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Background:
The cardiac hormones atrial (ANP) and B-type natriuretic peptides (BNP) moderate arterial blood pressure and improve energy metabolism as well as insulin sensitivity via their shared cGMP-producing guanylyl cyclase-A (GC-A) receptor. Obesity is associated with impaired NP/GC-A/cGMP signaling, which possibly contributes to the development of type 2 diabetes and its cardiometabolic complications. In vitro, synthetic ANP, via GC-A, stimulates glucose-dependent insulin release from cultured pancreatic islets and β-cell proliferation. However, the relevance for systemic glucose homeostasis in vivo is not known. To dissect whether the endogenous cardiac hormones modulate the secretory function and/or proliferation of β-cells under (patho)physiological conditions in vivo, here we generated a novel genetic mouse model with selective disruption of the GC-A receptor in β-cells.
Methods:
Mice with a floxed GC-A gene were bred to Rip-CreTG mice, thereby deleting GC-A selectively in β-cells (β GC-A KO). Weight gain, glucose tolerance, insulin sensitivity, and glucose-stimulated insulin secretion were monitored in normal diet (ND)- and high-fat diet (HFD)-fed mice. β-cell size and number were measured by immunofluorescence-based islet morphometry.
Results:
In vitro, the insulinotropic and proliferative actions of ANP were abolished in islets isolated from β GC-A KO mice. Concordantly, in vivo, infusion of BNP mildly enhanced baseline plasma insulin levels and glucose-induced insulin secretion in control mice. This effect of exogenous BNP was abolished in β GC-A KO mice, corroborating the efficient inactivation of the GC-A receptor in β-cells. Despite this under physiological, ND conditions, fasted and fed insulin levels, glucose-induced insulin secretion, glucose tolerance and β-cell morphology were similar in β GC-A KO mice and control littermates. However, HFD-fed β GC-A KO animals had accelerated glucose intolerance and diminished adaptative β-cell proliferation.
Conclusions:
Our studies of β GC-A KO mice demonstrate that the cardiac hormones ANP and BNP do not modulate β-cell's growth and secretory functions under physiological, normal dietary conditions. However, endogenous NP/GC-A signaling improves the initial adaptative response of β-cells to HFD-induced obesity. Impaired β-cell NP/GC-A signaling in obese individuals might contribute to the development of type 2 diabetes.
Einleitung: Die steigende Prävalenz adipöser Menschen führt weltweit zu einer relevanten Morbidität, die auch junge Frauen im geschlechtsreifen Alter betrifft. Damit gerät der Themenkomplex Adipositas und assoziierte Komplikationen auch im Hinblick auf die Versorgung Schwangerer in den Fokus. Das Ziel dieser Arbeit war es deshalb, die Adipositasprävalenz und hiermit assoziierte maternale und fetale Risikofaktoren zwischen 2006 und 2011 in einem lokalen Kollektiv zu untersuchen.
Material und Methoden: Die retrospektive Analyse umfasste alle maternalen und fetalen Daten von Patientinnen, die 2006 und 2011 an der Universitätsfrauenklinik Würzburg von einem Einling entbunden wurden. Die deskriptive Statistik umfasste die Prävalenz von Adipositas und Gewichtszunahme, maternale Risikofaktoren, Schwangerschaftskomplikationen und fetales Outcome.
Ergebnisse: Unsere Analyse umfasste 2838 Patientinnen mit Einlingsgraviditäten, die in den Jahren 2006 (n=1292) und 2011 (n=1545) an der Uniklinik Würzburg entbunden haben. Es zeigte sich, dass weder der initiale BMI noch die Gewichtszunahme während der Schwangerschaft zwischen 2006 und 2011 signifikant anstiegen. Die Mehrheit der übergewichtigen (71%) oder adipösen (60,4%) Patientinnen überstieg die empfohlene Gewichtszunahme. Die Prävalenz von adipositasassoziierten Erkrankungen wie Gestationsdiabetes und Präeklampsie stiegen signifikant an und waren mit einem hohen initialen BMI assoziiert. Während Übergewichtigkeit nicht mit einer Terminüberschreitung assoziiert war, wurden adipöse Patientinnen signifikant häufiger per Sectio caesarea entbunden. Das Geburtsgewicht war 2011 signifikant höher als 2006, wobei keine signifikanten Änderungen im fetalen Outcome dargestellt werden konnten.
Schlussfolgerung: Es gibt einen Trend zu vermehrter Gewichtszunahme während der Schwangerschaft. Assoziierte Risikofaktoren wie Gestationsdiabetes und Präeklampsie sind erhöht.
