The role of uncoupling proteins (UCPs) in the regulation of body weight and temperature with special regard to the glycogen repletion after cold exposure
A szétkapcsoló fehérjék (UCP-ék) szerepe a hő és testsúly szabályozásban, különös tekintettel a hidegadaptációt követő glikogén felszaporodásra
Title in English
The role of uncoupling proteins (UCPs) in the regulation of body weight and temperature with special regard to the glycogen repletion after cold exposure
Panel
Physiology, Pathophysiology, Pharmacology and Endocrinology
Department or equivalent
Institute of Biochemistry and Medical Chemistry (University of Pécs)
Participants
Farkas, Viktoria Fischer, Gábor Jakus, Peter
Starting date
2002-01-01
Closing date
2005-12-31
Funding (in million HUF)
7.520
FTE (full time equivalent)
0.00
state
closed project
Final report
Results in Hungarian
Patkányokat hidegnek tettünk ki, majd “reakklimáltuk” őket, visszahelyezve semleges hőmérsékletre. A zsírsav és glukóz anyagcsere változását elemeztük a szérumban, barna és fehér zsírszövetben (BAT, WAT), valamint az izomban. Részletesen az acetil-Coenzim A karboxiláz és az ATP-citrát liáz lipogenikus enzimeket vizsgáltuk. A BAT-ban mindkét enzim esetén mind a totál enzim kifejeződése, mind annak foszforilezettségi foka szembetűnően nőt, míg a WAT-ban az ellenkező történt. Ez volt érvényes a két szervben ezen enzimek aktuális aktivitására és az in vivo zsírsav szintézisre. Összefoglalva, a WAT, csökkentve saját szintetikus aktivitását, kollaborál a BAT-tal. Tehát, igenis van a BAT-on kívül szerv is, amely részt vesz az adaptív “non-shivering” termogenezisben. Korábban közöltük a glikogén tartalom 14-szeres emelkedését patkány BAT-ban a rekklimációs periódusban. Később kimutattuk a GLUT4, a UCP1 fehérje kifejeződésének emelkedését és a UCP3 csökkenését (ellentétben azzal, hogy a UCP3 mRNS szintje is együtt nőt a UCP1-ével). Újabban megállapítottuk, hogy bár hidegben a Se inzulin és glukóz csökkent, a glukóz felvétel a BAT-ba nőt. Magyarázatul, az inzulin jelátvivő kaszkád elemeinek fokozott kifejeződését (Akt-P, GSK3-P) találtuk, specifikusan a BAT-ban (pl. az izomban nem). Ez megmaradt a reakklimációs periódusban is, miközben a Se inzulin a kontroll fölé emelkedett. Ezek magyarázzák a glikogén szint általunk először megfigyelt enormis felszaporodását a BAT-ban.
Results in English
Rats were exposed to cold and then reacclimated to neutral temperature. The changes of fatty acid (FFA) and glucose metabolism in the sera, brown- and white adipose tissues (BAT, WAT) and muscle were examined. BAT proteins showing expression marked changes, acetyl-CoA carboxylase and ATP-citrate lyase were studied in details, involving WAT and muscle. The expression of both the total and phosphorylated forms of lipogenic enzymes increased in cold, while the opposite happened to WAT. The enzyme activities, and the in vivo FFA synthesis changed in same. It seems that WAT, by decreasing its own synthetic activity collaborates with BAT in thermogenesis. Thus, does exist organ other than BAT, playing role in the non-shivering thermogenesis.
We reported a 14-fold increase of glycogen in BAT of rats in the reacclimation. Then we compared the UCP1 and UCP3 mRNA and protein expression. After cold exposure, the mRNA and protein content of UCP1 increased parallel, while the UCP3 protein decreased, contrary to its own mRNA. Recently we investigated further the reacclimation period. In cold, despite the decreased serum insulin and glucose, the glucose uptake into BAT increased. The molecular basis of this increased insulin sensitivity is the enhanced expression of insulin signaling cascade specifically in BAT (Akt-P and GSK3-P in BAT, but not in muscle) in cold. The overexpressions of signaling proteins were maintained in reacclimation, while the serum insulin increased above control.
Jakus PB; SiposK; Kispal G; Sandor A: Opposite regulation of uncoupling protein 1 and uncoupling protein 3 in vivo in brown adipose tissue in cold exposed rats., FEBS Letters, 519, 210-214., 2002
Jakus PB; Farkas V; Sandor A: Central role of Akt/GSK3 pathway resulting in a dramatic accumulation of glycogen in brown adipose tissue, XXXIV Membrán-Transzport Konferencia (Sümeg, 2004, junius 1-4), 2004
Debreceni B; Farkas V; Fischer GM; Sandor A: Effect of aromatic ring -containing drugs on carnitine biosynthesis in rats with special regard to p-aminomethylbenzoic acid (PAMBA), Metabolism, 54, 1582-1586, 2005
PETER JAKUS, ATTILA SANDOR, TAMAS JANAKY, VIKTORIA FARKAS: Cooperation between the Brown-, and White Adipose Tissue (BAT, WAT) in Thermoregulatory Thermogenesis in Cold and the Mechanism of Glycogen Accumulation in the Following Reacclimation Period the in BAT of Rats, Endocrinology (beterjesztve), 2006
