Betydning av lever-X-reseptor (LXR) i skjelettmuskelceller : Studier av RNA-interferens mot LXRβ og effekter av LXR-modulatoren 22(S)-hydroksykolesterol

Abstract

Lever-X-reseptorene (LXR) er ligandaktiverte transkripsjonsfaktorer som tilhører kjernereseptorfamilien. LXR er en viktig regulator i kolesterol-, lipid- og glukose-metabolismen. Det finnes to isoformer av LXR, LXRα og LXRβ, hvor oksysteroler er uselektive endogene ligander. Det er vist at LXRβ spiller en dominant rolle for kolesterol- og lipidmetabolismen i skjelettmuskel hos mus. Det var ønskelig å sjekke om dette også var tilfelle i humane skjelettmuskelceller. Derfor ble humane myotuber infisert med lentivirus med shRNA-sekvens mot LXRβ (RNA-interferens; RNAi). Genuttrykket til LXRβ ble vellykket redusert med 50-60 % etter behandling med to ulike shRNA-sekvenser mot LXRβ. LXRβ-utslokkingen med RNAi påvirket ikke mRNA-ekspresjonen til ATP-bindende-kassett-transporter-A1 (ABCA1), fettsyresyntase (FAS) og sterol-regulatorisk-element-bindende protein 1c (SREBP-1c). LXR-agonisten T0901317 økte genuttrykket til ABCA1 og FAS. Den T0901317-induserte økningen i mRNA-ekspresjonen til ABCA1 ble ikke redusert når uttrykket av LXRβ ble utslokket, derimot var det en tendens til at den T0901317-induserte økningen av mRNA-ekspresjonen til FAS ble redusert. Dette kan tyde på at LXRβ-isoformen også i humane myotuber kan spille en rolle i lipogenesen. Opptak og oksidasjon av glukose og fettsyrer ble ikke endret ved behandling med RNAi mot LXRβ, noe som tyder på at 50-60 % ”knockdown” av LXRβ ikke er tilstrekkelig for å observere funksjonelle endringer i glukose- og fettsyremetabolismen. Årsaken til dette kan være at det finnes en form for reseptorreservekapasitet ved LXRβ reseptoren eller at LXRα interfererer med resultatene. Metabolsk fleksibilitet er evnen skjelettmuskelen har til å skifte fra fettsyreoksidasjon ved faste til glukoseoksidasjon, samtidig som fettoksidasjonen undertrykkes ved insulinstimulering etter et måltid (postprandial fase). Redusert metabolsk skifte kalles metabolsk infleksibilitet og forekommer ofte sammen med insulinresistens, type 2-diabetes og fedme. Det er vist en sammenheng mellom metabolske parametre in vitro og metabolsk fleksibilitet in vivo. Tidligere studier har vist at T0901317 motvirker eikosapentaensyrens (EPA) gunstige effekter på in vitro parametre. Det var derfor ønskelig å studere om LXR-modulatoren 22(S)-hydroksykolesterol (22(S)-HC) hadde motsatte effekter av T0901317 på EPA. 22(S)-HC motvirket EPAs effekter på in vitro adapterbarhet på samme måte som T0901317, men viste motsatte effekter av T0901317 på in vitro suppressibilitet hvor det ble observert en økning på 150 % med og uten EPA. Resultatene kan tyde på en gunstig effekt av 22(S)-HC på metabolsk fleksibilitet.

Liver X receptors (LXRs) are ligand-activated transcription factors that belong to the nuclear receptor super family. LXRs are important regulators for cholesterol, lipid and glucose metabolism. LXR exist in two isoforms, LXRα and LXRβ, and the endogenous ligands are oxidized derivatives of cholesterol. LXRβ is the dominant LXR subtype in mouse skeletal muscle regulating lipogenesis and cholesterol metabolism. We wanted to examine if this also is the case in humane myotubes. To study this, human myotubes were infected with lentivirus containing shRNA against LXRβ (RNA interference; RNAi). The mRNA expression of LXRβ was reduced by 50-60 % after treatment with two different shRNA sequences. Silencing of LXRβ did not affect the mRNA expressions of ATP-binding cassette transporter A1 (ABCA1), fatty acid synthase (FAS) and sterol regulatory element binding protein 1c (SREBP-1c). The LXR agonist T0901317 increased the mRNA expression of ABCA1 and FAS. The T0901317-induced increase in mRNA expression of ABCA1 was not reduced in humane myotubes treated with shRNA against LXRβ. On the other hand, the T0901317-induced increase in mRNA expression of FAS tended to be reduced after LXRβ silencing. This indicates that LXRβ plays a role for lipogenesis in human myotubes. The uptake and oxidation of glucose and fatty acids were not affected by LXRβ silencing. The reason for the lack of effect of LXRβ silencing could be a spare receptor capacity of LXRβ or that LXRα influence the results. In another set of experiments we measured enery metabolism and metabolic parameters in the presence of a gene selective LXR modulator, 22(S)-hydroxycholesterol (22(S)-HC). Metabolic flexibility is the ability to switch from predominantly lipid oxidation during fasting conditions, to suppression of lipid oxidation and increase glucose oxidation in response to insulin after a meal. Loss of this capacity to switch between glucose and lipid oxidation is called metabolic inflexibility and occur frequently together with insulin resistance, type 2 diabetes and obesity. A correlation between in vitro metabolic parameters and in vivo metabolic flexibility has been described. A previous study has demonstrated that T0901317 counteracts the effects of the fatty acid eicosapentaenoic acid (EPA) on in vitro metabolic parameters. We wanted to study the effect of 22(S)-HC alone and in combination with EPA. 22(S)-HC counteracted the actions of EPA on in vitro adaptability in the same way as T0901317, while exerting opposite effects of T0901317 on in vitro suppressibility, increasing the suppressibility with 150 %. This may indicate potential beneficial effects on metabolic flexibility in vivo.