SIRT3 deficiency exacerbates fatty liver by attenuating the HIF1α-LIPIN 1 pathway and increasing CD36 through Nrf2

Background Deficiency of mitochondrial sirtuin 3 (SIRT3), a NAD+-dependent protein deacetylase that maintains redox status and lipid homeostasis, contributes to hepatic steatosis. In this study, we investigated additional mechanisms that might play a role in aggravating hepatic steatosis in Sirt3-deficient mice fed a high-fat diet (HFD). Methods Studies were conducted in wild-type (WT) and Sirt3−/− mice fed a standard diet or a HFD and in SIRT3-knockdown human Huh-7 hepatoma cells. Results Sirt3−/− mice fed a HFD presented exacerbated hepatic steatosis that was accompanied by decreased expression and DNA-binding activity of peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR) α and of several of its target genes involved in fatty acid oxidation, compared to WT mice fed the HFD. Interestingly, Sirt3 deficiency in liver and its knockdown in Huh-7 cells resulted in upregulation of the nuclear levels of LIPIN1, a PPARα co-activator, and of the protein that controls its levels and localization, hypoxia-inducible factor 1α (HIF-1α). These changes were prevented by lipid exposure through a mechanism that might involve a decrease in succinate levels. Finally, Sirt3−/− mice fed the HFD showed increased levels of some proteins involved in lipid uptake, such as CD36 and the VLDL receptor. The upregulation in CD36 was confirmed in Huh-7 cells treated with a SIRT3 inhibitor or transfected with SIRT3 siRNA and incubated with palmitate, an effect that was prevented by the Nrf2 inhibitor ML385. Conclusion These findings demonstrate new mechanisms by which Sirt3 deficiency contributes to hepatic steatosis. Graphical abstract

Wytyczne Polskiego Towarzystwa Diagnostyki Laboratoryjnej i Polskiego Towarzystwa Lipidologicznego dotyczące diagnostyki laboratoryjnej zaburzeń gospodarki lipidowej

