Revealing the importance of solute carrier transporters in thermogenic activity of human adipocytes

A tétel rövid nézete
dc.contributor.advisorFésüs, László
dc.contributor.authorArianti, Rini
dc.contributor.departmentMolekuláris sejt- és immunbiológia doktori iskolahu
dc.date.accessioned2022-08-10T08:49:11Z
dc.date.available2022-08-10T08:49:11Z
dc.date.created2022hu_HU
dc.date.defended2022-08-24
dc.description.abstractÖSSZEFOGLALÁS Pajzsmirigy műtét során eltávolított primer szubkután (SC) és mély nyaki (DN), zsírszövet eredetű stromális sejteket (hASC-k), adipogén differenciációs protokolloknak megfelelően differenciáltunk. Ezt követően, RNS-szekvenálási analízist végeztünk, amely során a SC és a DN területről származó adipociták génexpressziós profilját hasonlítottuk össze. Megállapítottuk, hogy a mély nyaki területről származó adipociták, nagyobb mértékben expresszálták az általunk vizsgált termogenikus marker géneket mint például az UCP1-t, TBX1-t, CIDEA-t, CKMT1a/b-t és a PM20D1-t. Emellett magasabb barna adipocita tartalommal, illetve barnulási mértékkel rendelkeztek amelyet BATLAS és ProFAT segítségével határoztunk meg. 1049 eltérően expresszálódó gén közül, 21 SLC transzportert kódoló gént találtunk (ebből 15 gén nagyobb mértékben expresszálódott mély nyaki eredetű adipocitákban). További munkánk során az alanin szerin-cisztein transzporter-1-et (ASC-1) és a 2-es típusú tiamin transzportert (ThTr2) vizsgáltuk. Az ASC-1 nátrium-független módon közvetíti az alanin, a szerin, a cisztein és a glicin transzportját. A transzporter szelektív inhibitorának jelenlétében, ezen aminosavak felvétele a termogén stimuláció során mindkét adipocita típusban lecsökkent. Az inhibitor jelenlétében, a SC és DN adipociták cAMP által stimulált oxigénfogyasztása és protoncsorgásos légzése szintén csökkent. A termogén aktiváció során, az alkalmazott inhibitor hatására, az UCP1-független hőtermelésért felelős, kreatin-szubsztrát ciklus mértéke szintén lecsökkent. Az oxigénfogyasztási adatoknak megfelelően, a termogenikus markerek (UCP1, CKMT1/2, PM20D1, ELOVL3, DIO2 és CITED1), a mitokondriális biogenezis szabályozásáért felelős PGC1a illetve a mitokondriális komplex alegységek expresszióját gátolta a transzporter inhibitora, a termogén stimuláció során. Eredményeink arra utalhatnak, hogy az ASC-1 által közvetített szerin, cisztein és glicin felvétel szükséges a hatékony termogenikus válaszhoz, cAMP stimuláció során, humán nyaki eredetű zsírsejtekben. A tiamint az 1-es (SLC19A2) illetve a 2-es típusú tiamin transzporterek (SLC19A3) szállítják a sejtekbe. Adrenerg stimuláció során a tiamin, sejtekbe történő transzportjának gátlása, a transzporterekre specifikus inhibitorok által, az oxigénfogyasztás illetve a protoncsorgásos légzés csökkenéséhez vezetett. Termogén aktiváció során, a tiamin jelenlétének fontosságát vizsgáltuk, amely során tiamin mentes tápfolyadékot alkalmaztunk amelynek fokozatosan növeltük a tiamin koncentrációját. Kísérleteink során azt tapasztaltuk, hogy a tiamin, koncentrációfüggő módon fokozta a humán nyaki zsírsejtek termogenikus aktivációját. A tiamin-pirofoszfát-függő, piruvát-dehidrogenáz enzim aktivitása fokozható, a sejtmembrán permeabilizált adipociták tiamin-pirofoszfáttal történő közvetlen stimulálásával. A permeabilizált zsírsejtek, UCP1-függő protoncsorgásos légzését a tiamin-pirofoszfát növelte. Ezen eredményünk arra utalhat, hogy a termogén aktiválás során, a tiamin-pirofoszfáttá átalakított többlet tiamin, fokozhatja a mitokondriális légzést és a termogenezist azáltal, hogy megemeli a tiamin pirofoszfáthoz kötött enzimek szintjét, ezáltal a NADH-termelését. A tiamin szállításáért felelős transzporterek gátlása, a cAMP stimulált termogenikus markerek expressziójának csökkenéséhez vezetett. Megállapítottuk továbbá, hogy a tiamin, koncentrációfüggő módon fokozta a cAMP stimulált termogenikus gének fölregulálódását. A főként krónikus alkoholfogyasztás okozta tiaminhiány Wernicke-Korsakoff szindrómához vezet, melynek másodlagos tünete a hipotermia. A kórkép kezelése során adott tiamin, javította a hipotermiás állapotot, amely arra utalhat, hogy a tiamin jótékony hatással van a hypothalamus hőszabályozására. Eredményeink arra utalhatnak, hogy a tiaminhiány hozzájárul a termogenikus adipociták termgenezisének zavarához amely hozzájárul a Wernicke-Korsakoff szindrómás betegek hipotermiájához.hu_HU
