Control of metabolic flux by nutrient sensors Oosterveer, Maaike

Vergelijkbare documenten
Van 'gastarbeider' tot 'Nederlander' Prins, Karin Simone

Improving the properties of polymer blends by reactive compounding van der Wal, Douwe Jurjen

Citation for published version (APA): Mazzola, P. (2016). Phenylketonuria: From body to brain [Groningen]: Rijksuniversiteit Groningen

Laat maar zitten Janssen, Janine Hubertina Lambertha Joseph

De betrouwbaarheid van kleinschalige methoden voor waterzuivering Kaaij, Rachel van der

Molecular aspects of HNPCC and identification of mutation carriers Niessen, Renee

Multiple sclerose Zwanikken, Cornelis Petrus

University of Groningen. Up2U Harder, Annemiek T.; Eenshuistra, Annika

University of Groningen. De afkoelingsperiode in faillissement Aa, Maria Josepha van der

Quantitative STIR MRI as prognostic imaging biomarker for nerve regeneration Viddeleer, Alain

Procesevaluatie van het Navigator project Jager, John Mike

University of Groningen

Schoolsucces van Friese leerlingen in het voortgezet onderwijs de Boer, Hester

Neuroanatomical changes in patients with loss of visual function Prins, Doety

Dynamics of inner ear pressure change with emphasis on the cochlear aqueduct Laurens-Thalen, Elisabeth Othilde

Intrapersonal factors, social context and health-related behavior in adolescence Veselska, Zuzana

University of Groningen. Inferior or superior Carmona Rodriguez, Carmen

University of Groningen

Bouwen op een gemeenschappelijk verleden aan een succesvolle toekomst Welling, Derk Theodoor

Zorgen rondom IVF Boekaar, J.; Riemersma, M.

University of Groningen

Multiple sclerose Zwanikken, Cornelis Petrus

Mensen met een verstandelijke handicap en sexueel misbruik Kooij, D.G.

University of Groningen. Hulp op maat voor leerlingen met leerproblemen in het vmbo Mombarg, Remo

The role of camp-dependent protein kinase A in bile canalicular plasma membrane biogenesis in hepatocytes Wojtal, Kacper Andrze

Improving metabolic control in NIDDM patients referred for insulin therapy Goddijn, Patricia Petra Maria

University of Groningen. Sodium intake and therapy resistance to ACE inhibition Kocks, Menno Johan Adelbert

Citation for published version (APA): Veeze, P. (1968). Rationale and methods of early detection in lung cancer. [S.n.].

Interactie als gereedschap Koole, Tom

The development of stable influenza vaccine powder formulations for new needle-free dosage forms Amorij, Jean-Pierre

Electric double layer interactions in bacterial adhesion and detachment Poortinga, Albert Thijs

Citation for published version (APA): Scheepstra, A. J. M. (1998). Leerlingen met Downs syndroom in de basisschool Groningen: s.n.

University of Groningen. Zorgvermijding en zorgverlamming Schout, Hendrik Gerrit

University of Groningen. De besmettelijkheid van de ftisis Groenhuis, Dirk Johan Jacob

University of Groningen. Eerste Hulp vaker ter plaatse Verhage, Vera

Citation for published version (APA): Hoekstra, H. J. (1982). Fractures of the proximal femur in children and adolescents [S.n.]

Draagvlak migratiebeleid Postmes, Thomas; Gordijn, Ernestine; Kuppens, T.; Gootjes, Frank; Albada, Katja

Een model voor personeelsbesturing van Donk, Dirk

University of Groningen. Embryogenesis and neogenesis of the endocrine pancreas Gangaram-Panday, Shanti Tireshma

Uw mening over gaswinning uit het Groningen-gasveld: Onderzoeksresultaten fase 2 Hoekstra, Elisabeth; Perlaviciute, Goda; Steg, Emmalina

Citation for published version (APA): Verbakel, N. J. (2007). Het Chronische Vermoeidheidssyndroom, Fibromyalgie & Reuma.

Transcriptome analysis to investigate the link between obesity and its metabolic complications Wolfs, Marcel Guillaume Maria

The role of apolipoprotein E in the assembly and secretion of very low density lipoproteins Mensenkamp, Arjen Rutger

University of Groningen. Vrije en reguliere scholen vergeleken Steenbergen, Hilligje

Hypothalamus, pituitary and thyroid. The control system of thyroid hormone production. Sluiter, Wim J.