Na rutynowo wykonywany w celu oceny ryzyka sercowo-naczyniowego profil lipidowy składają się oznaczenia/wyliczenia stężenia w surowicy/osoczu cholesterolu całkowitego (TC), cholesterolu lipoprotein o dużej gęstości (HDL-C), cholesterolu lipoprotein o małej gęstości (LDL-C), triglicerydów (TG) oraz cholesterolu nie-HDL (nie-HDL-C), chociaż wciąż największe znaczenie ma stężenie LDL-C, zarówno w rozpoznawaniu, predykcji jak i monitorowaniu przebiegu i leczenia zaburzeń lipidowych [1, 2, 3, 8]. Wyniki tych oznaczeń/wyliczeń pośrednio i w przybliżeniu odzwierciedlają zawartość we krwi odpowiednich lipoprotein. Szczególne znaczenie w laboratoryjnej ocenie gospodarki lipidowej i ryzyka postępu miażdżycy ma ilościowe oznaczenie zawartości we krwi lipoprotein o działaniu aterogennym: LDL, lipoproteiny (a) [Lp(a)] oraz remnantów chylomikronów (CM) i remnantów lipoprotein o bardzo małej gęstości (VLDL) [2, 3]. Stąd profil lipidowy, określający jedynie zawartość LDL, powinien być uzupełniany, jeśli tylko jest to możliwe, o wykonywanie zgodnie ze wskazaniami oznaczeń Lp(a) oraz remnantów CM i remnantów VLDL. Lipoproteiny stanowią rodzinę wielkocząsteczkowych struktur złożonych z „koperty”, zawierającej fosfolipidy i wolny cholesterol oraz rdzenia złożonego z TG i estrów cholesterolu. Lipidowa część jest związana ze swoistymi białkami – apolipoproteinami (apo), które determinują fizyczne i biologiczne właściwości lipoprotein. Lipidy i białka nie są ze sobą związane kowalencyjnie. Struktura lipoprotein jest utrzymywana w większości przez hydrofobowe interakcje pomiędzy niepolarnymi komponentami lipidów oraz białek. Klasyfikacja lipoprotein odzwierciedla zarówno rozmiar ich cząstek, jak i gęstość w wodnym środowisku osocza, a także zawartość apolipoprotein (ryc. 1). Bogate w triglicerydy CM, VLDL oraz remnanty CM i remnanty VLDL wykazują gęstość poniżej 1,006 g/ml. Pozostałe lipoproteiny o gęstości powyżej 1,006 g/ml to LDL, HDL oraz Lp(a). System transportu lipidów z udziałem lipoprotein spełnia dwie podstawowe funkcje: <br>––transport triglicerydów z jelit i wątroby do tkanki tłuszczowej i mięśni (szlak jelitowy); <br>––dostarczanie do tkanek obwodowych cholesterolu, niezbędnego do formowania błon komórkowych, biosyntezy hormonów steroidowych a także do wątroby w celu syntezy kwasów żółciowych (szlak wątrobowy) (ryc. 2). null ABC A1 – zależny od ATP transporter A1, CETP – białko transportujące estry cholesterolu, EL – lipaza śródbłonkowa, HL – lipaza wątrobowa, LCAT – acylotransferaza lecytyna: cholesterol, LPL – lipaza lipoproteinowa, PLTP – białko transportujące fosfolipidy, TG – triglicerydy. TG pokarmowe są w jelicie hydrolizowane do wolnych kwasów tłuszczowych (WKT), mono – i diglicerydów, wchłanianych wraz z egzogennym cholesterolem do enterocytów, w których powstają transportujące je CM, docierające przez układ chłonny do krwi krążącej. Lipaza lipoproteinowa (LPL) związana ze śródbłonkiem kapilar tkanki tłuszczowej i mięśniowej hydrolizuje zawarte w nich TG do glicerolu i WKT, z wytworzeniem remnantów CM zawartych w lipoproteinach o pośredniej gęstości (IDL). Endogenne TG są syntetyzowane w hepatocytach i tam razem z cholesterolem i apolipoproteinami (apoB 100, apoE, apoC) są budulcem dla VLDL wydzielanych do krwi, gdzie pod działaniem lipazy śródbłonkowej (EL; ang. <i>endothelial lipase</i>) powstają ich remnanty (IDL). LDL powstają z IDL przy udziale lipazy wątrobowej (HL; ang. <i>hepatic lipase</i>) i są wzbogacone cholesterolem z HDL przy udziale białka transportującego estry cholesterolu (CETP; ang. <i>cholesterol ester transfer protein</i>). Cząstki HDL powstają w wątrobie i jelicie oraz w toku degradacji CM i VLDL, z ich powierzchniowych fosfolipidów i wolnego cholesterolu. Wolny cholesterol jest pobierany z komórek obwodowych (w tym makrofagów w ścianie naczyniowej) przez nowopowstałe HDL (ang. <i>nascent-HDL</i>) i HDL3, z udziałem zależnego od ATP transportera ATP-A1 (ABCA1; ang. <i>ATP binding cassette transporter A1</i>) wiążącego się z apoA-I, a następnie estryfikowany przy udziale osoczowego enzymu acylotransferazy lecytyna:cholesterol (LCAT). Estry cholesterolu są transportowane przez dojrzałe HDL2 wiązane przez receptor SR-B1 hepatocytów, gdzie są wykorzystane w syntezie kwasów żółciowych. Jest to tzw. bezpośredni mechanizm zwrotnego transportu cholesterolu. W tzw. mechanizmie pośrednim CETP przenosi je z HDL do zawierających apoB lipoprotein z wymianą na TG. Lipoproteiny zawierające apoB są wychwytywane przez wątrobę za pośrednictwem receptorów LDL, a także innych błonowych receptorów (receptor VLDL, receptor apoE). Hydroliza TG w HDL2 przez HL prowadzi do powstania HDL3 (ryc. 2). Dostępne aktualnie metody analityczne dają jedynie pośredni, przybliżony wgląd w przemiany zarówno cholesterolu i TG, jak i w metabolizm i funkcje lipoprotein. Diagnostyka zaburzeń gospodarki lipidowej stanowi w praktyce klinicznej część oceny i kontroli ryzyka miażdżycy oraz związanych z nią chorób sercowo- naczyniowych. Stąd głównym celem diagnostyki laboratoryjnej dyslipidemii, definiowanej jako stan, w którym stężenia lipidów i lipoprotein we krwi odbiegają od wartości pożądanych, jest ocena zawartości we krwi lipoprotein o działaniu aterogennym. Metodyczne podejście do badania lipoprotein jest obecnie zróżnicowane – można ich zawartość we krwi oznaczać bezpośrednio jako liczbę cząstek [LDL-P, HDL-P, Lp(a)-P] lub ich stężenie, bądź też oceniać w sposób pośredni poprzez oznaczanie stężenia składników poszczególnych lipoprotein – cholesterolu lub apolipoprotein (apoB, apoA-I).

