Function of NADPH oxidase 4 (Nox4) in adipogenesis

Abstract

Reactive oxygen species (ROS) are generated from incomplete reduction of oxygen. ROS bring damages to biological organisms because of their widely reactivity, however they play important roles in signaling networks. Although adipocytes contain NADPH oxidase 4 (Nox4) protein, the function of Nox in adipogenesis is far from clear. In this report, we show that Nox4 expression is higher than any other Nox isozymes in 3T3-L1 and the level is decreased during adipogenesis. DPI pretreatment of 3T3-L1 preadipocytes resulted in an inhibition of adipocyte differentiation. We hypothesized there will be a connection between Nox4 and obesity based on these results. In this vein, we observed Nox4 knockout mice exhibited resistant to get overweight for 9 weeks with high fat diet and also had low level of white adipose tissues compared with wild-type mice. And gene profiles related to lipid metabolism were decreased in Nox4 knockout mice with HFD. Moreover, ADSCs from Nox4 knockout mice also were less differentiated than that from wild-type mice. All these results led us to suggest Nox4 has an effect on adipogenesis positively. Considering many signaling pathway is involved in adipogenesis and NADPH oxidase-derived ROS have a play role in various cellular signaling, the detailed mechanism between Nox4 and adipocyte differentiation is remained to be elucidated.;활성산소종 (Reactive oxygen species) 은 산소의 불완전한 환원에 의해 생성되는 물질로 높은 반응성을 가지고 있다. 이러한 특성 때문에 높은 농도의 활성산소종은 핵산, 지질 및 단백질 등 생체내의 중요한 화합물에 산화적 손상을 일으켜 세포에 악영향을 끼치는 것으로 알려져 왔으나 최근 들어 활성산소종이 외부자극에 의해 생성되어 다양한 세포신호전달의 매개체로 작용하고 있다는 많은 연구가 발표되고 있다. 세포막에 존재하는 NADPH oxidases (Nox) 라는 효소는 이러한 활성산소를 생성시키는 주요 발생지로 분류되고 있다. Nox에는 Nox2가 처음 발견된 이래 이의 유사체들인 Nox1, Nox3, Nox4, Nox5, Duox1, Duox2)의 존재가 보고되었다. 지방세포에 Nox4가 존재하고 있다는 사실이 알려진 것과 달리 지방 세포의 분화과정에서 Nox의 기능은 아직 잘 알려지지 않았다. 따라서 우리는 지방세포에서의 Nox4의 기능에 대해 밝히고자 하였다. 먼저, 3T3-L1에서 Nox4의 발현이 가장 우세함을 확인하였고 지방세포로의 분화과정에서 Nox4가 감소하고 있는 경향도 관찰하였다. DPI를 처리하고 분화를 유도하였을 때는 지방세포로의 분화 정도가 감소하였고 Nox4 knockout 쥐에서 ADSCs의 분화 역시 감소한 것으로 보아 Nox4-derived ROS가 adipogenesis에 영향을 주는 것을 알 수 있었다. 다음으로, 지방세포의 분화가 비만과 관련이 있을 것이라는 가정하에 고지방식이를 통해 Nox4 knockout 쥐에 비만을 유도하였다. 그 결과, Nox4 knockout 쥐는 wild-type에 비하여 체중 증가가 더디었고 여러 지방조직 (white adipose tissues)이 작은 것을 관찰할 수 있었다. 또한 지방대사에 관련된 유전자의 발현도 대체로 감소되었다. 이러한 결과를 통하여 Nox4가 지방세포의 분화과정에 역할을 하고 있음을 알 수 있었다. 지방세포의 분화과정에 많은 신호전달에 관여하고 있으며, Nox-derived ROS가 여러 세포신호전달에 매개체로 작용할 수 있다는 점을 고려해보면 Nox4와 지방세포 분화과정 사이의 구체적인 메커니즘에 대한 가능성을 타진할 수 있다.