Bílá tuková tkáň (WAT) je komplexní endokrinní orgán a subklinický zánět této tkáně během obezity přispívá s rozvoji metabolických onemocnění. V roce 2014 byla objevena nová třída lipidových mediátorů pocházejících z WAT – větvené estery oxidovaných mastných kyselin (FAHFA). FAHFA jsou endogenní lipidy s protizánětlivými a antidiabetickými vlastnostmi, včetně zvýšení glukózové tolerance a sekrece inzulínu a glukagonu podobného peptidu 1 (GLP-1) při současném snížení zánětlivých odpovědí [1-5].
Jsou tvořeny mastnou kyselinou (například kyselinou palmitovou, PA), esterifikovanou na hydroxylovou skupinu hydroxy-mastné kyseliny (například kyseliny hydroxystearové, HSA), zkráceně PAHSA. Poloha větvení na uhlíku definuje regioizomer (například 5-PAHSA). Existuje několik skupin regioizomerů odvozených z palmitové, palmitoleové, stearové, olejové, linolové a docosahexaenové kyseliny doposud detekovaných ve tkáních [1-4, 6, 7]. Tuková tkáň představuje hlavní místo syntézy FAHFA [1, 2], ale příslušné biosyntetické enzymy nejsou známy. Serinová hydroláza [8] a threoninové hydrolázy [9] byly identifikovány jako enzymy metabolizující FAHFA. U lidí byly FAHFA detekovány v séru, mateřském mléce, mekoniu a tukové tkáni [1, 2, 10].
Grafická reprezentace FAHFA rodin rozdělené podle hydroxy mastné kyseliny a obarvená podle esterifikované kyseliny [11] (click for full image).
Dle naší hypotézy existují u myší i lidí nové FAHFA s protizánětlivými účinky odvozené od omega-3 PUFA , které mohou pozitivně ovlivnit metabolismus WAT při obezitě, obzvláště subklinický zánět. Díky experimentům na buněčných kulturách, myších a lidech budeme zkoumat struktury, efekty na zánět WAT, glukozovou toleranci WAT a molekulární mechanismu signalizace těchto nových lipidů. Naše výsledky přispějí k poznání mechanismů propojujících zánět, metabolismus a typ lipidů ve výživě.
Granty
S podporou:
GAČR projekt č. 20-00317S (2020-2022, PI: Ondřej Kuda)
MŠMT projekt č. LTAUSA18104 (2019-2022, PI: Ondřej Kuda)
GAČR projekt č. 17-10088Y (2017-2019, PI: Ondřej Kuda)
MŠMT projekt č. LTAUSA17173 (2017-2019, PI: Ondřej Kuda)
MŠMT projekt č.. LH14040 (2014-2016, PI: Ondřej Kuda)
► Kristyna Brejchova, Veronika Paluchova, Marie Brezinova, Tomas Cajka, Laurence Balas, Thierry Durand, Marcela Krizova, Zbynek Stranak, Ondrej Kuda✉ Triacylglycerols containing branched palmitic acid ester of hydroxystearic acid (PAHSA) are present in the breast milk and hydrolyzed by carboxyl ester lipase
Food Chemistry, Volume 388, 15 September 2022, 132983. DOI https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2022.132983
Effect of preterm birth (PB) or caesarean section (CS) on milk metabolome.
Colostrum levels of 5-PAHSA were negatively affected by PB and CS.
FAHFA-containing triacylglycerols are substrates of carboxyl ester lipase in milk.
5-PAHSA-containing lipids are resistant to carboxyl ester lipase hydrolysis.
► Martin Riecan, Veronika Paluchova, Magno Lopes, Kristyna Brejchova and Ondrej Kuda✉ Branched and linear fatty acid esters of hydroxy fatty acids (FAHFAs) relevant to human health
Pharmacology & Therapeutics, 2022 Mar;231:107972. DOI https://doi.org/10.1016/j.pharmthera.2021.107972
Two structurally and functionally distinct FAHFA superfamilies are recognized based on the position of the estolide bond: omega-FAHFAs and in-chain branched FAHFAs.
We propose a theoretical involvement of cytochrome P450 enzymes in the generation and degradation of saturated HFA backbones.
And present an overview of small-molecule inhibitors used in FAHFA research
► Kristyna Brejchova, Franz Peter Walter Radner, Laurence Balas, Veronika Paluchova, Tomas Cajka, Hana Chodounska, Eva Kudova, Margarita Schratter, Renate Schreiber, Thierry Durand, Rudolf Zechner, and Ondrej Kuda✉ Distinct roles of adipose triglyceride lipase and hormone-sensitive lipase in the catabolism of triacylglycerol estolides
PNAS January 12, 2021 118 (2) e2020999118. DOI https://doi.org/10.1073/pnas.2020999118
Fat mass is controlled by the balance of triacylglycerol (TAG) degradation and synthesis. Adipose triglyceride lipase (ATGL) and hormone-sensitive lipase (HSL) are key players in TAG catabolism providing fatty acids (FAs) as energy substrates and metabolic intermediates.
