Tejido adiposo en salud y enfermedad a través del cristalino de sus bloques de construcción

deconvolución basada en la expresión génica de muestras de tejido adiposo utilizando la matriz de firma AT21

La matriz de firma AT21 se desarrolló con el objetivo de determinar la composición celular de las muestras de tejido adiposo. Consiste en perfiles de expresión específicos de tipo celular de 1872 sondas de microarray de 21 tipos celulares. Las sondas 1872 se seleccionaron para optimizar la capacidad de la matriz de firma para distinguir entre diferentes tipos de células, lo que se refleja al minimizar la superposición de información entre los tipos de células (implementado a través de una minimización del número de condición, ver Métodos Suplementarios).

En la Fig. 2A mostramos las correlaciones de firmas entre los diferentes tipos celulares, revelando altas correlaciones entre tipos celulares relacionados, como adipocitos subcutáneos y pericárdicos, o células madre/estromal mesenquimales, condrocitos, osteoblastos y células madre/estromal adiposas (ASCs). A la luz de estas altas correlaciones entre algunos tipos de células, nos propusimos investigar la capacidad de nuestro enfoque para distinguir entre tipos de células similares mediante las siguientes dos estrategias. En primer lugar, aplicamos el enfoque de deconvolución al propio conjunto de datos de referencia, lo que resulta en una clara distinción entre los tipos de células (Fig. 3A) como control positivo, para demostrar que el método propuesto puede identificar claramente las firmas de células puras del conjunto de datos de referencia. También mostramos en la misma figura (Fig. 3B, C) la expresión normalizada de marcadores convencionales y marcadores primarios predichos por CellMaDe para la comparación de los tipos de células en el conjunto de datos de referencia. La figura muestra la comparación en términos de expresión normalizada específica del tipo de célula de los marcadores convencionales frente a los marcadores predichos hechos con células para cada tipo de célula. En segundo lugar, realizamos un análisis de deconvolución con un conjunto de 779 muestras de tejido adiposo (Datos suplementarios S2) de cuatro depósitos de tejido adiposo diferentes (SAT, OAT, PAT y EAT) y verificamos qué tan bien concuerdan los resultados con el cuerpo de la literatura. Este segundo análisis muestra que se prevé que las muestras de tejido adiposo tengan un promedio de 14,5% de ASCs, mientras que la suma de los tres tipos celulares relacionados (células madre/estromales mesenquimales, osteoblastos y condrocitos) está por debajo del 1% en promedio, lo que revela nuestra capacidad para distinguir correctamente entre estos tipos celulares (Fig.Suplementaria. S4). Además, el 95% de las muestras de SAT tienen una puntuación de adipocitos pericárdicos del 0% y una puntuación media de adipocitos subcutáneos del 74%, mientras que las muestras de AVENA, EAT y PAT se pronostican en su mayoría para tener más adipocitos pericárdicos que adipocitos subcutáneos, aunque la distinción es menos clara. Esto revela la clara diferencia entre los adipocitos subcutáneos y los adipocitos de otros depósitos adiposos cercanos a órganos internos, que pueden detectarse con la metodología propuesta.

Figura 3
figura 3

Especificidad de tipo de celda de TissueDecoder: Mapas de calor de la matriz de firma AT21 que muestra (A) predicción de composición de tipo de celda de CIBERSORT con Matriz de firma AT21, (B) la expresión normalizada de marcadores convencionales seleccionados de la literatura y (C) la expresión normalizada de marcadores primarios predecidos hechos con células. El xaxis común por encima de la figura denota las muestras utilizadas para anotar tipos de celdas de la matriz de firma AT21. CellMaDe y CIBERSORT están entrenados con matriz de firma AT21, por lo tanto (A,C) son resultados óptimos para ambas técnicas, mientras que (B) representa el poder de separación de los marcadores convencionales en la matriz de firma AT21. Los cuadros verdes indican para cada tipo de celda (columnas) la fila con su marcador correspondiente.

