Effect of extracellular vimentin in adipocytes and Discovering plasma biomarkers related to SuperAger

Abstract

Part 1. Energy homeostasis is important for maintaining balanced state of our body. Our previous study revealed that oxidized LDL (oxLDL) and inflammatory cytokines induce secretion of vimentin in macrophages. However, the role of extracellular vimentin has not been studied extensively. In the current study, we evaluated the role of extracellular vimentin in energy metabolism in adipocytes. We treated 3T3-L1-derived adipocytes with oxLDL (50 µg/ml) and measured vimentin which was secreted in the media using enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). We also treated 3T3-L1-derived adipocytes with recombinant vimentin (20 µg/ml) for 24 hours, and we evaluated changes in uptakes of glucose and free fatty acids in these cells. We measured expression of glucose transporters (GLUTs) including GLUT1 and GLUT4, and fatty acid transporters including CD36 using lysates of adipocytes treated with or without recombinant vimentin. We measured synthesis of adenosine 5′-triphosphate (ATP) and lactate in adipocytes treated with or without recombinant vimentin to evaluate effects of extracellular vimentin in energy metabolism. Adipocytes secreted extracellular vimentin in response to oxLDL. Adipocytes treated with recombinant vimentin (20 µg/ml) for 24 hours showed increased uptakes of glucose and free fatty acid. The adipocyte sizes and intracellular lipid droplets were increased by treatment with vimentin. However, no changes were observed in synthesis of ATP and lactate in the adipocytes treated with vimentin. We concluded that extracellular vimentin secreted by oxLDL and cytokine promotes energy intake without increasing energy expenditure and thus may impair homeostatic control of energy balance in adipocytes. Our results suggest an interplay between inflammation and metabolism, revealing a mechanism by which adipocytes alter energy metabolism in inflammatory milieu. Part 2. As interest in “successful aging” increases, the concept of SuperAger has emerged. A SuperAger is defined as a person who shows superior memory skills when tested on memory recall in old age. However, factors protecting elderly from cognitive decline have not been known. In this study, we aim to discover plasma biomarkers related to SuperAger. We obtained blood from TypicalAger and SuperAger groups over 65 years of age, and then plasma was isolated by centrifugation. We measured ten metabolic factors in blood using ELISA. The analysis revealed two relevant results (p<0.1, marginal statistical significance). Plasma PCSK9 levels in SuperAger were higher than in TypicalAger with marginal statistical significance (P = 0.0595). Also, plasma soluble CD36 (sCD36) levels in SuperAger were higher than in TypicalAger with marginal statistical significance (P = 0.08). ApoE, AGE, RAGE, Erythropoietin, Vimentin, FABP-3, FABP-4, and oxLDL did not show any significant difference between TypicalAger and SuperAger. We suggest plasma PCSK9 and sCD36 as factors that may affect cognition in SuperAger. Further studies are warranted for defining functions of the factors. ;Part 1. 에너지 항상성은 우리 몸의 균형 상태를 유지하는데 중요하다. 우리의 이전 연구는 산화된 LDL (oxLDL)과 염증성 사이토카인이 대식세포에서 비멘틴의 분비를 유도한다는 것을 밝혀냈다. 그러나, 세포 외 비멘틴의 역할에 대한 연구는 많지 않았다. 이번 연구에서 우리는 지방세포의 에너지 대사에서 세포 외 비멘틴의 역할을 규명하였다. 3T3-L1 유래 지방세포에 oxLDL (50 µg/ml)을 처리하고, ELISA를 이용하여 배지로 분비된 비멘틴을 측정하였다. 또한 3T3-L1 유래 지방세포에 재조합 비멘틴 (20 µg/ml)을 24시간동안 처리하고, 이들 세포에서 포도당 및 유리 지방산의 흡수 변화, 포도당 수송체 및 지방산 수송체의 발현, ATP 및 젖산의 합성을 측정하였다. 지방세포는 oxLDL에 대한 반응으로 세포 외 비멘틴을 분비하였다. 24시간동안 재조합 비멘틴 (20 µg/ml)을 처리한 지방세포는 포도당 및 유리지방산의 흡수가 증가하였다. 또한 지방세포의 크기와 세포 내 지질방울은 재조합 비멘틴 처리에 의해 증가하였다. 그러나, 비멘틴을 처리한 지방세포에서 ATP와 젖산 합성의 변화는 관찰되지 않았다. 우리는 oxLDL과 사이토카인에 의해 분비되는 세포 외 비멘틴이 에너지 소비를 증가시키지 않으면서 에너지 섭취를 촉진하므로, 지방세포의 에너지 대사를 변화시킨다고 결론지었다. 우리의 결과는 염증과 물질대사 사이의 상호작용을 제안하며 지방세포가 염증환경에서 에너지 대사를 변경한다는 메커니즘을 보여주었다. Part 2. '성공적인 노화'에 대한 관심이 높아지면서 슈퍼에이저 (SuperAger)라는 개념이 등장했다. 슈퍼에이저는 노년기 기억회상검사에서 기억력이 우수한 사람으로 정의된다. 그러나 노인을 인지 쇠퇴로부터 보호하는 요인은 알려져 있지 않으며 어떤 혈액 인자가 슈퍼에이저와 관련이 있는지 알려져 있지 않다. 본 연구에서는 혈액을 이용하여 슈퍼에이저와 관련된 바이오마커를 발굴하는 것을 목표로 하였다. 65세 이상의 대조군 및 슈퍼에이저에서 혈액을 채취한 후 원심 분리하여 혈장을 분리하였다. 그리고 인지기능과 관련이 있는 것으로 추정되는 10가지 대사인자를 선별하여 혈액 내 ELISA를 통해 분석하였다. 65세 이상의 대조군 및 슈퍼에이저에서 혈액을 채취한 후 원심 분리하여 혈장을 분리하였다. 그리고 인지기능과 관련이 있는 것으로 추정되는 10가지 대사인자를 선별하여 혈액 내 ELISA를 통해 분석하였다. 분석 결과 두 가지 관련 결과를 도출할 수 있었다 (p<0.1). 슈퍼에이저의 혈장 PCSK9 수치는 (P = 0.0595) 대조군 보다 높았다. 또한 슈퍼에이저의 sCD36 수치도 대조군 보다 높았다 (P = 0.0899). 이 결과를 제외하고 ApoE, AGE, RAGE, Erythropoietin, Vimentin, FABP-3, FABP-4 및 oxLDL의 수치는 대조군과 슈퍼에이저 간에 유의한 차이를 보이지 않았다. 우리는 혈장 PCSK9 및 sCD36이 슈퍼에이저의 인지에 영향을 미칠 수 있는 요인이라고 결론지었으며, 이들의 기능을 정의하기 위해 추가 연구를 수행하려고 한다.