University of Groningen. Resultaat van pleegzorgplaatsingen Oijen, Simon van

Computer assisted decision support in acutely ill patients. Application in glucose management and quantification of myocardial reperfusion

Citation for published version (APA): Ambrosio de Castro, A. H. (2006). Atmospheric NH3 deposition, S and N metabolism in curly kale s.n.

The diversity puzzle Mäs, Michael

The importance of tactical skills in talent development Kannekens, Rianne

Citation for published version (APA): Roodenburg, J. L. N. (1985). CO2-laserchirurgie van leukoplakie van het mondslijmvlies. [S.l.]: [S.n.].

Citation for published version (APA): Hendriks, H. G. D. (2004). Transfusion requirements in orthotopic liver transplantation Groningen: s.n.

Sphingolipids, rafts and multidrug resistance Hinrichs, Joann Wilhelm Jakob

University of Groningen. Electron Holography of Nanoparticles Keimpema, Koenraad

Oxidative dehydrogenation of ethylbenzene under industrially relevant conditions Zarubina, Valeriya

Citation for published version (APA): Weide, M. G. (1995). Effectief basisonderwijs voor allochtone leerlingen Groningen: s.n.

Cryosurgery in cervical intraepithelial neoplasia. A morphometric study Boonstra, Hendrik

University of Groningen. Living with Rheumatoid Arthritis Benka, Jozef

University of Groningen

Understanding the role of health literacy in self-management and health behaviors among older adults Geboers, Bas

Man of vrouw? Een onderzoek naar sekseverschillen in reacties op chronische aandoeningen Roeke, M.

Understanding the role of health literacy in self-management and health behaviors among older adults Geboers, Bas

The etiology of functional somatic symptoms in adolescents Janssens, Karin

University of Groningen. Stormy clouds in seventh heaven Meijer, Judith Linda

Citation for published version (APA): Crane, L. M. A. (2011). Intraoperative fluorescence imaging in cancer Groningen: s.n.

Galacto-oligosaccharide synthesis using immobilized β-galactosidase Benjamins, Frédéric

Infections, inflammation and venous thrombosis; an epidemiological perspective Tichelaar, Ynse Ieuwe Gerardus Vladimir

Ovarian cancer gene therapy Mahasreshti, Parameshwar Janardhan

University of Groningen. Quantitative CT myocardial perfusion Pelgrim, Gert

Today's talented youth field hockey players, the stars of tomorrow? Gemser, Marije

Maternal phenotypic engineering Müller, Wendt

University of Groningen. BNP and NT-proBNP in heart failure Hogenhuis, Jochem

Behavioural consequences of selective activation of 5-HT receptor subtypes Berendsen, Hermanus Henricus Gerardus

Citation for published version (APA): Tijdschrift voor Genderstudies (2018). Jaarrekening Stichting Tijdschrift voor Vrouwenstudies.

On the mechanism of prokaryotic glutamate transporter homologues Groeneveld, Maarten

Lamotrigine in bipolar depression Loos, Marcus Lambertus Maria van der

Citation for published version (APA): Fodran, P. (2015). Stereoselective synthesis of glycerol-based lipids [S.l.]: [S.n.]

Citation for published version (APA): Oldenziel, W. H. (2006). Application of a glutamate microsensor to brain tissue. s.n.

Knowledge, chance, and change Kooi, Barteld

Effective monitoring and control with intelligent products Meyer, Gerben Gerald

Citation for published version (APA): Droogh, J. (2014). Interhospital transport of the critically ill patient: Focus on the journey [S.l.]: [S.n.

The ecological success of Burkholderia terrae BS001 and related strains in the mycosphere Nazir, Rashid

The infant motor profile Heineman, Kirsten Roselien

Citation for published version (APA): Holwerda, A. (2013). Work outcome in young adults with disabilities Groningen: s.n.

Helping infants and toddlers in Foster family care van Andel, Hans

University of Groningen

University of Groningen. Paula voor goud Piersma, Theun. Published in: Vogels+

On the elucidation of a tumour suppressor role of 3p in lung cancer ter Elst, Arja

University of Groningen. Pieces of the Puzzle Vissia, Eline Margreta

University of Groningen. The impact of political factors on drivers of economic growth Klomp, Johannes Gerardus

De primaire frozen shoulder Stenvers, Jan Derek

University of Groningen

University of Groningen. Safe and Sound van den Bosch, Kirsten Anna-Marie

University of Groningen. De emergentie en evolutie van drie werelden de Vries, André

Citation for published version (APA): Wagemakers, M. (2015). Angiogenesis and angiopoietins in human gliomas [Groningen]: University of Groningen

Verbindingskracht & combinatievermogen de Vries ev Delies, Jantina Jantje

Uw mening over gaswinning uit het Groningen-gasveld: Onderzoeksresultaten fase 1 Hoekstra, Elisabeth; Perlaviciute, Goda; Steg, Emmalina

University of Groningen. Enabling knowledge sharing Smit - Bakker, Marloes

University of Groningen. Symptoms of Distress and Imbalance in Children Nijboer, J.M.