Here, we show that ATGL and HSL metabolize TAGs containing antidiabetic lipid mediators (FA esters of hydroxy FAs), distinctly controlling the release of bioactive lipids.
Our paper connects lipolysis-mediated TAG metabolism with the regulation of antidiabetic signaling lipids.
► Kristyna Brejchova, Laurence Balas, Veronika Paluchova, Marie Brezinova, Thierry Durand, Ondrej Kuda✉ Understanding FAHFAs: From Structure to Metabolic Regulation
Progress in Lipid Research, Volume 79, July 2020, 101053. DOI https://doi.org/10.1016/j.plipres.2020.101053fulltext PDF link
FAHFA-ome in human adipose tissue - network of 583 FAHFAs from 21 families
► Veronika Paluchova, Anders Vik, Tomas Cajka, Marie Brezinova, Kristyna Brejchova, Viktor Bugajev, Lubica Draberova, Petr Draber, Jana Buresova, Petra Kroupova, Kristina Bardova, Martin Rossmeisl, Jan Kopecky, Trond Vidar Hansen, Ondrej Kuda✉ Triacylglycerol-rich oils of marine origin are optimal nutrients for induction of polyunsaturated docosahexaenoic acid ester of hydroxy linoleic acid (13-DHAHLA) with anti-inflammatory properties in mice.
Molecular Nutrition and Food Research, in press DOI https://doi.org/10.1002/mnfr.201901238
The authors investigate DHA-rich marine oils as potential nutritional sources of 13-DHAHLA precursors and explore anti-inflammatory properties of the bioactive lipid.
The results suggest that triacylglycerol-based marine oils are superior to marine phospholipids and wax esters in the ability to increase levels of 13-DHAHLA in circulation.
Both 13(S)- and 13(R)-DHAHLA inhibited antigen and PGE2-induced chemotaxis and degranulation of mast cells.
► Melha Benlebna, Laurence Balas, Béatrice Bonafos, Laurence Pessemesse, Gilles Fouret, Claire Vigor, Sylvie Gaillet, Jacques Grober, Florence Bernex, Jean François Landrier, Ondrej Kuda, Thierry Durand, Charles Coudray, François Casas, Christine Feillet-Coudray Long-term intake of 9-PAHPA or 9-OAHPA modulates favorably the basal metabolism and exerts an insulin sensitizing effect in obesogenic diet-fed mice.
European Journal of Nutrition, 2020 in press DOI https://doi.org/10.1007/s00394-020-02391-1
9-PAHPA and 9-OAHPA increased insulin sensitivity in C57Bl/6J obese mice.
9-PAHPA and 9-OAHPA did not affect liver metabolism.
► Melha Benlebna, Laurence Balas, Beatrice Bonafos, Laurence Pessemesse, Claire Vigor, Jacques Grober, Florence Bernex, Gilles Fouret, Veronika Paluchova, Sylvie Gaillet, Jean Francois Landrier, Ondrej Kuda, Thierry Durand, Charles Coudray, François Casas, Christine Feillet-Coudray Long-term high dietary intake of 9-PAHPA or 9-OAHPA increases basal metabolism and insulin sensitivity but disrupts liver homeostasis in healthy mice.
Journal of Nutritional Biochemistry, Volume 79, May 2020, 108361 DOI https://doi.org/10.1016/j.jnutbio.2020.108361
9-PAHPA and 9-OAHPA are two branched fatty acid esters of hydroxy fatty acids (FAHFAs)
These both FAHFAs increased basal metabolism in C57Bl/6J healthy mice
9-PAHPA and 9-OAHPA increased insulin sensitivity in C57Bl/6J healthy mice
9-PAHPA and 9-OAHPA induced hepatic steatosis and fibrosis in some C57Bl/6J mice
► Veronika Paluchova, Marina Oseeva, Marie Brezinova, Tomas Cajka, Kristina Bardova, Katerina Adamcova, Petr Zacek, Kristyna Brejchova, Laurence Balas, Hana Chodounska, Eva Kudova, Renate Schreiber, Rudolf Zechner, Thierry Durand, Martin Rossmeisl, Nada A. Abumrad, Jan Kopecky, Ondrej Kuda✉ Lipokine 5-PAHSA is Regulated by Adipose Triglyceride Lipase and Primes Adipocytes for de novo Lipogenesis in Mice.