1) Der Melanocortin - Rezeptor Typ 4 (im Hypothalamus) ist Bestandteil des Regulationskreislaufes der Nahrungsaufnahme. Ein Kollektiv von Patienten mit extremer Adipositas wurde auf Mutationen im Gen des Rezeptors hin untersucht. Neben bekannten Polymorphismen fand sich eine bisher noch nicht beschriebene Mutation (V166I). 2) PPARg ist ein nukleärer Transkriptionsfaktor, der unter anderem die Genexpression im Rahmen der Adipozytendifferenzierung und Nährstoffspeicherung reguliert. In einem Kollektiv von Patienten mit extremer Adipositas wurde die Häufigkeit eines bekannten Polymorphismus (Pro12 Ala) im Gen des Rezeptors untersucht sowie Adipositasgrad, Erfolg einer Magenbandimplantation, Hypertonieprävalenz und Parameter des Glukose- und Lipidhaushaltes zwischen den Genotypen verglichen. Ein signifikanter Zusammenhang von Genotyp und den genannten Parametern fand sich nicht.
Background
Combination therapies of anorectic gut hormones partially mimic the beneficial effects of bariatric surgery. Thus far, the effects of a combined chronic systemic administration of Glucagon-like peptide-1 (GLP-1) and peptide tyrosine tyrosine 3-36 (PYY\(_{3-36}\)) have not been directly compared to Roux-en-Y gastric bypass (RYGB) in a standardized experimental setting.
Methods
High-fat diet (HFD)-induced obese male Wistar rats were randomized into six treatment groups: (1) RYGB, (2) sham-operation (shams), (3) liraglutide, (4) PYY\(_{3-36}\), (5) PYY\(_{3-36}\)+liraglutide (6), saline. Animals were kept on a free choice high- and low-fat diet. Food intake, preference, and body weight were measured daily for 4 weeks. Open field (OP) and elevated plus maze (EPM) tests were performed.
Results
RYGB reduced food intake and achieved sustained weight loss. Combined PYY\(_{3-36}\)+liraglutide treatment led to similar and plateaued weight loss compared to RYGB. Combined PYY\(_{3-36}\)+liraglutide treatment was superior to PYY\(_{3-36}\) (p ≤ 0.0001) and liraglutide (p ≤ 0.05 or p ≤ 0.01) mono-therapy. PYY\(_{3-36}\)+liraglutide treatment and RYGB also reduced overall food intake and (less pronounced) high-fat preference compared to controls. The animals showed no signs of abnormal behavior in OF or EPM.
Conclusions
Liraglutide and PYY\(_{3-36}\) combination therapy vastly mimics reduced food intake, food choice and weight reducing benefits of RYGB.
Chronotype is defined as the behavioral manifestation of circadian rhythms related to the external light–dark cycle. Evening chronotype has been associated with an increased risk of developing cardiometabolic diseases in obesity. Menopause is a lifestage associated with an increased risk of developing cardiometabolic diseases and a change in circadian rhythmicity compared to pre-menopause. However, the prevalence of chronotype categories in menopause and their role in determining menopause-related cardiometabolic risk, mostly in obesity, have not been investigated. Thus, we aimed to investigate the prevalence of chronotype categories in post-menopausal women with obesity and their role in menopause-related cardiometabolic risk. In this cross-sectional study we enrolled 49 pre-menopausal and 74 post-menopausal women with obesity. Anthropometric parameters, lifestyle habits, adherence to the Mediterranean Diet (MD), sleep quality, chronotype and the presence of type 2 diabetes mellitus (T2DM) and cardiovascular diseases (CVD) were studied. No significance differences were detected in terms of lifestyle and adherence to the MD between pre- and post-menopausal women. Chronotype was classified as morning in 66 (53.6%), evening in 20 (16.3%) and intermediate in 37 (30.1%) women. In addition, pre-menopausal women with obesity showed a significantly higher chance to have an intermediate chronotype (OR = 2.21, 95% CI 1.28–3.83; p = 0.004), whereas post-menopausal women with obesity showed a trend to have a higher morning chronotype (OR = 1.42, 95% CI 0.98–2.06; p = 0.051), although this did not reach statistical significance. No significant differences were detected in terms of prevalence of evening chronotype between the two groups. However, the evening chronotype had a significantly higher risk to have T2DM compared to the morning (OR = 17.29, 95% CI 2.40–124.27; p = 0.005) and intermediate chronotypes (OR = 30.86, 95% CI 2.05–464.32; p = 0.013) in both pre- and post-menopausal women with obesity. In conclusion, the intermediate chronotype was significantly more prevalent in pre-menopausal women with obesity compared to post-menopausal women. Evening chronotype was associated to T2DM in both pre- and post-menopause. These results support the importance of including the assessment of chronotype in the management of women with obesity in post-menopause.
