Visceral adipose tissue is more inflammatory than subcutaneous adipose tissue and this is strengthened in obesity

Abstract

Mål Fedme medfører endringer i fettvev og resulterer i tilstand med kronisk, lavgradig inflammasjon. Denne tilstanden er antatt å være delaktig i fleire av sykdommene som er assosiert med fedme, blant annet hjerte-kar sykdom. Inflammasjon gjennom aktivering av NLRP3 inflammasomet i makrofager er sentral i utviklingen av aterosklerose i hjerte-kar sykdom og er antatt å bidra ved fedme. Den celle spesifikke inflammatoriske fenotypen ved forskjellige typer av fettvev, er fremdeles i stor grad ukjent. Denne studien sikta mot å utforske og sammenligne NLRP3 inflammasom uttrykk og aktivering i subkutant fettvev og visceralt fettvev i individer med og uten fedme.

Metoder Subkutant og visceralt fettvevsbiopsier fra ni kvinner med fedme og ni kvinner uten fedme, ble analysert med immunhistokjemi for uttrykk av inflammasom markørene NLRP3 og caspase-1, og makrofagmarkøren CD68. Adipcyttstørrelse, antall makrofager og NLRP3 uttrykk ble kvantitert ved hjelp av et tilpasset MATLAB skript. For å undersøke NLRP3 respons, ble subkutane fettvevseksplanter stimulert med og uten kolesterolkrystaller og utslipp av IL-1β, IL-6 og IL-8 ble målt ved hjelp av ELISA.

Resultater Subkutant og visceralt fettvev hadde et homogent utseende og adipocyttene var signifikant større i subkutant sammenlignet med visceralt fettvev. Makrofager var spredt mellom adipocytter og rundt blodkar, og dannet karakteristiske Crown-like structures (CLS) i begge fettvevstyper. Inflammasomkomponentene NLRP3 og caspase-1 var tydelig uttrykt i fettvevsmakrofager, spesielt i CLS og NLRP3 uttrykket var høgere i visceralt sammenlignet med subkutant fettvev i kvinner med og uten fedme. Funksjonaliteten av NLRP3 ble bekreftet gjennom økt IL-1β respons etter stimulering med kolesterolkrystaller. Fedme var assosiert med større adipocytter i subkutant fettvev og flere makrofager og sterkere uttrykk av NLRP3 i visceralt fettvev.

Konklusjon Denne studien identifiserte en sterkere tilstand med inflammason for fettvevsmakrofager i visceralt fettvev sammenlignet med subkutant fettvev, og den inflammatoriske fenotypen i visceralt fettvev var styrket i kvinner med fedme sammenlignet med de uten fedme.

Abstract

Objectives Obesity induces alterations in adipose tissue physiology, leading to a state of chronic low-grade inflammation. This state is implicated in many morbidities associated with obesity, such as cardiovascular disease. Inflammation through activation of the nucleotide-binding domain leucine rich repeat containing proteins 3 (NLRP3) inflammasome in macrophages, is central to development of atherosclerosis in cardiovascular disease and has been implicated in obesity. The cell specific inflammatory phenotype of different types of adipose tissue is still largely undetermined. This study aimed to investigate and compare the NLRP3 inflammasome expression and activation in subcutaneous adipose tissue (SAT) and visceral adipose tissue (VAT) of obese and non-obese individuals.

Methods Subcutaneous and visceral adipose tissue biopsies from nine obese and nine non-obese women were analysed by immunohistochemistry for expression of the inflammasome markers NLRP3 and Caspase-1, and the macrophage marker CD68. Adipocyte size, macrophage number and NLRP3 expression were quantified using a customized MATLAB script. For functional NLRP3 response, cultured SAT explants were primed and stimulated with or without cholesterol crystals and the release of IL-1β, IL-6 and IL-8 measured by ELISA.

Results SAT and VAT showed a homogenous appearance and the adipocytes were significantly larger in SAT than VAT. Macrophages were scattered between adipocytes and surrounding blood vessels, and formed characteristic crown-like structures (CLS) in both adipose tissue types. The inflammasome components NLRP3 and Caspase-1 were markedly expressed by adipose tissue macrophages, particularly located to CLS, and the NLRP3 expression was higher in VAT compared to SAT in obese and non-obese women. Functionality of NLRP3 was confirmed by increased IL-1β response to cholesterol crystals in cultured explants. Obesity was associated with larger adipocytes in SAT and more macrophages and a stronger expression of NLRP3 in VAT.

Conclusion This study identified a stronger inflammatory state for adipose tissue resident macrophages in VAT compared to SAT, and the inflammatory phenotype in VAT was further strengthened in obese compared to non-obese women.