Diabetes. 2020 Mar;69(3):300-312. DOI https://doi.org/10.2337/db19-0494
► Marie Brezinova, Tomas Cajka, Marina Oseeva, Marek Stepan, Klara Dadova, Lenka Rossmeislova, Milos Matous, Michaela Siklova, Martin Rossmeisl, Ondrej Kuda✉ Exercise training induces insulin-sensitizing PAHSAs in adipose tissue of elderly women.
Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular and Cell Biology of Lipids, 1865 (2020) 158576; online 16 November 2019; DOI https://doi.org/10.1016/j.bbalip.2019.158576
Exercise training stimulates beneficial changes in adipose tissue of elderly women.
Exercise stimulates production of insulin-sensitizing lipid mediators PAHSAs.
Insulin sensitivity is associated with short chain TAGs in adipose tissue.
Ether lipids and TAG estolides were detected in serum and adipose tissue samples.
► Anders Vik, Trond Vidar Hansen, Ondrej Kuda Synthesis of both enantiomers of the docosahexaenoic acid ester of 13-hydroxyoctadecadienoic acid (13-DHAHLA).
Tetrahedron Letters 60 (2019), 1 November 2019, 151331; DOI https://doi.org/10.1016/j.tetlet.2019.151331
Organic synthesis of 13(S)-DHAHLA and 13(R)-DHAHLA
Kuda O, Brezinova M, Rombaldova M, Slavikova B, Posta M, Beier P, Janovska P, Veleba J, Kopecky J Jr, Kudova E, Pelikanova T, Kopecky J. Docosahexaenoic acid-derived fatty acid esters of hydroxy fatty acids (FAHFAs) with anti-inflammatory properties. Diabetes Sep 2016, 65 (9) 2580-2590; DOI: 10.2337/db16-0385
Chronický zánět přispívá ke vzniku cukrovky, stejně jako kardiovaskulárních, střevních i některých mozkových onemocnění. Tuky z mořských ryb napomáhají v prevenci zánětlivých onemocnění.
Omega-3 polynenasycené mastné kyseliny (omega-3) z mořských ryb potlačují zánět a mají i některé příznivé metabolické účinky. Omega-3 snižují riziko vzniku kardiovaskulárních chorob, které jsou často spojené s obezitou a diabetem 2. typu, a také zlepšují lipidový metabolismus. Komplexní studium mechanismů působení omega-3 na myších modelech obezity ve Fyziologickém ústavu AV ČR, klinický výzkum na obézních pacientech s diabetem 2. typu v Institutu klinické a experimentální medicíny a spolupráce s Ústavem organické chemie a biochemie AV ČR, vedly k objasnění struktury nových signálních molekul lipidové povahy - esterů mastných kyselin a hydroxylovaných mastných kyselin (FAHFA) - odvozených od dokosahexaenové kyseliny (DHA): 13-DHAHLA, 9-DHAHLA a 14-DHAHDHA. Tyto molekuly, které jsou syntetizovány tukovými buňkami a působí protizánětlivě, byly přítomny v séru a tukové tkáni obézních myší i diabetických pacientů, kterým byly podávány omega-3 v dietě. Tyto nově objevené látky, jejichž tvorbu lze stimulovat vhodnou dietou, se podílejí na zdraví prospěšných účincích omega-3 a mohou najít široké uplatnění v prevenci a léčbě řady závažných onemocnění.
Kuda O. Bioactive metabolites of docosahexaenoic acid. Biochimie. Jan 2017, DOI: 10.1016/j.biochi.2017.01.002
Brezinova M, Kuda O, Hansikova J, Rombaldova M, Balsa L, Bardova K, Durand T, Rossmeisl M, Cerna M, Stranak Z, Kopecky J. Levels of palmitic acid ester of hydroxystearic acid (PAHSA) are reduced in the breast milk of obese mothers. BBA - Molecular and Cell Biology of Lipids 1863 (2018) 126–131; https://doi.org/10.1016/j.bbalip.2017.11.004
Ondrej Kuda✉, Marie Brezinova, Jan Silhavy, Vladimir Landa, Vaclav Zidek, Chandra Dodia, Franziska Kreuchwig, Marek Vrbacky, Laurence Balas, Thierry Durand, Norbert Hübner, Aron B. Fisher, Jan Kopecky and Michal Pravenec Nrf2-mediated Antioxidant Defense and Peroxiredoxin 6 are Linked to Biosynthesis of Palmitic Acid Ester of 9-Hydroxystearic Acid. Diabetes 2018 Mar; db171087.; DOI https://doi.org/10.2337/db17-1087
Comprehensive lipidomic analysis of rat white adipose tissue samples identified ~160 FAHFA regioisomers and QTL analysis highlighted several positional candidate genes in PAHSA metabolism. The results indicate that the synthesis of PAHSAs via carbohydrate-responsive element-binding protein (ChREBP)-driven de novo lipogenesis is linked to the adaptive antioxidant system and the remodelling of phospholipid hydroperoxides.