Junto a estas evaluaciones, utilizamos un conjunto de datos de validación independiente multiplataforma (diferentes plataformas de microarrays Affymetrix) para probar la deconvolución basada en CIBERSORT con la matriz de firma AT21, mostrando que nuestro enfoque proporciona correctamente los porcentajes más altos para el respectivo tipo de celda aislada para todos los tipos de celda probados en el conjunto de datos de validación (Fig.Suplementaria. S1C).

Los porcentajes medios estimados del tipo celular aislado son 69,2% para adipocitos subcutáneos, 57,1% para ASCs, 89,9% para células B, 84.8% para las células T CD4+, 71,0% para las células T CD8+, 62,0% para las células NK y 90,5% para los monocitos. Se prevé que la fracción CD14+ del tejido adiposo (monocitos/macrófagos) esté compuesta principalmente de macrófagos (25,4%), células dendríticas mieloides (24,4%) y monocitos (18,1%). La desviación de los resultados óptimos en función de los propios datos de referencia (Fig. 3A) se puede explicar por las diferencias entre plataformas entre los conjuntos de datos de validación y de referencia (el conjunto de datos de validación y el conjunto de datos de referencia se han hibridado en dos microarrays Affymetrix diferentes).

Marcadores primarios y secundarios hechos con células

A continuación, caracterizamos aún más la matriz de firma investigando qué genes se incorporan en ella y comparando su especificidad de tipo celular con la de los marcadores de tipo celular utilizados convencionalmente utilizando los criterios de marcadores primarios y secundarios (Ecu. 1 y 2 en la sección métodos). Esto ha dado lugar a una clasificación de todas las sondas presentes en la matriz de acuerdo con sus puntuaciones de criterio primario y secundario. En la Fig. 2B, mostramos los 10 genes que tienen la puntuación de criterio primaria y secundaria más alta de cuatro tipos de células, a saber, ASCs, células T CD8+, macrófagos y adipocitos subcutáneos, e indicamos su ubicación celular de acuerdo con términos de ontología génica (para los 21 tipos de células, ver la Fig. S2, Datos Complementarios S3). Todos los genes que están presentes en la matriz de firmas AT21 están marcados en negrita, lo que demuestra que el algoritmo de CIBERSORT selecciona principalmente una combinación de marcadores secundarios (el criterio de selección de genes de CIBERSORT es comparable a nuestro criterio de marcadores secundarios), mientras que los marcadores primarios y los marcadores convencionales no siempre se incluyen en la matriz de firmas.

Esto contrasta con los enfoques clásicos basados en marcadores, como la inmunohistoquímica, que dependen en gran medida de la especificidad del tipo celular de un solo marcador (primario). Sin embargo, los marcadores convencionales como CD68 para macrófagos también se expresan en otros tipos celulares, como monocitos, células dendríticas plasmacitoides 10,y en menor grado también en fibroblastos y células endoteliales11, 12, lo que también se indica por su puntuación de criterio primario relativamente baja (Fig. 2B). Por lo tanto, proponemos que los marcadores primarios identificados por CellMaDe se confirmen experimentalmente antes de clarificarse como marcadores alternativos para los tipos de células dentro del tejido adiposo.

Para las células T CD8+, el marcador de uso convencional (Grupo de diferenciación 8B; CD8B) se identifica como el marcador primario más fuerte, lo que no fue muy sorprendente. Sin embargo, el grupo de diferenciación 4 (CD4) no es muy específico para las células T CD4+, como lo demuestra su expresión prevalente en otros tipos de células hematopoyéticas como monocitos o macrófagos (Fig. 3B, Suplemento Fig. S2). Esta es también la razón por la que en la citometría de flujo, el CD4 se usa solo después de la identificación de la población de células CD3+ (células T) para identificar células T CD4+. El Dendrocito Expresado en Siete Proteínas Transmembranas (DCSTAMP) se identifica como un marcador primario muy específico para macrófagos según nuestro análisis. En la Fig. 3C Observamos que la alta expresión de DCSTAMP se limita a un subconjunto de muestras de macrófagos, lo que podría resaltar su especificidad a un subconjunto de macrófagos, por ejemplo, células gigantes de macrófagos, como sugieren estudios anteriores13. Para el ASCs, el marcador primario identificado EEA1 no es muy llamativo. Para este tipo de células, sugerimos el uso de una combinación de marcadores secundarios implementados en las estrategias de apertura por citometría de flujo, así como en el algoritmo CIBERSORT.

