Адипонектин стимулирует экспрессию гена аполипопротеина А‑1 в клетках HepG2 через сигнальные пути AMPK, PPAR‑альфа и LXR

© 2022 Д.А. Танянский 1,2*dmitry.athero@gmail.com, В.С. Шавва 1, Э.Б. Диже 1, Г.Н. Олейникова 1, А.В. Лизунов 1,3, Е.В. Некрасова 1, Д.А. Могиленко 1, Е.Е. Ларионова 1, С.В. Орлов 1,3, А.Д. Денисенко 1,2

1 Институт экспериментальной медицины, отдел биохимии, 197376 Санкт-Петербург, Россия

2 Санкт-Петербургский государственный университет, кафедра фундаментальных проблем медицины и медицинских технологий, 199034 Санкт-Петербург, Россия

3 Санкт-Петербургский государственный университет, кафедра эмбриологии, 199034 Санкт-Петербург, Россия

Поступила в редакцию 19.09.2022
После доработки 19.09.2022
Принята к публикации 06.10.2022

DOI: 10.31857/S0320972522110148

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: адипонектин, аполипопротеин А-1, гепатоциты, AMPK, ядерные рецепторы.

Аннотация

Адипонектин – гормон жировой ткани, регулирующий энергетический обмен и оказывающий влияние на атерогенез. Ранее было установлено, что адипонектин повышает экспрессию гена APOА1 (аполипопротеин А‑1) в гепатоцитах, однако механизмы этого влияния оставались неизученными. Целью работы было выяснить участие рецепторов адипонектина AdipoR1/R2, AMP-активируемой протеинкиназы (AMPK), ядерных рецепторов PPARα (рецепторы активаторов пролиферации пероксисом-альфа) и LXR (печёночные Х‑рецепторы) в опосредовании действия адипонектина на экспрессию гена APOА1 в гепатоцитах. Исследование проводили на клетках гепатомы человека HepG2. Уровень экспрессии гена APOА1 определяли с помощью ОТ-ПЦР и ИФА. Выяснилось, что нокдаун генов, кодирующих AdipoR1/R2, AMPК, активирующую её киназу LKB-1 (печёночная киназа B1), а также ядерные рецепторы PPARα и LXR, предотвращал индуцированную адипонектином экспрессию гена APOА1 в клетках HepG2. В опытах с трансфекцией клеток HepG2 плазмидами было установлено, что активация адипонектином транскрипции гена APOА1 зависит от взаимодействия PPARα и LXR с сайтами A и C гепатоцитарного энхансера. Результаты данного исследования свидетельствуют об участии обоих типов рецепторов адипонектина, AMPK, PPARα и LXR в регуляции адипонектином экспрессии гена APOА1.

Текст статьи

Сноски

* Адресат для корреспонденции.

Дополнительные материалы

Вклад авторов

Д.А. Танянский, С.В. Орлов, А.Д. Денисенко – концепция и руководство работой; Д.А. Танянский, В.С. Шавва, Э.Б. Диже, Г.Н. Олейникова, А.В. Лизунов, Е.В. Некрасова, Д.А. Могиленко, Е.Е. Ларионова, С.В. Орлов – проведение экспериментов; Д.А. Танянский, В.С. Шавва, Д.А. Могиленко, С.В. Орлов, А.Д. Денисенко – обсуждение результатов исследования; Д.А. Танянский – написание текста; Д.А. Танянский, С.В. Орлов, А.Д. Денисенко – редактирование текста статьи.

Финансирование

Работа была частично поддержана Российским научным фондом (эксперименты с трансфекцией клеток миРНК и плазмидами, грант № 17-15-01326).

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Соблюдение этических норм

Настоящая статья не содержит описания каких-либо исследований с участием людей или животных в качестве объектов.

Список литературы

1. Berg, A. H., and Scherer, P. E. (2005) Adipose tissue, inflammation, and cardiovascular disease, Circ. Res., 96, 939-949, doi: 10.1161/01.RES.0000163635.62927.34.

2. Matsuura, F., Oku, H., Koseki, M., Sandoval, J.C., Yuasa-Kawase, M., et al. (2007) Adiponectin accelerates reverse cholesterol transport by increasing high density lipoprotein assembly in the liver, Biochem. Biophys. Res. Commun., 358, 1091-1095, doi: 10.1016/j.bbrc.2007.05.040.

3. Neumeier, M., Sigruener, A., Eggenhofer, E., Weigert, J., Weiss, T. S., et al. (2007) High molecular weight adiponectin reduces apolipoprotein B and E release in human hepatocytes, Biochem. Biophys. Res. Commun., 352, 543-548, doi: 10.1016/j.bbrc.2006.11.058.

4. Qiao, L., Zou, C., van der Westhuyzen, D. R., and Shao, J. (2008) Adiponectin reduces plasma triglyceride by increasing VLDL triglyceride catabolism, Diabetes, 57, 1824-1833, doi: 10.2337/db07-0435.