Background: The hypothalamus is an important brain region for the regulation of energy balance. Roux-en-Y gastric bypass (RYGB) surgery and gut hormone-based treatments are known to reduce body weight, but their effects on hypothalamic gene expression and signaling pathways are poorly studied. Methods: Diet-induced obese male Wistar rats were randomized into the following groups: RYGB, sham operation, sham + body weight-matched (BWM) to the RYGB group, osmotic minipump delivering PYY3-36 (0.1 mg/kg/day), liraglutide s.c. (0.4 mg/kg/day), PYY3-36 + liraglutide, and saline. All groups (except BWM) were kept on a free choice of high- and low-fat diets. Four weeks after interventions, hypothalami were collected for RNA sequencing. Results: While rats in the RYGB, BWM, and PYY3-36 + liraglutide groups had comparable reductions in body weight, only RYGB and BWM treatment had a major impact on hypothalamic gene expression. In these groups, hypothalamic leptin receptor expression as well as the JAK–STAT, PI3K-Akt, and AMPK signaling pathways were upregulated. No significant changes could be detected in PYY3-36 + liraglutide-, liraglutide-, and PYY-treated groups. Conclusions: Despite causing similar body weight changes compared to RYGB and BWM, PYY3-36 + liraglutide treatment does not impact hypothalamic gene expression. Whether this striking difference is favorable or unfavorable to metabolic health in the long term requires further investigation.
Übergewicht, das als Volkskrankheit ein wachsendes globales Problem darstellt, ist mit mehreren folgenreichen Komorbiditäten behaftet und die Assoziation der Erkrankung mit nachweisbarer Schädigung des Erbguts durch oxidativen Stress ist mittlerweile unangefochten. In der vorliegenden Studie wurden periphere Lymphozyten stark bis morbid adipöser Patienten mit Hilfe des Mikrokern-Assays untersucht und es konnte – begleitend zu der zu erwartenden BMI-Abnahme – eine signifikante Reduktion des Genomschadens durch Magenbypass bzw. Sleeve-Gastrektomie 12 Monate postoperativ detektiert werden. Daneben demonstrierte die Analyse zusätzlich erhobener Patientendaten, die u. a. Nüchternglucose, HbA1c, Blutdruck und Herzfrequenz sowie ein Blutbild der Patienten (inklusive CRP als Entzündungsmarker, Transaminasen, gGT sowie Lipidprofil) umfasste, eine deutliche Besserung vieler Parameter bis auf teilweise wieder physiologische Normwerte. All diese Ergebnisse stützen die These der metabolischen Wirksamkeit sowohl des Roux-en-Y-Magenbypass als auch der Sleeve- Gastrektomie. Ihre Bedeutung liegt nicht zuletzt in der angenommenen Reduktion des Krebserkrankungsrisikos, da jeweils ein Zusammenhang mit der Adipositas an sich, dem Diabetes und durch oxidativen Stress verursachter DNA-Schädigung besteht. Mit Blick auf eine gegenwärtig in der Forschung diskutierte potentielle therapeutische Anwendung von Antioxidantien zur Reduktion von Erbgutschädigungen, die durch oxidativen Stress zustande kommen, wurden die Substanzen Tricetinidin, Curcumin und Resveratrol im Rahmen des Mikrokerntests an HL60- und NRK-Zellen untersucht, in denen mit der Mischung aus Insulin und Angiotensin II eine gentoxische Wirkung erzielt worden war.
Background
The prevalence of obesity is rising. Obesity can lead to cardiovascular and ventilatory complications through multiple mechanisms. Cardiac and pulmonary function in asymptomatic subjects and the effect of structured dietary programs on cardiac and pulmonary function is unclear.
Objective
To determine lung and cardiac function in asymptomatic obese adults and to evaluate whether weight loss positively affects functional parameters.
Methods
We prospectively evaluated bodyplethysmographic and echocardiographic data in asymptomatic subjects undergoing a structured one-year weight reduction program.