El caso de los adipocitos subcutáneos parece ser similar ya que el marcador primario CMA1 tampoco es muy llamativo. Sin embargo, esto puede atribuirse al hecho de que los adipocitos pericárdicos también forman parte de la matriz de referencia. Por lo tanto, el criterio principal en este caso no solo se centra en distinguir los adipocitos de otros tipos de células, sino también en distinguir los adipocitos de dos depósitos diferentes. Por lo tanto, se incluyó un análisis adicional mediante la fusión de todos los adipocitos en la matriz de referencia para determinar los marcadores primarios de adipocitos. Los tres principales marcadores primarios identificados para los adipocitos en este análisis fueron SPARCL1, ADIPOQ y THRSP.

Para una evaluación adicional de los principales marcadores primarios identificados, comparamos su expresión en un conjunto de datos independiente más extenso compuesto por 394 perfiles de expresión tisular anotados anatómicamente (Fig.Suplementaria. S3, Métodos Complementarios). Seis de los 21 marcadores primarios están completamente validados, definidos como los que muestran la expresión más alta en el tipo de célula propuesto, a saber, CALCRL para células endoteliales, SPTA1 para eritroblastos, CD8B para células T CD8+, MS4A1 para células B, PRSS33 para eosinófilos y DCSTAMP para macrófagos. Doce marcadores están parcialmente validados, identificados como uno de los cinco primeros de los 394 perfiles de expresión tisular anotados anatómicamente o que se expresan a un nivel superior solo en tipos celulares que no están relacionados con el tejido adiposo, como los miocitos o las neuronas. Solo tres marcadores no fueron validados, a saber, EEA1 para ASCs, RGS5 para células de músculo liso y PF4V1 para plaquetas, esta última debido a la ausencia de plaquetas en el conjunto de datos de validación para PF4V1, lo que impidió su evaluación adecuada.

Finalmente, utilizamos el conjunto de datos de validación independiente para evaluar el poder discriminatorio de los marcadores primarios principales identificados. Los resultados de este análisis se presentan en la Figura complementaria. S1 y Datos Suplementarios S2, que muestran que los marcadores primarios están expresados y son capaces de distinguir entre tipos celulares en el conjunto de datos de validación, con la excepción de CMA 1 para adipocitos subcutáneos y EEA1 para ASCs (Suplemento Fig. S1B).

Contextualización de los hallazgos: una revisión de la literatura

Como el siguiente paso de la evaluación, hemos compilado informes cuantitativos de la literatura sobre la composición del tipo de células de tejido adiposo humano para comparar las estimaciones de nuestro enfoque de deconvolución para 1119 muestras de SAT (616 conjuntos de datos de microarray y 503 de ARN – Seq) y 51 muestras de AVENA con los porcentajes reportados en la literatura.

En primer lugar, se buscó cualquier reporte en la literatura que cuantificara el porcentaje de adipocitos en el tejido adiposo. Esta búsqueda reveló un rango de estimaciones de ~93% 14, ~70% 15,16 y ~15% 17, que pueden explicarse potencialmente por diferencias en el procesamiento de muestras (por ejemplo, extracción de vasos sanguíneos) y los métodos de conteo (por ejemplo, histología vs.aislamiento celular, diferentes marcadores). Muy recientemente, Glastonbury y sus colegas estimaron la fracción de adipocitos en dos conjuntos de datos de ARN-Seq de tejido adiposo subcutáneo a nivel de población (TwinsUK, n = 766 y el proyecto de Expresión de tejido Genotipo , n = 326) mediante la estimación de las proporciones relativas de cuatro tipos celulares distintos (adipocitos, macrófagos, células T CD4 + y células endoteliales microvasculares). Su estimación para el porcentaje medio de adipocitos es del 62% para el estudio GTEx y del 82% twinsuk18.

