίου τύπου επίμυες (C57/BL6) (5 πειραματόζωα/κατηγορία). Ολικά κύτταρα μυελού των οστών (WBMCs) απομονώθηκαν από το μηριαίο οστό και την κνήμη ποντικιών και των δύο κατηγοριών. Η ιστολογική και ιστομορφομετρική ανάλυση των λιποκυττάρων του μυελού των οστών εφαρμόστηκε σε μηριαία των ποντικιών. Έπειτα από απομόνωση του ολικού mRNA των WBMCs ελέγχθηκαν τα επίπεδα έκφρασης mRNA των κύριων ρυθμιστών του λευκού λιπώδους ιστού (WAT), PPARγ και Cebpa, της αντιπονεκτίνης και λεπτίνης που εκκρίνονται από το WAT, και των γονιδίων που σχετίζονται με το BAT, UCP1, PGC1a, PAT2 και Dio2 με τη μέθοδο της Real Time PCR (qRT-PCR) τόσο για την ομάδα ελέγχου αγρίου τύπου (WT) όσο και για τα ποντίκια με έλλειψη της ApoA1 (ApoA1-/-). Οι παραπάνω ιστολογικές αναλύσεις οδήγησαν σε εύρεση αυξημένου αριθμού λιποκυττάρων στο μυελό των οστών ποντικιών ApoA1-/- είχαν σημαντικά αυξημένη περιοχή λιποκυττάρων (n = 5, p=0.005) σε σύγκριση με την ομάδα ελέγχου, WT. Ακολούθως οι μοριακές αναλύσεις σε επίπεδο mRNA παρουσίασαν στατιστικώς σημαντικά αυξημένη έκφραση mRNA τουPPARγ (ρ = 0.04), του Cebpa (p=0.0026) στα ποντίκια ApoA1-/- σε σύγκριση με τα WT. Αντίθετα, οι δείκτες UCP1 (p=0,052), PGC1a (p =0,0033), PAT2 (p= 0,0052) και Dio2 (p=0,011), μειώθηκαν σημαντικά στα ποντίκια ApoA1-/-. Τέλος, τα επίπεδα έκφρασης του mRNA της λεπτίνης (p = 0,0001) και του VEGF (p=0,0029) παρουσίασε επίσης αξιοσημείωτη μείωση στα πειραματόζωα με έλλειψη της ApoA1. Συνεπώς, η ανεπάρκεια ApoA1 και άρα της HDL σχετίζεται με αυξημένη λιπογέννεση στο μυελό των οστών ποντικιών Apo1-/- και παράλληλα με αυξημένη έκφραση γονιδίων που σχετίζονται με τα λευκά λιποκύτταρα. Επιπλέον, τα ApoA1-/- ποντίκια εμφανίζουν μειωμένη έκφραση γονιδίων που σχετίζονται με το φαινότυπο των φαιών λιποκυττάρων μέσω μηχανισμών που χρήζουν περαιτέρω διερεύνησης. Δεδομένου ότι ο φαιός λιπώδης ιστός έχει αναβολικές επιδράσεις στον σκελετό, τα δεδομένα μας υποστηρίζουν περαιτέρω τα προηγούμενα ευρήματά μας ότι η έλλειψη ApoA1 (και συνεπώς HDL), σχετίζεται με μειωμένη οστεοβλαστική δραστηριότητα και μειωμένη οστική μάζα. Συνεπώς, η παρούσα ερευνητική μας εργασία, υπογραμμίζει την ενδιαφέρουσα πιθανότητα εφαρμογής θεραπειών που σχετίζονται με την αύξηση του φαιού λιπώδους ιστού προς θεραπεία έναντι παθολογικών καταστάσεων που σχετιζόμενων με τον οστίτη ιστό, συμπεριλαμβανομένων των μεταβολικών και νεοπλασματικών ασθενειών. Επομένως, με την παρούσα μελέτη υπογραμμίζουμε την ενδιαφέρουσα πιθανότητα της εφαρμογής των θεραπειών που προκαλούν ΒΑΤ προς τη θεραπεία έναντι των παθολογικών καταστάσεων που σχετίζονται με τα οστά, συμπεριλαμβανομένων των μεταβολικών και νεοπλασματικών ασθενειών. 2020-12-14T08:13:14Z 2020-12-14T08:13:14Z 2020 http://hdl.handle.net/10889/14357 en application/pdf