Macrophages as a modulator of PLA2G7 and DHRS9 in obesity in a depot dependent manner: implications in energy metabolism and inflammation
Abstract
Mange forskningsstudier har vist at makrofager i fettvev spiller en nøkkelrolle i fedme-indusert inflammasjon. Derfor har samspillet mellom metabolisme og immunsystem (immunometabolisme) blitt grundig undersøkt de siste årene. Dessuten ser det ut til at mitokondriell metabolisme har en innflytelse på polarisering av makrofager, og legger til en annen faktor som er verdt å undersøke i sammenheng med immunmetabolisme.
I dette prosjektet hadde vi som mål å identifisere gener som kan spille en rolle i en krysstale mellom fettvevsmakrofager og adipocytter i subkutant og visceralt hvitt fettvev. PLA2G7 (som koder for lipoproteinassosiert fosfolipase A2) og DHRS9 (som koder for dehydrogenase/reduktase 9) ble valgt som målgener for denne oppgaven basert på kvantitativ analyse av gitte datasett (fra mennesker og mus) som inkluderte grupper av magre og overvektige individer. Vi presenterer at ekspresjon av PLA2G7 og DHRS9 er forhøyet i makrofager i fettvev fra subkutant hvitt fettvev sammenlignet med visceralt hvitt fettvev hos individer med fedme. Vi viser også at disse målgenene induseres i hvitt fettvev fra mennesker og mus med fedme sammenlignet med magre individer. RAW 264.7 makrofaglignende cellelinje fra mus ble valgt som en in vitro metode for å studere ekspresjon av PLA2G7 og DHRS9 under forskjellige forhold. RAW 264.7 celler ble behandlet med palmitat og stimulert med LPS eller IL-4 for å undersøke om disse stimuli påvirker ekspresjon av målgenene. Vi demonstrerer at ekspresjon av PLA2G7 og DHRS9 er forhøyet i RAW 264.7 cellelinje etter LPS-stimulering, men ikke etter palmitatbehandling. Vi viser også at DHRS9-ekspresjon økes etter IL-4-aktivering. Avslutningsvis foreslår vi PLA2G7 og DHRS9 som nye målgenene med en potensiell rolle i immunmetabolisme i fedme og relaterte sykdommer. I tillegg målet vårt var å undersøke påfølgende tilstander av mitokondriell respirasjon i RAW 264.7 celler stimulert med palmitat, LPS eller IL-4. Vi brukte høyoppløselig respirometri for å måle oksygenforbruk og oksygenfluks i de behandlede cellene. Resultatene våre indikerer at palmitatbehandling øker gjenværende oksygenforbruk i denne makrofaglignende cellelinjen, mens LPS/IL-4-aktivering fører til reduksjon i mitokondriell respirasjonskapasitet. Many research studies have demonstrated that macrophages residing adipose tissue play a key role in obesity-induced inflammation. Therefore, the interplay between metabolism and immune system (immunometabolism) has been thoroughly investigated during recent years. Moreover, it appears that mitochondrial metabolism has an influence on macrophage polarization, adding another factor worth investigating in the context of immunometabolism.
In this project we aimed to identify genes that might play a role in a crosstalk between adipose tissue macrophages (ATMs) and adipocytes in subcutaneous and visceral white adipose tissue (sWAT and vWAT). PLA2G7 (encodes lipoprotein-associated phospholipase A2) and DHRS9 (encodes dehydrogenase/reductase 9) were selected as target genes for this thesis based on the quantitative analysis of provided datasets (from human and mice) that included groups of lean and obese individuals. We present that PLA2G7 and DHRS9 expression is elevated in ATMs from sWAT compared to vWAT in the individuals with obesity. We also show that these target genes are induced in WAT from humans and mice with obesity compared to lean individuals. RAW 264.7 mouse macrophage-like cell line was chosen as an in vitro method to study expression of PLA2G7 and DHRS9 under various conditions. RAW 264.7 cells were treated with palmitate and stimulated with LPS or IL-4 to examine whether these stimuli influence expression of target genes. We demonstrate that the expression of PLA2G7 and DHRS9 is elevated in RAW 264.7 cell line after LPS stimulation, but not after palmitate treatment. We also show that DHRS9 expression is increased after IL-4 activation. In conclusion, we propose PLA2G7 and DHRS9 as novel targets with a potential role in immunometabolism in obesity and related diseases. Additionally, our goal was to investigate subsequent states of mitochondrial respiration in RAW 264.7 cells stimulated with palmitate, LPS or IL-4. We used high resolution respirometry to measure oxygen consumption and oxygen flux in the treated cells. Our results indicate that palmitate treatment increase residual oxygen consumption in this macrophage-like cell line, while LPS/IL-4 activation leads to reduction in mitochondrial respiratory capacity.