Posteriormente, nos concentramos en estudios que determinaban fracciones de no adipocitos19 e incluimos 25 estudios originales en nuestra revisión. Los resultados cuantitativos de las fracciones celulares extraídas de estos estudios se presentan en la Fig. 4 y Datos suplementarios S4 (ver Métodos Suplementarios para detalles metodológicos). Los recuentos de células reportados para macrófagos varían mucho, desde recuentos promedio de menos de 1% de las células totales en algunos estudios hasta un promedio de 27% de las células totales en otro estudio. Estas diferencias bastante grandes entre los estudios pueden surgir debido a varios factores, incluyendo (i) diferencias biológicas reales entre las muestras analizadas, (ii) enriquecimiento local de macrófagos (p. ej. en estructuras similares a coronas) que influyen específicamente en los resultados con recuentos celulares totales bajos, como inmunohistoquímica, (iii) diferencias técnicas entre las metodologías y marcadores utilizados, y (iv) diferencias en el manejo de muestras y protocolos de análisis (por ejemplo, cortes de fluorescencia, anticuerpos utilizados). Es importante tener en cuenta que, específicamente, algunos estudios inmunohistoquímicos reportan números de macrófagos muy altos (Fig. 4A). Además, puede haber algunas diferencias debido a las unidades notificadas en diferentes estudios, ya que los dos estudios con porcentajes más altos de macrófagos (promedios de 27% y 26% de macrófagos) son los únicos que reportan «macrófagos por número total de núcleos». Hemos demostrado previamente que los estudios inmunohistoquímicos de cortes de tejido pueden estar sesgados debido a la dependencia de las observaciones de secciones transversales (cortes de tejido finos)20. Por lo tanto, se puede argumentar que específicamente para los adipocitos, la sección transversal puede cubrir partes de la gota lipídica, pero no el núcleo, lo que resulta en diferencias sistemáticas entre las metodologías de conteo.

Figura 4
figura 4

Revisión de la Composición Celular del tejido adiposo: Revisión de la literatura de la composición celular del tejido adiposo reportada en comparación con nuestros resultados utilizando CIBERSORT (en verde). Se muestra el porcentaje medio (puntos), mínimo y máximo (flechas) de células totales (calculado de acuerdo con las suposiciones y fórmulas establecidas en los métodos suplementarios) para cinco tipos de células diferentes: macrófagos (A), ASCs (B), células T CD4+ (C), células T CD8+ (D) y células endoteliales (E). El color especifica el método utilizado para el recuento de celdas como se indica en la leyenda. Los puntos grises y las flechas en (A) son nuestros resultados donde se han sumado la puntuación de macrófagos y la puntuación de monocitos. Se muestra como una comparación, ya que los marcadores de macrófagos CD68, HAM56 y CD14 también tiñen monocitos. El punto gris en (B) representa la suma de las «células estromales adiposas suprasortamentales» (punto negro en la misma fila) y las «células progenitoras endoteliales», que se distinguieron en el estudio respectivo, pero que probablemente estén cubiertas en la puntuación de «células madre adiposas/células estromales» de nuestra matriz de firma AT21. En el lado izquierdo de cada parcela se indican las referencias a los estudios de los que se obtuvieron los resultados (ver Datos suplementarios S4) y los marcadores utilizados. Para las ASCs y las células endoteliales se utilizó una combinación de marcadores (ver Datos suplementarios S4). Una estrella adjunta a la carta de referencia del estudio indica que el participante del estudio tenía un índice de masa corporal promedio superior a 35. Se incluye en la figura ya que se ha reportado que la frecuencia de los macrófagos aumenta en personas con obesidad severa.

Para evaluar la influencia potencial de las diferencias biológicas entre los participantes del estudio, especialmente con respecto a su estado de obesidad, marcamos todos los estudios que involucran a personas con un índice de masa corporal promedio superior a 35 (obesidad grave) con una estrella (Fig. 4A). La relación entre el estado de obesidad y los recuentos de macrófagos se ha estudiado en varios artículos, reportando un aumento de los recuentos de macrófagos con el aumento de la obesidad en algunos, pero no en todos los estudios21,22,23,24,25,26. Sin embargo, el estado de obesidad no puede explicar la diversidad observada entre los porcentajes de macrófagos notificados en nuestra revisión de la literatura (Fig. 4A).