5. Tanyanskiy, D. A., Martynikhin, I. A., Rotar, O. P., Konradi, A. O., Sokolian, N. A., et al. (2015) Association of adipokines with metabolic disorders in patients with schizophrenia: results of comparative study with mental healthy cohort, Diabetes Metab. Syndr., 9, 163-167, doi: 10.1016/j.dsx.2015.04.009.

6. Tschritter, O., Fritsche, A., Thamer, C., Haap, M., Shirkavand, F., et al. (2003) Plasma adiponectin concentrations predict insulin sensitivity of both glucose and lipid metabolism, Diabetes, 52, 239-243, doi: 10.2337/diabetes.52.2.239.

7. Malik, S., and Karathanasis, S. K. (1996) TFIIB-directed transcriptional activation by the orphan nuclear receptor hepatocyte nuclear factor 4, Mol. Cell. Biol., 16, 1824-1831, doi: 10.1128/mcb.16.4.1824.

8. Martin, G., Duez, H., Blanquart, C., Berezowski, V., Poulain, P., et al. (2001) Statin-induced inhibition of the Rho-signaling pathway activates PPARalpha and induces HDL apoA-I, J. Clin. Invest., 107, 1423-1432, doi: 10.1172/JCI10852.

9. Huuskonen, J., Vishnu, M., Chau, P., Fielding, P. E., and Fielding, C. J. (2006) Liver X receptor inhibits the synthesis and secretion of apolipoprotein A1 by human liver-derived cells, Biochemistry, 45, 15068-15074, doi: 10.1021/bi061378y.

10. Shavva, V. S., Mogilenko, D. A., Bogomolova, A. M., Nikitin, A. A., Dizhe, E. B., et al. (2016) PPARγ represses apolipoprotein A-I gene but impedes TNFα-mediated ApoA-I downregulation in HepG2 Cells, J. Cell. Biochem., 117, 2010-2022, doi: 10.1002/jcb.25498.

11. Harnish, D. C., Malik, S., Kilbourne, E., Costa, R., and Karathanasis, S. K. (1996) Control of apolipoprotein AI gene expression through synergistic interactions between hepatocyte nuclear factors 3 and 4, J. Biol. Chem., 271, 13621-13628, doi: 10.1074/jbc.271.23.13621.

12. Shavva, V. S., Bogomolova, A. M., Nikitin, A. A., Dizhe, E. B., Oleinikova, G. N., et al. (2017) FOXO1 and LXRα downregulate the apolipoprotein A-I gene expression during hydrogen peroxide-induced oxidative stress in HepG2 cells, Cell Stress Chaperones, 22, 123-134, doi: 10.1007/s12192-016-0749-6.

13. Mogilenko, D. A., Dizhe, E. B., Shavva, V. S., Lapikov, I. A., Orlov, S. V., et al. (2009) Role of the nuclear receptors HNF4 alpha, PPAR alpha, and LXRs in the TNF alpha-mediated inhibition of human apolipoprotein A-I gene expression in HepG2 cells, Biochemistry, 48, 11950-11960, doi: 10.1021/bi9015742.

14. Shavva, V. S., Bogomolova, A. M., Nikitin, A. A., Dizhe, E. B., Tanyanskiy, D. A., et al. (2017) Insulin-mediated downregulation of apolipoprotein A-I gene in Human hepatoma cell line HepG2: the role of interaction between FOXO1 and LXRβ transcription factors, J. Cell. Biochem., 118, 382-396, doi: 10.1002/jcb.25651.

15. Wanninger, J., Neumeier, M., Weigert, J., Bauer, S., Weiss, T. S., et al. (2009) Adiponectin-stimulated CXCL8 release in primary human hepatocytes is regulated by ERK1/ERK2, p38 MAPK, NF-kappaB, and STAT3 signaling pathways, Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol., 297, G611-G618, doi: 10.1152/ajpgi.90644.2008.

16. Waki, H., Yamauchi, T., Kamon, J., Ito, Y., Uchida, S., et al. (2003) Impaired multimerization of human adiponectin mutants associated with diabetes. Molecular structure and multimer formation of adiponectin, J. Biol. Chem., 278, 40352-40363, doi: 10.1074/jbc.M300365200.

17. Yamauchi, T., Kamon, J., Ito, Y., Tsuchida, A., Yokomizo, T., et al. (2003) Cloning of adiponectin receptors that mediate antidiabetic metabolic effects, Nature, 423, 762-769, doi: 10.1038/nature01705.

18. Yamauchi, T., Nio, Y., Maki, T., Kobayashi, M., Takazawa, T., et al. (2007) Targeted disruption of AdipoR1 and AdipoR2 causes abrogation of adiponectin binding and metabolic actions, Nat. Med., 13, 332-339, doi: 10.1038/nm1557.