Transcriptie:

Control of metabolic flux by nutrient sensors Oosterveer, Maaike IMPORTANT NOTE: You are advised to consult the publisher's version (publisher's PDF) if you wish to cite from it. Please check the document version below. Document Version Publisher's PDF, also known as Version of record Publication date: 2009 Link to publication in University of Groningen/UMCG research database Citation for published version (APA): Oosterveer, M. H. (2009). Control of metabolic flux by nutrient sensors Groningen: s.n. Copyright Other than for strictly personal use, it is not permitted to download or to forward/distribute the text or part of it without the consent of the author(s) and/or copyright holder(s), unless the work is under an open content license (like Creative Commons). Take-down policy If you believe that this document breaches copyright please contact us providing details, and we will remove access to the work immediately and investigate your claim. Downloaded from the University of Groningen/UMCG research database (Pure): http://www.rug.nl/research/portal. For technical reasons the number of authors shown on this cover page is limited to 10 maximum. Download date: 17-01-2017

Samenvatting Het lichaam bevat sensoren die het aanbod van voedingsstoffen ( nutriënten ) opmerken. Hierdoor is het mogelijk de stofwisseling (het metabolisme ) af te stemmen op de beschikbaarheid van voedingsstoffen. Zolang er voldoende energie beschikbaar is, worden overtollige voedingstoffen opgeslagen. Deze reserves kunnen worden aangesproken wanneer het aanbod niet kan voorzien in de energiebehoefte. Door deze flexibiliteit van het metabolisme is het lichaam in staat om te blijven functioneren onder wisselende omstandigheden. Aanpassingen in de stofwisseling vinden plaats door het veranderen van metabole fluxen. Een flux is de stroom van moleculen door een aantal opeenvolgende chemische reacties. Deze vormen samen een biochemisch reactiepad. De grootte van een metabole flux wordt bepaald door de beschikbaarheid van voedingsstoffen, en de activiteit van katalysatoren die de chemische reacties versnellen ( enzymen ). Deze activiteit wordt mede bepaald door de aanwezigheid van voedingsstoffen. De voedingsstatus heeft daarom een directe én indirecte invloed op de grootte van metabole fluxen. Zowel de activiteit als de aanwezigheid van metabole enzymen wordt nauwkeurig gereguleerd. De aanmaak van een enzym begint met het aflezen van een specifieke genetische code op het DNA ( transcriptie ). Deze code wordt vertaald, waarna het enzym geproduceerd kan worden. De voortgang van het transcriptieproces wordt onder meer bepaald door de aanwezigheid van zogenaamde transcriptiefactoren op het DNA. Sommige transcriptiefactoren, genaamd nucleaire receptoren, worden geactiveerd door de binding van specifieke moleculen ( liganden ), en verhogen of verlagen vervolgens de transcriptie van bepaalde genen ( target genen ). In de afgelopen jaren is duidelijk geworden dat voedingsstoffen als ligand dienen voor een select aantal nucleaire receptoren. Deze vormen een groep nutriënt sensoren die ervoor zorgen dat de transcriptie van metabole enzymen wordt aangepast wanneer het aanbod van voedingsstoffen verandert. Door het aanpassen van de activiteit van transcriptiefactoren kunnen metabole fluxen dus gestuurd worden. Zoals gezegd maakt de flexibiliteit van het metabolisme korte-termijn aanpassingen aan wisselende omstandigheden mogelijk. Wanneer het aanbod van energie en voedingsstoffen gedurende langere tijd groot is, zullen metabole fluxen blijvend veranderen. Hierdoor zal de kans op het ontstaan van metabole verstoringen zoals overgewicht, leververvetting en suikerziekte toenemen. Het is daarom belangrijk te achterhalen op welke manier de veranderingen in metabole fluxen precies tot stand komen. Bovendien biedt het veranderen van enzymtranscriptie de mogelijkheid om metabole verstoringen bij te sturen. Er is dan ook een groeiende interesse om de activiteit van transcriptiefactoren met medicijnen te beïnvloeden. De kennis over de regulering van metabole fluxen door transcriptiefactoren is op dit moment beperkt. Wanneer deze wordt uitgebreid kan de werking van toekomstige medicijnen verbeterd worden. In dit proefschrift zijn de metabole aanpassingen die optreden als gevolg van veranderingen in de voedingsstatus gedeeltelijk in kaart gebracht. Hierbij is de rol van een aantal transcriptiefactoren nader onderzocht. In Hoofdstuk 2 werd de functie van de Liver X Receptor (LXR) in de lever bestudeerd tijdens de overgang van voeden naar vasten. Er zijn 2 vormen van LXR, α en β. Van beide vormen is bekend dat zij het metabolisme van cholesterol en vetzuren beïnvloeden. De activiteit Samenvatting 149