Para la comparación, evaluamos las diferencias entre estudios en nuestros análisis (solo SAT), mostrando resultados relativamente estables, lo que indica una mejor estandarización a pesar de las diferencias biológicas de los participantes del estudio y las posibles diferencias en el manejo de muestras entre diferentes laboratorios (Fig.Suplementaria. S5). Incluso el uso de datos de nivel de ARN-Seq para realizar la deconvolución resultó en una varianza menor que los estudios reportados de la literatura (Fig. 4, Suplemento Fig. S6).

En comparación con los informes de la literatura, la cantidad estimada de macrófagos de nuestro análisis se encuentra en el extremo inferior del espectro, con un promedio de 1,3% del total de células para las 616 muestras de SAT (mediana de 0,8%, RIC: 0,03% -1,8%) y 1,2% del total de células para las 51 muestras de AVENA (mediana de 1,2%, RIC: 0,4% -1,8%). Mirando los extremos, nuestros resultados confirman que hay una gran variedad de composición de macrófagos con hasta un 25% de macrófagos en casos muy raros.

Para tener en cuenta la influencia potencial de los monocitos, que también expresan los marcadores utilizados en los estudios de literatura (CD14, CD68 y HAM56), también reportamos las fracciones combinadas de macrófagos y monocitos de nuestro enfoque AT21-CIBERSORT. Esto equivale a un promedio de 1,5% de macrófagos/monocitos en muestras de SAT y 4,3% de macrófagos/monocitos en muestras de AVENA, lo que aproxima nuestras estimaciones a los valores medios reportados en la literatura.

La cantidad de ASCs (media de 14,8% en SAT y 15,7% en OAT), células T CD4+ (media de 0,9% en SAT y 0.4% en AVENA), células T CD8+ (media de 0,5% tanto en SAT como en AVENA) y células endoteliales (media de 0,7% en SAT y 1,8% en AVENA) estimadas por nuestro enfoque, están en línea con los informes de la literatura (Fig. 4B-E). Al igual que los macrófagos, los informes de la literatura sobre cantidades de ASC muestran grandes variaciones (Fig. 4B). Hemos identificado tres razones que explican esta variación. En primer lugar, tres de los estudios de la literatura (estudios s, t y v – ver Datos suplementarios S4) utilizan tejido adiposo de aspirados de liposucción, que está contaminado con sanguina17, lo que resulta en fracciones relativas más bajas de ASCs en el SVF. En segundo lugar, algunos estudios distinguen entre progenitores endoteliales y células madre adiposas supra adventicias (por ejemplo, los estudios u y v), mientras que otros (incluido nuestro estudio) no lo hacen, posiblemente contando ambas subpoblaciones como ASCs. Notablemente, al sumar las dos subpoblaciones en el estudio de Zimmerlin27, la fracción promedio resultante del 13,9% (punto gris en la Fig. 4B) se acerca a nuestros resultados estimados. En tercer lugar,el rendimiento celular total y el porcentaje de células madre/estroma varían ampliamente dependiendo del método utilizado para el aislamiento de SVF28, 29, lo que puede explicar potencialmente los números muy bajos reportados por Viardot y sus colaboraciones30 (estudio m).

Hay varios tipos de células, como células dendríticas plasmacitoides, neutrófilos o eosinófilos, para los que no pudimos encontrar ningún resultado en la literatura y, por lo tanto, estamos reportando su frecuencia en el tejido adiposo humano por primera vez. Algunos tipos de células, como las plaquetas y los eritroblastos, se incluyen principalmente como control en la matriz de firma AT21, lo que permite identificar la presencia de sangre dentro de las muestras.

