Введение
Протеин млекопитающих, обнаруженный у человека (Homo sapiens). Резистин, также известный как секреторный фактор, специфичный для жировой ткани (ADSF), или C/EBP epsilon-регулируемый миелоид-специфичный секретируемый белок, богатый цистеином (XCP1), – это пептидный гормон, богатый цистеином, происходящий из жировой ткани, который у человека кодируется геном RETN. У приматов, свиней и собак резистин секретируется иммунными и эпителиальными клетками, в то время как у грызунов – жировой тканью. Длина препептида резистина у человека составляет 108 аминокислотных остатков, а у мыши и крысы – 114 а.о.; молекулярная масса составляет около 12,5 кДа. Резистин – это гормон, происходящий из жировой ткани (подобный цитокину), физиологическая роль которого вызывает много споров в отношении его участия в ожирении и сахарном диабете 2 типа (T2DM).
Resistin also known as adipose tissue specific secretory factor (ADSF) or C/EBP epsilon regulated myeloid specific secreted cysteine rich protein (XCP1) is a cysteine rich peptide hormone derived from adipose tissue that in humans is encoded by the RETN gene. In primates, pigs, and dogs, resistin is secreted by immune and epithelial cells, while, in rodents, it is secreted by adipose tissue. The length of the resistin pre peptide in human is 108 amino acid residues and in the mouse and rat it is 114 aa; the molecular weight is ~12.5 kDa. Resistin is an adipose derived hormone (similar to a cytokine) whose physiologic role has been the subject of much controversy regarding its involvement with obesity and type II diabetes mellitus (T2DM).
Открытие
Резистин был обнаружен в 2001 году группой доктора Митчелла А. Лазара из Медицинской школы Пенсильванского университета. Название "резистин" ему было дано из-за наблюдаемой устойчивости к инсулину у мышей, которым вводили этот белок. Было установлено, что резистин продуцируется и высвобождается жировой тканью, выполняя эндокринные функции, предположительно связанные с развитием инсулинорезистентности. Эта концепция в основном основана на исследованиях, показавших, что концентрация резистина в сыворотке крови повышается при ожирении в различных моделях (у людей, крыс и мышей). После этих наблюдений дальнейшие исследования связали резистин с другими физиологическими системами, такими как воспаление и энергетический гомеостаз. В данной статье рассматриваются современные исследования, направленные на установление связи между резистином, воспалением и энергетическим гомеостазом, включая его предполагаемую роль в инсулинорезистентности у людей с ожирением – тема, которая была рассмотрена Видалем Пуигом и О’Рахилли в 2001 году, а также М. А. Лазаром в 2007 году.
Воспаление
Воспаление – это первичный врожденный иммунный ответ на инфекцию или раздражение, обусловленный накоплением лейкоцитов (нейтрофилов, тучных клеток и т.д.) и их секрецией воспалительных, биогенных веществ, таких как гистамин, простагландины и провоспалительные цитокины. Как сообщается, недавно было обнаружено, что резистин также участвует в воспалительном ответе. В подтверждение его провоспалительного профиля, было показано, что резистин усиливает транскрипционные события, приводя к увеличению экспрессии нескольких провоспалительных цитокинов, включая (но не ограничиваясь ими) интерлейкин 1 (IL-1), интерлейкин 6 (IL-6), интерлейкин 12 (IL-12) и фактор некроза опухоли α (TNF-α) посредством NF-κB (ядерный фактор каппа B, усилитель легкой цепи активированных B-клеток). Также было продемонстрировано, что резистин повышает регуляцию молекулы межклеточной адгезии 1 (ICAM-1), молекулы адгезии сосудистых клеток 1 (VCAM-1) и химиокинового лиганда 2 (CCL2), все из которых вовлечены в хемотаксические пути, участвующие в привлечении лейкоцитов к очагам инфекции. Резистин может быть повышен интерлейкинами, а также микробиальными антигенами, такими как липополисахарид, которые распознаются лейкоцитами. В совокупности, учитывая, что резистин предположительно способствует инсулинорезистентности, подобные результаты позволяют предположить, что резистин может быть звеном в хорошо известной взаимосвязи между воспалением и инсулинорезистентностью. Соответственно, ожидается, что если резистин действительно служит связующим звеном между ожирением и сахарным диабетом 2 типа, одновременно способствуя воспалительному ответу, то следует наблюдать пропорциональное увеличение хронического воспаления, связанное с ожирением и инсулинорезистентностью. Недавние данные показали, что это возможно, продемонстрировав положительную корреляцию между ожирением, инсулинорезистентностью и хроническим воспалением, которое, как считается, частично опосредуется сигнализацией резистина. Эта идея была недавно оспорена исследованием, показавшим, что повышенный уровень резистина у людей с хронической болезнью почек связан со снижением функции почек и воспалением, но не с инсулинорезистентностью. Тем не менее, в отношении резистина и воспалительного ответа можно заключить, что резистин обладает характеристиками провоспалительного цитокина и может выступать в качестве ключевого узла при воспалительных заболеваниях, как с сопутствующей, так и без сопутствующей инсулинорезистентности. Этот адипокин связан с маркерами воспаления в семенной плазме, а концентрации семенного резистина положительно коррелируют с концентрациями провоспалительных медиаторов, таких как интерлейкин 6 (IL-6), эластаза и фактор некроза опухоли α (TNF-α). Во время воспаления концентрация цитокинов и активных форм кислорода (ROS) увеличивается, что может оказывать негативное влияние на мужскую репродуктивную функцию. Одно исследование показало, что существует отрицательная корреляция между концентрацией семенного резистина и подвижностью и жизнеспособностью сперматозоидов. (Концентрации резистина в семенной жидкости были значительно выше в случаях лейкоспермии или у курящих пациентов.)