dc.description.abstractSUMMARY Human adipose tissue stem cells (hASCs) were isolated from SC and DN tissues during thyroid surgery and differentiated the hASC using adipogenic differentiation protocols. RNA Sequencing analysis was performed to compare the gene expression between SC and DN derived adipocytes. We found that DN derived adipocytes had higher expression of thermogenic genes such as UCP1, TBX1, CIDEA, CKMT1a/b, and PM20D1. They also possessed higher brown adipocyte content and browning degree quantified by BATLAS and ProFAT respectively. Among 1049 differentially expressed genes, we found 21 SLC transporters were differently regulated (15 of them were more expressed in DN adipocytes). Alanine-serine-cysteine transporter-1 (ASC-1) and thiamine transporter 2 (ThTr2) for further investigation. ASC-1 mediates the transport of alanine, serine, cysteine, and glycine in a sodium independent manner. In the presence of ASC-1 selective inhibitor, the uptake of these amino acids during thermogenic stimulation was dampened in both types of adipocytes. cAMP-stimulated oxygen consumption and proton leak respiration of subcutaneous and deep neck adipocytes was also reduced by ASC-1 inhibitor. Creatine futile cycle that drives UCP1-independent heat generation was also reduced during thermogenic activation in the presence of ASC-1 inhibitor. In accordance with oxygen consumption data, the expression of thermogenic markers (UCP1, CKMT1/2, PM20D1, ELOVL3, DIO2, and CITED1), mitochondrial biogenesis regulator (PGC1a), and mitochondrial complex subunits was hampered by ASC-1 inhibitor during thermogenic stimulation. Our data suggested that ASC-1 mediated serine, cysteine, and glycine uptake is required for the efficient thermogenic response upon cAMP stimulation in human neck derived adipocytes. Thiamine is transported into the cells by ThTr1 (SLC19A2) and ThTr2 (SLC19A3). The inhibition of thiamine transport into the cells by potent inhibitors of ThTrs led to the reduced oxygen consumption and proton leak respiration during adrenergic stimulation. The importance of thiamine availability during thermogenic activation was also proven when we applied thiamine free culture fluid and gradually increased the thiamine concentration. We found that thiamine enhanced the thermogenic activation of human neck adipocytes in a concentration-dependent manner. The activity of pyruvate dehydrogenase, which is thiamine pyrophosphate-dependent en zyme, can be enhanced by directly stimulating the cell membrane-permeabilized adipocytes with thiamine pyrophosphate. The UCP1-dependent proton leak respiration of permeabilized adipocytes was elevated by thiamine pyrophosphate. This indicates that excess thiamine converted to thiamine pyrophosphate during thermogenic activation can increase mitochondrial respiration and thermogenesis by elevating the level of thiamine pyrophosphate bound enzymes and thereby NADH production. The expression of thermogenic markers during cAMP stimulation was also reduced when thiamine transport was inhibited by ThTrs potent inhibitors. In addition, we also found that thiamine potentiated the cAMP-stimulated thermogenic gene upregulation in a concentration-dependent manner. Thiamine deficiency, which is mainly caused by chronic alcohol consumption, leads to Wernicke-Korsakoff syndrome with hypothermia as a secondary symptom. Thiamine administration ameliorated the hypothermic condition suggesting the beneficial effect of thiamine in improving hypothalamic thermoregulation. Our presented data suggested that thiamine deficiency may also perturb peripheral thermogenesis in thermogenic adipocytes contributing to hypothermia of Wernicke-Korsakoff syndrome patientshu_HU
dc.format.extent102hu_HU
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/2437/336317
dc.language.isoenhu_HU
dc.subjectHuman brown/beige adipocytes, deep neck, RNA-Sequencing, differentially expressed genes, thermogenesis, oxygen consumption, adrenergic stimulation, thermogenic gene expression, uncoupling protein-1, solute carrier transporters, alanine-serine-cysteine transporter-1, BMS-466442, thiamine, thiamine transporter, thiamine pyrophosphate, fedratinib, amprolium.hu_HU
dc.subject.disciplineElméleti orvostudományokhu
dc.subject.sciencefieldOrvostudományokhu
dc.titleRevealing the importance of solute carrier transporters in thermogenic activity of human adipocyteshu_HU
dc.title.translatedRevealing the importance of solute carrier transporters in thermogenic activity of human adipocyteshu_HU
Fájlok
Eredeti köteg (ORIGINAL bundle)
Megjelenítve 1 - 3 (Összesen 3)
Nincs kép
Név:
dissertation.pdf
Méret:
5.35 MB
Formátum:
Adobe Portable Document Format
Leírás:
Dissertation
Letöltés
Nincs kép
Név:
Short_thesis.pdf
Méret:
609.87 KB
Formátum:
Adobe Portable Document Format
Leírás:
short thesis
Letöltés
Nincs kép
Név:
MEGHIVO_Hu.pdf
Méret:
59.72 KB
Formátum:
Adobe Portable Document Format
Leírás:
invitation
Letöltés
Engedélyek köteg
Megjelenítve 1 - 1 (Összesen 1)
Nincs kép
Név:
license.txt
Méret:
1.93 KB
Formátum:
Item-specific license agreed upon to submission
Leírás:
Letöltés
Gyűjtemények
Molekuláris Sejt- és Immunbiológia Doktori Iskola