Conjunto de datos de referencia con tipos celulares aislados de tejido adiposo

Para una verificación adicional de los resultados de deconvolución de AT21, los comparamos con la deconvolución basada en la matriz de firma AT4 que consta de cuatro fracciones celulares aisladas de tejido adiposo.

Para descartar diferencias en los procedimientos de muestreo de tejidos y poblaciones de estudio (manteniendo las diferencias en la granularidad del tipo celular, las muestras de referencia y la realización de análisis multiplataforma), utilizamos la referencia ex vivo para deconvolver las 779 muestras de tejido adiposo de la matriz Affymetrix Human U133 Plus 2.0 que analizamos con nuestra matriz de firma AT21 antes. Los porcentajes de celdas resultantes (Fig. S7) se encuentran en un rango similar a los resultados obtenidos utilizando AT21 como referencia (aunque los porcentajes monocitos/macrófagos son un poco más altos) y se correlacionan razonablemente bien con ellos, revelando correlaciones de Spearman y Pearson entre 0,41 y 0,87 (Fig.Suplementaria. S8). Sin embargo, nuestro análisis demuestra que la elección de los tipos de células y su origen puede tener un impacto potencial en el nivel de detalle de los resultados, aunque se conserva la distribución general.

Para una evaluación adicional de nuestro enfoque de deconvolución, utilizamos esta «referencia ex vivo» para deconvolver muestras consistentes en la fracción vascular estromal de tejido adiposo (también del conjunto de datos GSE80654), revelando una distribución de tipo celular de 53% de células madre/estromales, 27% de monocitos/macrófagos, 19% de otros leucocitos y 1% de adipocitos en promedio (ver la Fig.Suplementaria. S9)de n = 6 individuos de un total de n = 10. No se disponía de los datos de las cuatro personas restantes. Los resultados de la citometría de flujo reportaron promedios ligeramente diferentes de 62% de células madre / estromales, 13% de monocitos / macrófagos, 12% de otros leucocitos, 3% de células endoteliales, ~10% no especificadas), a pesar de provenir del tamaño de muestra más grande de n = 10 individuos en el estudio original31. Ambos resultados confirman la alta cantidad de células madre/estromales en el tejido adiposo y (después de la conversión de unidades de células en SVF a células en tejido adiposo – ver métodos) son razonablemente similares a nuestros resultados promedio aplicando AT21 al tejido adiposo, al considerar las diferencias en la población de estudio, las metodologías de muestreo de tejido adiposo y la granularidad de la distinción de tipos celulares (4 vs.21 tipos celulares).

Comparación de cuatro depósitos de tejido adiposo

A continuación, comparamos la composición de tipo celular de cuatro depósitos de tejido adiposo (SAT, OAT, PAT y EAT) reportando su composición de tipo celular promedio (Fig. 5, detallado en la Fig. S4). Esto indica que el SAT tiene el mayor porcentaje de adipocitos (74%), seguido de AVENA (66,4%), EAT (59,5%) y PAT (59,4%), mientras que EAT y PAT tienen muchas más células inmunitarias (20,8% y 20,9%, respectivamente) en comparación con la AVENA (9,8%) y SAT (7,4%). Además, la AVENA es la fuente más rica de células madre/estromales (17,2% frente al 14,9% de SAT, 14).1% para COMER y 12,4% para COMER).

Figura 5
figura 5

Porcentaje estimado de Tipos Celulares por Depósito Adiposo: (A) Gráfico circular que muestra la distribución general de tipos celulares de varios depósitos de tejido adiposo (Subcutáneo – n = 616, Omental – n = 51, Pericárdico – n = 66 y Epicárdico – n = 46) en términos de cuatro arquetipos principales de células en el tejido adiposo (células inmunitarias, células Madre/estromales, Adipocitos y otros). (B) Gráficos de barras que muestran la distribución detallada del compartimento de células inmunitarias de cada depósito de tejido adiposo. Todos los valores son promedios de las muestras analizadas del depósito respectivo.