Results
74 subjects (32 male, 42 female; mean age 42±12 years) with an average BMI 42.5±7.9, body weight 123.7±24.9 kg were enrolled. Body weight correlated negatively with vital capacity (R = −0.42, p<0.001), FEV1 (R = −0.497, p<0.001) and positively with P 0.1 (R = 0.32, p = 0.02) and myocardial mass (R = 0.419, p = 0.002). After 4 months the study subjects had significantly reduced their body weight (−26.0±11.8 kg) and BMI (−8.9±3.8) associated with a significant improvement of lung function (absolute changes: vital capacity +5.5±7.5% pred., p<0.001; FEV1+9.8±8.3% pred., p<0.001, ITGV+16.4±16.0% pred., p<0.001, SR tot −17.4±41.5% pred., p<0.01). Moreover, P0.1/Pimax decreased to 47.7% (p<0.01) indicating a decreased respiratory load. The change of FEV1 correlated significantly with the change of body weight (R = −0.31, p = 0.03). Echocardiography demonstrated reduced myocardial wall thickness (−0.08±0.2 cm, p = 0.02) and improved left ventricular myocardial performance index (−0.16±0.35, p = 0.02). Mitral annular plane systolic excursion (+0.14, p = 0.03) and pulmonary outflow acceleration time (AT +26.65±41.3 ms, p = 0.001) increased.
Conclusion
Even in asymptomatic individuals obesity is associated with abnormalities in pulmonary and cardiac function and increased myocardial mass. All the abnormalities can be reversed by a weight reduction program.
Protein Kinase D2 drives chylomicron‐mediated lipid transport in the intestine and promotes obesity
(2021)
Lipids are the most energy‐dense components of the diet, and their overconsumption promotes obesity and diabetes. Dietary fat content has been linked to the lipid processing activity by the intestine and its overall capacity to absorb triglycerides (TG). However, the signaling cascades driving intestinal lipid absorption in response to elevated dietary fat are largely unknown. Here, we describe an unexpected role of the protein kinase D2 (PKD2) in lipid homeostasis. We demonstrate that PKD2 activity promotes chylomicron‐mediated TG transfer in enterocytes. PKD2 increases chylomicron size to enhance the TG secretion on the basolateral side of the mouse and human enterocytes, which is associated with decreased abundance of APOA4. PKD2 activation in intestine also correlates positively with circulating TG in obese human patients. Importantly, deletion, inactivation, or inhibition of PKD2 ameliorates high‐fat diet‐induced obesity and diabetes and improves gut microbiota profile in mice. Taken together, our findings suggest that PKD2 represents a key signaling node promoting dietary fat absorption and may serve as an attractive target for the treatment of obesity.
Es handelt sich um eine retrospektive klinische Studie, bei der wir den Einfluss der relativ häufig auftretenden Pro 12 Ala Mutation in PPARgamma auf das Körpergewichtund den Gewichtsverlauf nach gastric banding Operationen untersucht haben. Weiter untersuchten wir Parameter des Glukosestoffwechsels (Glukose, Insulin, C-Peptid). PPARs sind transkriptionelle Regulatoren der Genexpression in Glukose- und Lipidstoffwechsel und nehmen eine zentrale Rolle in der Regulation der Adipogenese und der Insulinsensitivität ein. Sie stellen ein Kandidatengen für Adipositas dar. Ziel war es, festzustellen, ob dieser Polymorphismus als molekularer Marker zur Vorhersage des Gewichtsverlaufes nach Magenbandoperation dienen kann. Das Patientengut besteht aus 62 Patienten, davon sind 30,65 % heterozygote Mutationsträger. Es ließ sich eine deutliche Assoziation dieses Pro12Ala Polymorphismus mit Adipositas feststellen und weiterhin, daß v.a. weibliche Mutationsträger signifikant schlechter an Gewicht abnehmen. Da ein Zusammenhang zwischen erhöhtem Insulinspiegel mit Fettspeicherung und somit mit Adipositas besteht, verglichen wir in den beiden untersuchten Gruppen die Insulinwerte. Bei den homozygot negativen Personen stellten wir eine Hyperinsulinämie fest, welche auf eine Insulinresistenz hindeuten könnte. Im Gegensatz dazu haben die Pro12Ala Mutationsträger Normwerte für Insulin, welches für eine verbesserte Insulinsensitivität spricht. Durch die signifikanten Ergebnisse ist es warscheinlich, daß dieser Polymorphismus als molekularer Marker neben internistischer, psychologischer und chirurgischer Voruntersuchung möglicherweise als Entscheidungshilfe dienen könnte.