Exploring the role of sirtuin 2 in lipid homeostasis

Abstract

O fígado gordo não-alcoólico (NAFLD) esta a tornar-se a doença metabólica hepática de maior prevalência no mundo, aumentando em paralelo com doenças metabólicas como a obesidade e diabetes tipo 2. O NAFLD caracteriza-se inicialmente por desregulação metabólica no metabolismo lipídico, causando acumulação de triglicerídeos hepática, seguindo-se por resistência à insulina e desencadear respostas inflamatórias e de ativação do stress do retículo endoplasmático (ER). Esta patologia tem sido insurgente em transplantes hepáticos, principalmente pela baixa existência de terapias farmacológicas atuais. Os principais mecanismos relativos ao metabolismo lipídico na doença ainda não foram totalmente identificados. As sirtuínas, uma família de desacetilases dependentes de NAD+, têm sido implicadas como reguladores do metabolismo de glicose e lipídico. A sirtuína 2 (SIRT2) tem sido emergente em estudos de regulação metabólica, e dados preliminares do nosso grupo de murganhos knock-out para a SIRT2 (SIRT2-KO), demonstraram uma predisposição para a elevada acumulação lipídica hepática, tanto em dieta controlo, como em dieta hipercalórica, sugerindo um potencial papel da SIRT2 na regulação do metabolismo hepático lipídico. Deste modo, o papel desta proteína na regulação da homeostasia lipídica tem de ser elucidado. Tendo esta informação em conta, este estudo visou a investigação do papel da SIRT2 no metabolismo hepático lipídico, através do estabelecimento de um modelo in vitro para esteatose hepática utilizando a linha celular hepática HepG2 incubadas com palmitato, e consequente modulação dos níveis de SIRT2 para estabelecer uma relação entre a expressão de SIRT2 e deposição lipídica. Observámos que a sobre acumulação lipídica tanto ativou as vias do stress do ER como diminuiu a expressão de SIRT2. Deste modo, os nossos resultados relativos a células silenciadas para SIRT2 demonstraram uma predisposição para acumulação lipídica e ativação do stress do ER, em contraste com células que sobreexpressaram SIRT2, que após exposição a palmitato tiveram uma modulação da ativação do stress do ER, assim como uma prevenção de sobre acumulação lipídica. Os nossos resultados demonstram um papel para SIRT2 na modulação da ativação do stress do ER e consequente regulação no metabolismo hepático lipídico, e em suma, poderá e ser uma nova abordagem terapêutica para patologias que compreendem desregulação lipídica como o NAFLD.

Non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) is becoming the most common liver disease worldwide, increasing in parallel with obesity and type 2 diabetes. NAFLD is characterized by dysregulated hepatic lipid metabolism, resulting in liver triglyceride accumulation, leading to insulin resistance and activation of ER stress and inflammatory pathways. NAFLD is one of the leading causes of liver transplantations, mostly due to low number or non-efficacy of current pharmacological approaches. Moreover, the hepatic molecular mechanisms that underlie the disease have not been fully elucidated. Sirtuins are recognized as important players in metabolic regulation, as the role of these NAD+-dependent deacetylases have been implicated in both glucose and lipid metabolism. Recent studies suggest an important role for sirtuin 2 (SIRT2) in metabolic regulation. Our preliminary data using SIRT2-KO mice showed elevated lipid accumulation in the liver, under both chow and high-fat diet feeding, thus suggesting SIRT2 as a potential player in hepatic lipid metabolism. Nonetheless, the role of this protein on lipid homeostasis has not been elucidated. Taking this into account, this study was designed to investigate the role of SIRT2 in hepatic lipid metabolism, by establishing an in vitro model for hepatic steatosis using HepG2 cells and modulating SIRT2 levels in this model to establish a relation between SIRT2 expression and lipid deposition. We found that palmitate-induced lipid overload caused ER stress activation and concomitantly reduced SIRT2 expression. Importantly, SIRT2-silenced cells exhibit higher lipid accumulation and ER stress activation under basal conditions, whereas SIRT2 overexpression led to attenuated lipid deposition and ER stress activation upon palmitate exposure. Taken together, our findings demonstrate a role for SIRT2 in ER stress response and lipid homeostasis, and could have a paramount role as a novel pharmacological approach towards pathologies that comprise lipid metabolic dysregulation such as NAFLD.