Estos resultados deben interpretarse con cuidado debido a las diferencias en el número y las características de las personas de las que se recolectaron las muestras. El acceso a EAT y PAT está severamente limitado debido a su ubicación fisiológica y a la naturaleza invasiva del procedimiento de muestreo. Por lo tanto, se tomaron muestras PAT de 66 pacientes (edad: 66 ± 8 años) con enfermedad arterial coronaria (EAC)32 y las muestras de EAT se tomaron de 11 neonatos (de 6 a 24 días de edad), 28 lactantes (de 40 días a 1 año de edad) y 7 niños (de 2 a 7 años de edad) con cardiopatía congénita (EC)33.

A pesar de las diferencias en la edad de los donantes de EAT y PAT, la composición del arquetipo de células inmunitarias en EAT y PAT es notablemente similar entre sí, a la vez que es muy diferente de las muestras de SAT y AVENA. Esto indica la robustez de nuestros resultados, así como la naturaleza conservada de la composición de tipo celular en estos dos depósitos de tejido adiposo que rodean el corazón.

Además, reportamos las fracciones de células inmunitarias «adaptativas» designadas clásicamente, incluidas las células B, las células T CD8 + y CD4+, infiltradas en EAT y PAT. Estas células inmunitarias adaptativas están enriquecidas en EAT y PAT (más en PAT que en EAT) en comparación con los depósitos de SAT y AVENA, lo que probablemente se deba al origen de las muestras analizadas de pacientes con EAC o EC, como se informó anteriormente para las células T CD8+ 34. Nuestro hallazgo también está respaldado por Mazurek y sus colaboraciones35, que compararon la expresión de citocinas tanto en la EAT como en la SAT en pacientes sometidos a un injerto de derivación de arteria coronaria y encontraron que la EAT es una fuente de varios mediadores inflamatorios.

Se realizó una comparación más detallada de SAT y OAT en el estudio de Hardy et al. 2011 (conjunto de datos GSE20950), en el que ambos depósitos estaban disponibles de los mismos individuales25. Este análisis reveló un aumento del contenido de neutrófilos en el SAT (también después de la corrección para pruebas múltiples) y un aumento del contenido de células madre/estromales mesenquimales y células de músculo liso en la AVENA (Fig. 6A). La investigación de marcadores derivados de células para neutrófilos (CYP4F3), así como para adipocitos pericárdicos (C7) y adipocitos subcutáneos (CMA1) confirmó la diferencia significativa entre SAT y OAT en estos tipos de células (también después del ajuste para pruebas múltiples).

Figura 6
figura 6

Composición del tejido adiposo A través de Rasgos fenotípicos: (A) Mapa de calor que muestra el tipo de célula representado por encima (rojo)/debajo (azul) significativo en diferentes categorías basado en la puntuación z (denota el número de desviaciones estándar que cada grupo está alejado del otro). Solo se colorean los resultados significativos (p < 0.05) sin corregir. Resultados de etiquetas de estrellas que permanecen significativos después de la corrección para múltiples pruebas. Las gráficas de frijol muestran (B) todos los tipos celulares significativos y (C) ASCs y adipocitos subcutáneos (no detectados como significativos), para el estudio discordante de gemelos más pesados vs más delgados. El eje y describe las diferencias en las fracciones celulares estimadas entre el gemelo más pesado y el más delgado dentro de un par gemelo.

Composición de tipo celular a través de rasgos fenotípicos

Finalmente, comparamos la composición de tipo celular de tejido adiposo entre individuos con diferentes rasgos fenotípicos, como diferentes géneros, edad, índice de masa corporal (IMC) y diferentes etapas de desarrollo de diabetes tipo 2. Además, se incluyeron estudios de intervención que investigaron el efecto de la restricción calórica o la ingestión de resveratrol en la composición del tipo de células SAT. Los resultados de estos análisis se muestran en la Fig. 6 y con más detalle en la Fig. S10 y Datos Complementarios S5.