van LXR wordt bepaald door de cholesterolconcentratie in de cel. Er is daarnaast beperkt bewijs dat glucose als LXR ligand kan dienen. Om dit verder te bestuderen, boden we muizen een glucose rijk dieet aan. De transcriptie van directe LXR target genen werd hierdoor echter niet verhoogd. Ook was er geen verschil waarneembaar in deze transcriptie wanneer normale muizen werden vergeleken met dieren waarin de werking van LXRα uitgeschakeld is ( LXRα knockouts ). Wanneer beide soorten muizen werden gevast, bleek dat de afbraak van glycogeen (de opslagvorm van glucose) vertraagd was in de levers van LXRα knockouts. Bovendien waren de fluxen die van belang zijn voor de omzetting van zowel glucose als glycogeen verlaagd in deze dieren. Ook vonden we dat er minder leververvetting optrad in gevaste LXRα knockouts. Het lijkt er daarom op dat LXRα activiteit van belang is voor de regulatie van metabole fluxen wanneer het aanbod van voedingsstoffen afneemt, en het lichaam zijn reserves gaat aanspreken. De Farnesoid X Receptor (FXR) is een transcriptiefactor die geactiveerd wordt door galzouten. Ook is aangetoond dat FXR knockouts in mindere mate in staat zijn het glucose metabolisme in de lever op peil te houden wanneer zij gevast worden. De resultaten van de studies die in Hoofdstuk 3 zijn beschreven duiden op een rol voor FXR in de regulatie van het glucose metabolisme in de dunne darm. De toename in de bloedsuikerspiegel door een orale glucose belasting bleek verminderd te zijn in FXR knockouts. Vervolgexperimenten wezen uit dat de glucose opname in deze dieren vertraagd was. Dit is te verklaren doordat de passage van glucose door darmcellen in FXR knockouts gedeeltelijk via een alternatieve route plaatsvindt. Uit deze studies valt te concluderen dat de inactivatie van FXR leidt tot een verandering van de glucose fluxen in de darm. Peroxisome Proliferator Activated Receptors (PPARs) zijn transcriptiefactoren die worden geactiveerd door vetzuren. PPARα is een belangrijke regulator van het vetmetabolisme in de lever. Zo is aangetoond dat deze transcriptiefactor een sleutelrol speelt bij de metabole aanpassingen die plaatsvinden tijdens de overgang van voeden naar vasten. Dit houdt in dat de verbranding van vetzuren toeneemt, terwijl het glucoseverbruik beperkt wordt. Daarnaast activeert PPARα een aantal systemen die beschermen tegen schade door eindproducten van vetverbranding. De studies in Hoofdstuk 4 werpen een nieuw licht op de aanpassingen die optreden als gevolg van een verhoogde PPARα activiteit in de lever. Muizen werden behandeld met een geneesmiddel dat PPARα activeert. Als gevolg hiervan was de transcriptie van enzymen die betrokken zijn bij de vetverbranding in de lever verhoogd. Verrassend genoeg zagen we ook een toename in de transcriptie van enzymen benodigd voor vetzuuraanmaak ( vetzuursynthese ). Voor deze verhoging bleek de aanwezigheid van de transcriptiefactor Sterol Regulatory Element Binding Protein 1c (SREBP-1c) noodzakelijk. Deze transcriptionele regulatie vertaalde zich in een toename van de vetzuursynthese-flux en een ophoping van vet in de lever. Ook traden er veranderingen op in de glucose fluxen. Al met al laten deze resultaten zien dat de verbranding en aanmaak van vetzuren gelijktijdig kunnen plaatsvinden in de lever. De toegenomen aanmaak van vetzuren en de ophoping van vet maken waarschijnlijk onderdeel uit van een mechanisme waarmee de lever zichzelf beschermt tegen schade door vetzuren en hun afbraak producten. Hoofdstuk 5 en 6 beschrijven de gevolgen van een verhoogde inname van vet via de voeding. Hiervoor werden twee verschillende soorten vetrijke diëten gebruikt. Het ene dieet bestond uit rundvet, en had hierdoor een hoog gehalte aan verzadigde vetzuren. Deze verzadigde vetzuren waren in het andere dieet gedeeltelijk vervangen door visolie, wat rijk is aan meervoudig onverza- 150 Samenvatting