Аргументы в пользу
Большая часть гипотез о роли резистина в энергетическом обмене и СД2 (сахарном диабете 2 типа) основана на исследованиях, демонстрирующих сильную корреляцию между резистином и ожирением. Основная идея заключается в том, что концентрация резистина в сыворотке крови повышается с увеличением количества жировой ткани. И наоборот, концентрация резистина в сыворотке крови снижается при уменьшении жировой массы в результате лечения. В частности, центральное ожирение (жировая ткань в области талии) является областью жировой ткани, которая в наибольшей степени способствует повышению уровня резистина в сыворотке крови. Это имеет важное значение, учитывая связь между центральным ожирением и инсулинорезистентностью – двумя характерными особенностями СД2. Хотя уровень резистина повышается при ожирении, остается под вопросом, является ли это повышение причиной инсулинорезистентности, связанной с увеличением жировой массы. Ряд исследований показал положительную корреляцию между уровнем резистина и инсулинорезистентностью. Это подтверждается данными о корреляции между уровнем резистина и пациентами с СД2. Если резистин играет роль в патогенезе инсулинорезистентности при СД2, то разработка препаратов, способствующих снижению уровня резистина в сыворотке крови у пациентов с СД2, может принести терапевтическую пользу. Резистин может повышать уровень липопротеинов низкой плотности (ЛПНП) в кровотоке и ускорять их накопление в артериях, увеличивая риск сердечно-сосудистых заболеваний, а также негативно влиять на эффективность статинов – основных препаратов, используемых для снижения уровня холестерина при борьбе с сердечно-сосудистыми заболеваниями. В печени резистин увеличивает выработку ЛПНП и снижает количество рецепторов ЛПНП, ухудшая способность к их переработке.
Аргументы против
Существует обширный объем доказательств, поддерживающих теорию связи между резистином, ожирением и диабетом 2 типа. Тем не менее, эта теория не пользуется единогласной поддержкой научного сообщества, поскольку ряд исследований предоставляет данные, опровергающие ее. Эти исследования показали значительное снижение концентрации резистина в сыворотке крови с увеличением избыточной массы тела, что указывает не только на снижение уровня резистина у людей с ожирением, но и на то, что снижение уровня резистина может способствовать развитию связи между ожирением и диабетом 2 типа. Также представлены данные, противоречащие предположению о том, что потеря веса сопровождается снижением концентрации резистина в сыворотке крови; эти исследования, напротив, сообщают о значительном увеличении уровня резистина в сыворотке крови при потере веса. Теория о том, что резистин связывает ожирение с диабетом 2 типа, подвергается критической оценке, и сообщается о повсеместной экспрессии резистина во многих тканях, а не только в тех, которые характерны для ожирения, таких как адипоциты. Хотя количество ученых, выступающих против этой теории, почти равно количеству ее сторонников, существует достаточно доказательств, подтверждающих, что резистин играет некоторую, пока не полностью определенную, роль в энергетическом гомеостазе, а также обладает свойствами, способствующими развитию воспалительных реакций в очагах инфекции.
Although nearly as many scientists oppose the theory as those who support it , there is sufficient evidence to support the idea that resistin does have some incompletely defined role in energy homeostasis, while also demonstrating properties that help to incite inflammatory responses to sites of infection.
Структура
Кристаллические структуры резистина демонстрируют необычный состав из нескольких субъединиц, связанных между собой нековалентными взаимодействиями, формирующими его структуру. Кристаллическая структура показывает мультимерную сборку, состоящую из гексамера, образующего дисульфидные связи. Каждая белковая субъединица включает карбоксильный концевой бета-сэндвич "головной" домен, богатый дисульфидами, и аминоконечный альфа-спиральный "хвостовой" сегмент. Альфа-спиральные сегменты объединяются, образуя трехнитевые спирали, а межцепочечные дисульфидные связи, экспонированные на поверхности, опосредуют формирование гексамеров "хвост к хвосту". Глобулярный домен резистина содержит пять дисульфидных связей (Cys35-Cys88, Cys47-Cys87, Cys56-Cys73, Cys58-Cys75 и Cys62-Cys77). Это указывает на то, что дисульфидный паттерн будет сохранен. Межцепочечные дисульфидные связи резистина и резистин-подобного молекулы β (RELMβ) уникальны тем, что они обладают высокой экспозицией в растворителе, варьирующейся от 84,6% до 89,5%. Средняя экспозиция растворителем для всех дисульфидных связей составляет 9,9%, а для 1209 межцепочечных дисульфидных связей – 16,7%. Таким образом, наиболее открытые дисульфидные связи, обнаруженные для интактных белков, – это дисульфиды резистина, определенные с высоким разрешением. Мутант резистина Cys6Ser был значительно более активным при низкой концентрации и оказывал больший эффект, чем резистин дикого типа при высокой концентрации. Этот результат предполагает, что процессинг межтримерных дисульфидных связей может быть обязательным этапом активации. Другие результаты также указывают на то, что как мутант Cys6Ser, так и резистин дикого типа преимущественно воздействуют на печень.