Detectamos diferencias significativas en la composición de células SAT entre hombres y mujeres, lo que indica que hay mayores cantidades de células dendríticas plasmacitoides, células T CD4+, plaquetas y condrocitos en las mujeres, mientras que los hombres tienen más células T CD8+, fibroblastos y células endoteliales. En particular, las diferencias en las células T CD4 + y CD8 + también fueron significativas después de la corrección para múltiples pruebas, pero no se detectaron en base a marcadores únicos establecidos o derivados de células. Con respecto a la edad, solo detectamos un resultado significativo, indicando una mayor cantidad de fibroblastos con el aumento de la edad.

Incluimos cuatro comparaciones relacionadas con el IMC, a saber: (i) una relación continua del IMC con fracciones celulares en el SAT, (ii) una comparación de la composición celular del SAT en gemelos monocigóticos concordantes (gemelos más pesados vs.más magros, BMI BMI < 3 kg/m2), (iii) lo mismo en gemelos monocigóticos discordantes (gemelos más pesados vs. más magros, ∆BMI > 3 kg/m2), y (iv) una comparación de la composición celular de AVENA en niños obesos vs. delgados. La primera comparación indica que el IMC se correlaciona positivamente con la cantidad de monocitos, células dendríticas mieloides, plaquetas, osteoblastos, condrocitos y ASCs en el SAT, mientras que la correlación con los adipocitos subcutáneos es negativa. No se detectan diferencias significativas entre los gemelos concordantes, mientras que los gemelos discordantes difieren significativamente en la cantidad de células T CD4+, eritroblastos, osteoblastos (todos más altos en los gemelos más pesados), así como en las células B (más altas en los gemelos más delgados) (Fig. 6B). En particular, hay una tendencia a mayores cantidades de ASCs y menores cantidades de adipocitos en gemelos más pesados (Fig. 6C), apoyando el hallazgo significativo respectivo en la asociación continua con el IMC. En contraste, algunos otros hallazgos de la asociación continua con el IMC no se detectaron en el estudio de gemelos, lo que se puede atribuir a posibles efectos de confusión (edad, sexo u otros factores) en la asociación continua.

La falta de resultados significativos en la comparación de la masa vs los niños obesos se deben principalmente al poder limitado, ya que el estudio solo involucra un total de 11 muestras (5 niños obesos y 6 delgados).

Hicimos seis comparaciones relacionadas con la diabetes, la tolerancia a la glucosa o la resistencia a la insulina. Tres de ellos (tolerancia a la glucosa alterada vs.tolerancia a la glucosa normal en el SAT; diabetes mellitus vs. tolerancia a la glucosa alterada en el SAT; y resistencia a la insulina vs. sensibilidad en la AVENA) no mostraron resultados estadísticamente significativos. La comparación de la composición del tipo de células SAT en resistentes a la insulina vs. los individuos sensibles revelaron un aumento significativo de células musculares lisas en individuos resistentes a la insulina. El SAT de las personas con diabetes mellitus contiene más monocitos y menos eosinófilos que el de las personas normales tolerantes a la glucosa, según nuestro análisis, mientras que la AVENA de las personas con obesidad mórbida muestra diferencias en las células dendríticas mieloides, los eosinófilos (ambos más altos en las personas con diabetes) y los condrocitos (más altos en las personas sin diabetes).

No encontramos evidencia de que la restricción calórica o la suplementación con resveratrol alteren significativamente la composición del tipo de células del tejido adiposo.

Curiosamente, un estudio incluido también reporta porcentajes de macrófagos determinados por inmunohistoquímica25 (GSE20950). Muestran frecuencias de macrófagos para 11 muestras de AVENA (de 20 participantes del estudio) de personas sensibles a la insulina y resistentes a la insulina, con un contenido promedio de macrófagos de 1.8% (después de la conversión de unidades a % del total de células), que coincide muy bien con nuestra estimación de 1.el 495% como promedio de los 20 participantes (los criterios de selección de las 11 muestras para inmunohistoquímica no se incluyeron en la descripción del estudio). Además, reportan una asociación significativa entre el HOMA-IR y el contenido de macrófagos en estas 11 personas, que confirmamos parcialmente con un significado límite (valor de p de 0.054) para una comparación de personas resistentes a la insulina versus personas sensibles a la insulina en los 20 participantes del estudio.

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