digde vetzuren. De inname van deze vetzuren verlaagt de kans op aderverkalking en hartinfarcten. De diëten werden gedurende zes weken aan verschillende groepen muizen aangeboden. De verhoogde vetinname leidde in beide gevallen tot een toename van de vetverbranding in vergelijking tot muizen die een standaard (laag vet) dieet kregen. Dit effect was het meest uitgesproken in de dieren die het met visolie verrijkte dieet aten (Hoofdstuk 5). Toch veroorzaakten beide hoog vet diëten een toename van de vetmassa, omdat door het hoge vetgehalte de energie-inhoud van de voeding ook steeg, terwijl het energieverbruik gelijk bleef (Hoofdstuk 5). Dieren die het rundvet dieet kregen, hadden een verhoogde vetzuursynthese flux in hun lever. Dit was mogelijk het gevolg van een verhoogde transcriptie van vetzuursynthese enzymen (Hoofdstuk 6). Aan de andere kant was de hoeveelheid vet die de lever verliet gelijk aan dat van muizen die een standaard dieet aten. Hierdoor was de netto opslag van vet verhoogd in de levers van de met rundvet gevoede muizen. Gedeeltelijke vervanging van het verzadigd vet door visolie leidde tot een onderdrukking van zowel de transcriptie van vetzuursynthese enzymen als de werkelijke flux door deze route. Hierdoor werd de ophoping van vet voorkomen. Visolie heeft dus gunstige effecten op het vetmetabolisme, die bijdragen aan het voorkomen van leververvetting en hartinfarcten. Tenslotte werden de consequenties van de verhoogde vetinname voor glucose fluxen bestudeerd. Inname van het rundvetdieet beïnvloedde het glucose metabolisme op negatieve wijze: de gevoeligheid voor insuline nam af. Hierdoor neemt op de lange termijn het risico op suikerziekte toe. De langdurige overbelasting met voedingsvet leidde tot een permanente vetverbranding, met als gevolg een daling van de glucoseopname en glucoseverbranding. In tegenstelling tot de eerder genoemde verbeteringen in het vetmetabolisme, resulteerde de visolie verrijking niet tot een verbetering van het glucose metabolisme. Dit verslechterde zelfs ten opzichte van de met rundvet gevoerde dieren (Hoofdstuk 5). Andere studies laten wel een beschermend effect zien van visolie op het ontwikkelen van insuline resistentie van het glucose metabolisme. Daarom is het van belang de effecten van visolie onder verschillende omstandigheden te bestuderen. Hiervoor is vervolgonderzoek nodig. Deze studies vergroten het inzicht in de werking van transcriptiefactoren die metabole fluxen reguleren. Zo lijkt een verhoogde activiteit van bepaalde factoren noodzakelijk voor een adequate verwerking van vetzuren. Hierdoor wordt de kans op leverschade verkleind. In vele gevallen veroorzaakt dit echter een ophoping van vet in de lever. Hoewel deze vetstapeling op zichzelf redelijk onschuldig is, wordt hierdoor het risico op leveraandoeningen vergroot, in het bijzonder wanneer er gelijktijdig een ontstekingreactie plaatsvindt. Verder laten de studies zien dat een blokkade van de werking van transcriptiefactoren leidt tot een reorganisatie van metabole fluxen. Deze reorganisatie is vaak veel ingrijpender dan wat verwacht kan worden op basis van de directe regulatie door target genen van een bepaalde transcriptiefactor. Bovendien kan het metabolisme door het samenspel van enzymen op verschillende manieren beïnvloed worden onder wisselende metabole omstandigheden. Het is daarom van groot belang om de effecten van transcriptiefactoren binnen de juiste context te bestuderen. Tenslotte kan een verandering van de ene metabole flux gevolgen hebben voor een andere flux. Het toepassen van fluxomics in intacte organismen is daarom nodig om de effecten van medicijnen die aangrijpen op transcriptiefactoren volledig in beeld te krijgen. Wanneer de globale metabole gevolgen in kaart worden gebracht zullen uiteindelijk betere medicijnen ontwikkeld kunnen worden. Samenvatting 151