EFFECTS OF LIPID MIXTURE AND A SELECTIVE PPARG MODULATOR ON THE DIFFERENTIATION CAPABILITIES OF HUMAN DERIVED MESENCHYMAL STEM CELLS(HADSCS) DERIVED FROM HEALTHY AN D BREAST CANCER PATIENTS

Metabolic syndrome is associated with many complications especially leading to life threatening disorders such as obesity and cancer. To be able to identify solutions and natural treatments, we need to investigate the underlying causes of this syndrome. Nutrition is one important factor to consider in the prevention and treatment of the metabolic syndrome. Nutrition effects almost all metabolism mechanisms in the human body. One provident effect of nutrition is adiposity. Over the recent years, an interest was noted to studying adipogenesis in relation to obesity. Different factors affect adipogenesis including natural dietary compounds to help decrease adiposity, therefore the risk of developing obesity and later on obesity related diseases such as breast cancer. To be able to study this correlation in-vitro, a wide choice of cell models can be used. Human adipose derived mesenchymal cells (hADSCs) are one of the top choices used to study adipogenesis overcoming the limitations that other cell models have in their applicability to humans regarding the prevailing difference in their metabolism and physiology. In this study, the aim was to study adipogenesis using hADSCs in presence of dietary compounds such as lipids and GMG-43AC, a natural selective peroxisome proliferator-activated receptor g (PPAR g) modulator, that seems to have a positive effect on inhibiting adipogenesis in murine 3T3-L1 cells. We wanted to investigate further on its application on human cell models and try to understand its mechanism in inhibiting this phenomenon. The protocols were set up using the THP-1 cell line, which we noticed upon using a Lipid mixture cocktail (Composition: Non-animal fatty acids; 2 μg/ml arachidonic; 10 μg/ml linoleic acid; 10 μg/ml linolenic acid: 10 μg/ml myristic acid; 10 μg/ml oleic acid; 10 μg/ml palmitic acid; 10 μg/ml stearic acid; 0.22 mg/ml cholesterol from New Zealand sheep′s wool; 2.2 mg/ml Tween-80; 70 μg/ml tocopherol acetate), a decrease in pro-inflammatory cytokines IL-6 and IL-1b. We also noticed a doseIV dependent increase of FABP-4. Our findings regarding hADSCs, that PPARγ expression and lipid accumulation was restored upon the presence of lipid mixture in breast cancer hADSCs that were derived from breast tissue. Secondly, GMG-43AC in both concentrations (0.5mM and 2mM) inhibited lipid accumulation and showed a significant decrease in the expression of adipocyte-specific genes, such as PPARγ and FABP-4 even after the full differentiation of hADSCs that were derived from lipoaspirates. This suggests that dietary compounds are important factors in adipose differentiation and diet has a big influence in the progression and prevention in many metabolic diseases, such as obesity and cancer.

La sindrome metabolica è associata a molte complicanze che portano in particolare a malattie potenzialmente letali come l'obesità e il cancro. Per essere in grado di identificare soluzioni e trattamenti efficaci, dobbiamo indagare le cause alla base di questa sindrome. La nutrizione è un fattore importante da considerare nella prevenzione e nel trattamento della sindrome metabolica. La nutrizione ha effetto su quasi tutti i meccanismi del metabolismo del corpo umano, anche sull’adipogenesi Negli ultimi anni, è stato posto un enorme interesse sulo studio dell'adipogenesi in relazione soprattutto all'obesità. Diversi fattori influenzano l'adipogenesi primi fra tutti i nutrienti presenti nella dieta. Tra i nutrienti con effetto di contrasto all’obesità, i composti dietetici naturali godono di particolare interesse per aiutare a diminuire l'adiposità, quindi il rischio di sviluppare l'obesità e successivamente malattie correlate all'obesità come le malattie cardiovascolari e il diabete ma anche il cancro al seno. Per poter studiare questa correlazione in vitro, è possibile utilizzare un'ampia scelta di modelli cellulari. Le cellule mesenchimali isolate dal tessuto adiposo (hADSCs) sono una dei modelli sperimentali in vitro più usate per studiare l'adipogenesi superando i limiti che altri modelli cellulari hanno nella loro traslabilità all'uomo. In questo studio, lo scopo è stato di studiare l'adipogenesi utilizzando hADSCs anche in presenza di composti dietetici come lipidi e GMG-43AC un modulatore del recettore g (PPAR g) recettore gamma attivato dai proliferatori dei perossisomi. che ha mostrato un effetto positivo sull'inibizione dell'adipogenesi in cellule murine 3T3-L1. Inoltre, abbiamo indagato ulteriormente la sua applicazione su modelli di cellule umane per capire il suo meccanismo d’azione specifico che porta all’ inibizione di questo fenomeno. La parte sperimentale è stata impostata utilizzando la linea cellulare THP-1 differenziate a macrofagi in co-cultura con le hADSCs. Abbiamo notato che trattando le hADSCs con un cocktail di miscela lipidica, VI si verifica la diminuzione dell’espressione delle citochine pro-infiammatorie IL-6 e IL- 1b, valutata mediante real-time RT_PCR. Abbiamo anche notato un aumento dosedipendente dell’espressione di FABP-4. Inoltre, abbiamo anche dimostrato che le capacità differenziative di hADSCs isolate da tessuto adiposo peri-tumorale in casi di tumore della mammella, sono alterate. In questi casi le hADSCs hanno scarse capacità differenziative, valutate mediante saggi istologici ed espressione dell’mRNA di PPARγ e FABP-4. Al contrario, la presenza nel terreno di coltura delle hADSCs di una miscela lipidica (Composizione: acidi grassi non animali; 2 μg / ml arachidonico; 10 μg / ml di acido linoleico; 10 μg / ml di acido linolenico; 10 μg / ml di acido miristico;10 μg / ml di acido oleico; 10 μg / ml di acido palmitico; 10 μg / ml di acido stearico; 0,22 mg / ml di colesterolo dalla lana di pecora della Nuova Zelanda; 2,2 mg / ml di Tween-80; 70 μg / ml di tocoferolo acetato) ripristina l’espressione di PPARγ e l'accumulo di lipidi. In secondo luogo, GMG-43AC in entrambe le concentrazioni (0,5 mM e 2 mM) ha inibito l'accumulo di lipidi e ha mostrato una significativa diminuzione nell'espressione di geni specifici degli adipociti, come PPARγ, FABP-4 anche dopo la completa differenziazione di hADSC derivati da lipoaspirati . Ciò suggerisce che i composti dietetici sono fattori importanti nel differenziamento adipocitario e la dieta ha una grande influenza nella progressione e nella prevenzione di molte malattie metaboliche, tra cui l'obesità e il cancro.