19. Deepa, S. S., Zhou, L., Ryu, J., Wang, C., Mao, X., et al. (2011) APPL1 mediates adiponectin-induced LKB1 cytosolic localization through the PP2A-PKCzeta signaling pathway, Mol. Endocrinol., 25, 1773-1785, doi: 10.1210/me.2011-0082.

20. Lee, J., Hong, S. W., Park, S. E., Rhee, E. J., Park, C. Y., et al. (2015) AMP-activated protein kinase suppresses the expression of LXR/SREBP-1 signaling-induced ANGPTL8 in HepG2 cells, Mol. Cell. Endocrinol., 414, 148-155, doi: 10.1016/j.mce.2015.07.031.

21. Prieur, X., Schaap, F. G., Coste, H., and Rodríguez, J. C. (2005) Hepatocyte nuclear factor-4alpha regulates the human apolipoprotein AV gene: identification of a novel response element and involvement in the control by peroxisome proliferator-activated receptor-gamma coactivator-1alpha, AMP-activated protein kinase, and mitogen-activated protein kinase pathway, Mol. Endocrinol., 19, 3107-3125, doi: 10.1210/me.2005-0048.

22. Hwahng, S. H., Ki, S. H., Bae, E. J., Kim, H. E., and Kim, S. G. (2009) Role of adenosine monophosphate-activated protein kinase-p70 ribosomal S6 kinase-1 pathway in repression of liver X receptor-alpha-dependent lipogenic gene induction and hepatic steatosis by a novel class of dithiolethiones, Hepatology, 49, 1913-1925, doi: 10.1002/hep.22887.

23. Tanyanskiy, D. A., Dizhe, E. B., Oleinikova, G. N., Shavva, V. S., and Denisenko, A. D. (2021) Mechanisms of the influence of adiponectin on apolipoproteins A-1 and B production by human hepatocytes, Med. Acad. J., 21, 39-45, doi: 10.17816/MAJ62892.

24. Dizhe, E. B., Ignatovich, I. A., Burov, S. V., Pohvoscheva, A. V., Akifiev, B. N., et al. (2006) Complexes of DNA with cationic peptides: conditions of formation and factors effecting internalization by mammalian cells, Biochemistry (Moscow), 71, 1350-1356, doi: 10.1134/s0006297906120108.

25. Lapikov, I. A., Mogilenko, D. A., Dizhe, E. B., Ignatovich, I. A., Orlov, S. V., et al. (2008) Ap1-like cis-elements in 5′-regulatory region of human apolipoprotein A-I gene, Mol. Biol. (Mosk), 42, 295-305, doi: 10.1134/S002689330802012X.

26. Stahmann, N., Woods, A., Carling, D., and Heller, R. (2006) Thrombin activates AMP-activated protein kinase in endothelial cells via a pathway involving Ca²⁺/calmodulin-dependent protein kinase kinase beta, Mol. Cell. Biol., 26, 5933-5945, doi: 10.1128/MCB.00383-06.

27. Mogilenko, D. A., Shavva, V. S., Dizhe, E. B., Orlov, S. V., and Perevozchikov, A. P. (2010) PPARγ activates ABCA1 gene transcription but reduces the level of ABCA1 protein in HepG2 cells, Biochem. Biophys. Res. Commun., 402, 477-482, doi: 10.1016/j.bbrc.2010.10.053.

28. Mogilenko, D. A., Kudriavtsev, I. V., Trulioff, A. S., Shavva, V. S., Dizhe, E. B., et al. (2012) Modified low density lipoprotein stimulates complement C3 expression and secretion via liver X receptor and Toll-like receptor 4 activation in human macrophages, J. Biol. Chem., 287, 5954-5968, doi: 10.1074/jbc.M111.289322.

29. Tanyanskiy, D. A., Trulioff, A. S., Ageeva, E. V., Nikitin, A. A., Shavva, V. S., et al. (2021) The Influence of adiponectin on production of apolipoproteins A-1 and E by human macrophages, Mol. Biol., 55, 637-643, doi: 10.1134/S0026893321030122.

30. Miller, R. A., Chu, Q., Le Lay, J., Scherer, P. E., Ahima, R. S., et al. (2011) Adiponectin suppresses gluconeogenic gene expression in mouse hepatocytes independent of LKB1-AMPK signaling, J. Clin. Invest., 121, 2518-2528, doi: 10.1172/JCI45942.

31. Shavva, V. S., Bogomolova, A. M., Efremov, A. M., Trofimov, A. N., Nikitin, A. A., et al. (2018) Insulin downregulates C3 gene expression in human HepG2 cells through activation of PPARγ, Eur. J. Cell Biol., 97, 204-215, doi: 10.1016/j.ejcb.2018.03.001.

32. Leclerc, I., Lenzner, C., Gourdon, L., Vaulont, S., Kahn, A., et al. (2001) Hepatocyte nuclear factor-4alpha involved in type 1 maturity-onset diabetes of the young is a novel target of AMP-activated protein kinase, Diabetes., 50, 1515-1521, doi: 10.2337/diabetes.50.7.1515.