Endocytosis of very low-density lipoproteins: an unexpected mechanism for lipid acquisition by breast cancer cells

We previously described the expression of CD36 and LPL by breast cancer (BC) cells and tissues and the growth-promoting effect of VLDL observed only in the presence of LPL. We now report a model in which LPL is bound to a heparan sulfate proteoglycan motif on the BC cell surface and acts in concert with the VLDL receptor to internalize VLDLs via receptor-mediated endocytosis. We also demonstrate that gene-expression programs for lipid synthesis versus uptake respond robustly to triglyceride-rich lipoprotein availability. The literature emphasizes de novo FA synthesis and exogenous free FA uptake using CD36 as paramount mechanisms for lipid acquisition by cancer cells. We find that the uptake of intact lipoproteins is also an important mechanism for lipid acquisition and that the relative reliance on lipid synthesis versus uptake varies among BC cell lines and in response to VLDL availability. This metabolic plasticity has important implications for the development of therapies aimed at the lipid dependence of many types of cancer, in that the inhibition of FA synthesis may elicit compensatory upregulation of lipid uptake. Moreover, the mechanism that we have elucidated provides a direct connection between dietary fat and tumor biology.­.

Fibrin-VLDL Receptor-Dependent Pathway Promotes Leukocyte Transmigration by Inhibiting Src Kinase Fyn and is a Target for Fibrin β15-42 Peptide

According to the current view, binding of fibrin degradation product E1 fragment to endothelial VE-cadherin promotes transendothelial migration of leukocytes and thereby inflammation, and fibrin-derived β15–42 peptide reduces leukocyte transmigration by competing with E1 for binding to VE-cadherin and, in addition, by signaling through Src kinase Fyn. However, the very low affinity of β15–42 to VE-cadherin raised a question about its ability to inhibit E1–VE-cadherin interaction. Further, our previous study revealed that fibrin promotes leukocyte transmigration through the very-low-density lipoprotein (VLDL) receptor (VLDLR)-dependent pathway and suggested a possible link between the inhibitory properties of β15–42 and this pathway. To test such a link and the proposed inhibitory mechanisms for β15–42, we performed in vitro experiments using surface plasmon resonance, enzyme-linked immunosorbent assay, and leukocyte transendothelial migration assay, and in vivo studies with wild-type and VLDLR-deficient mice using mouse model of peritonitis. The experiments revealed that β15–42 cannot inhibit E1–VE-cadherin interaction at the concentrations used in the previous in vivo studies leaving the proposed Fyn-dependent signaling mechanism as a viable explanation for the inhibitory effect of β15–42. While testing this mechanism, we confirmed that Fyn plays a critical role in controlling fibrin-induced transendothelial migration of leukocytes and found that signaling through the VLDLR-dependent pathway results in inhibition of Fyn, thereby increasing leukocyte transmigration. Furthermore, our in vivo experiments revealed that β15–42 inhibits this pathway, thereby preventing inhibition of Fyn and reducing leukocyte transmigration. Thus, this study clarifies the molecular mechanism underlying the VLDLR-dependent pathway of leukocyte transmigration and reveals that this pathway is a target for β15–42.

Beneficial Effects of Adiponectin on Glucose and Lipid Metabolism and Atherosclerotic Progression: Mechanisms and Perspectives

Circulating adiponectin concentrations are reduced in obese individuals, and this reduction has been proposed to have a crucial role in the pathogenesis of atherosclerosis and cardiovascular diseases associated with obesity and the metabolic syndrome. We focus on the effects of adiponectin on glucose and lipid metabolism and on the molecular anti-atherosclerotic properties of adiponectin and also discuss the factors that increase the circulating levels of adiponectin. Adiponectin reduces inflammatory cytokines and oxidative stress, which leads to an improvement of insulin resistance. Adiponectin-induced improvement of insulin resistance and adiponectin itself reduce hepatic glucose production and increase the utilization of glucose and fatty acids by skeletal muscles, lowering blood glucose levels. Adiponectin has also β cell protective effects and may prevent the development of diabetes. Adiponectin concentration has been found to be correlated with lipoprotein metabolism; especially, it is associated with the metabolism of high-density lipoprotein (HDL) and triglyceride (TG). Adiponectin appears to increase HDL and decrease TG. Adiponectin increases ATP-binding cassette transporter A1 and lipoprotein lipase (LPL) and decreases hepatic lipase, which may elevate HDL. Increased LPL mass/activity and very low density lipoprotein (VLDL) receptor and reduced apo-CIII may increase VLDL catabolism and result in the reduction of serum TG. Further, adiponectin has various molecular anti-atherosclerotic properties, such as reduction of scavenger receptors in macrophages and increase of cholesterol efflux. These findings suggest that high levels of circulating adiponectin can protect against atherosclerosis. Weight loss, exercise, nutritional factors, anti-diabetic drugs, lipid-lowering drugs, and anti-hypertensive drugs have been associated with an increase of serum adiponectin level.