Abstract
Bakgrunn/mål: World Health Organization oppgir i 2014 at omtrent 52 % av den voksne befolkningen lider av overvekt eller fedme. Overvekt og fedme øker risikoen for tilleggssykdommer, deriblant forhøyet blodtrykk, diabetes type II, insulinresistens, hjertesvikt, søvn apné og dyslipidemi. I denne oppgaven ble energimetabolismen i humane lever- og skjelettmuskelceller undersøkt etter forbehandling med tetradecyltioeddiksyre (TTA)-analoger, som potensielt kan påvirke utviklingen av overvekt, insulinresistens og diabetes type II. Metode: Skjelettmuskelceller tidligere donert fra friske frivillige menn og en cellelinje fra human carcinogen lever ble brukt som modell. Muskelcellene ble dyrket opp og differensiert til flerkjernede myotuber, og hepatocyttene ble dyrket til omtrent 80 % konfluens. Lipid- og glukosemetabolisme ble undersøkt ved å benytte henholdsvis radiomerket [1-14C]oljesyre og D-[14C (U)]glukose. Cellene ble inkubert med TTA-analogene TTA, 1-trippel TTA (1-t TTA) og 2-ttrippel TTA (2-t TTA) henholdsvis de siste 48 timene før forsøk for hepatocyttene og de siste 96 timene av differensieringsprosessen for myotubene. Genekspressjon ble undersøkt ved å benytte kvantitativ polymerase-kjedereaksjon (qPCR). Resultater: Det ble sett et skifte i metabolismen hos levercellene; økt metabolisme av oljesyre og nedregulert metabolisme av glukose, etter forbehandling med TTA-analogene. Det samme skiftet ble ikke observert for skjelettmuskelcellene. Genekspresjonsanalysene viste en signifikant oppregulering av pyruvatdehydrogenasekinase isoenzym 4 (PDK4) i begge cellemodeller, og for angiopoietinlignende protein 4 (ANGPTL4), «Cluster of differentiation» 36/thrombospondinreseptor (CD36) og pyruvat kinase lever (PKL) i skjelettmuskelcellene. Konklusjon: Våre data tyder på at TTA-analoger kan ha virkning på humane levercellers metabolisme av oljesyre og glukose, ved å indusere et skifte i substratpreferanse; glukosemetabolisenble redusert og oljesyremetabolismen økt. Responsen ser ut til å være doseavhengig. I humane skjelettmuskelceller var det ingen tydelige effekter av TTA-analoger på verken glukose- eller oljesyremetabolismen. Det trengs flere forsøk for å bekrefte eller avkrefte dette. Studien viste at flere gener knyttet til peroksisomproliferator-aktiverte reseptorer (PPAR) ble signifikant oppregulert etter forbehandling med alle tre TTA-analogene. Myotubene fikk oppregulert ANGPTL4, CD36, karnitin-palmitoyltransferase-1A (CPT1A) og PDK4, mens kun PDK4 ble oppregulert i levercellene. Vi kan konkludere med at TTA-analogene fungerer som en ligand for PPAR, men flere forsøk må gjøres for å få et tydeligere inntrykk av hvordan.
Background: World Health Organization states that approximately 52 % of the adult population suffers from overweight or obesity in 2014. Overweight and obesity increases the risk of co-morbidities, among others elevated blood pressure, type II diabetes, insulin resistance, heart failure, sleep apnoea and dyslipidaemia. For this thesis, the energy metabolism of human liver and skeletal muscle cells was investigated following pre-treatment with tetradecyl thio acetic acid (TTA) analogues, substances that potentially may affect the development of obesity, insulin resistance and type II diabetes. Method: Skeletal muscle cells previously donated from healthy male volunteers, and a cell line from human carcinogenic liver, was used as models. The muscle cells were cultured and differentiated into multinucleated myotubes, and the hepatocytes were cultivated to approximately 80% confluence. Lipid and glucose metabolism was investigated using radiolabelled [1-14C] oleic acid and D-[14C (U)] glucose. The cells were incubated with the TTA analogues TTA, 1-triple TTA (1-t TTA) and 2-triple TTA (2-t TTA), respectively during the last 48 hours before trapping or harvesting for the hepatocytes, and during the last 96 hours of the differentiation period for the myotubes. The gene expression was investigated using quantitative polymerase chain reaction (qPCR). Results: A switch was seen in the metabolism in the liver cells; increased metabolism of oleic acid, and decreased metabolism of glucose, after pre-treatment with the TTA analogues. This switch was not observed in the skeletal muscle cells. The gene expression analysis showed a significant upregulation of pyruvate dehydrogenasekinase isoenzym 4 (PDK4) in both cell models, and of angiopoietinlike protein 4 (ANGPTL4), «Cluster of differentiation» 36/thrombospondin-receptor (CD36) and pyruvate kinase liver (PKL) in skeletal muscle cells. Conclusion: Our data suggest that TTA analogues may affect the metabolism of oleic acid and glucose in human liver cells by inducing a switch in substrate preference, with reduced glucose metabolism and increased oleic acid metabolism. The response appears to be dose-dependent. In human skeletal muscle cells, there were no apparent effects of TTA analogues on either glucose- or oleic acid metabolism. Further studies are required to confirm or reject this. The study showed that several genes associated with PPAR were significantly upregulated after pre-treatment with all three TTA analogues. In the myotubes ANGPTL4, CD36, carnitine palmitoyl transferase-1A (CPT1A) and PDK4 were upregulated, whereas only PDK4 was upregulated in the liver cells. We can conclude that the TTA analogues function as a PPAR ligand, but more attempts must be made to get a clearer idea of how.