Expression of macrophage genes within skeletal muscle correlates inversely with adiposity and insulin resistance in humans

Appl Physiol Nutr Metab. 2018 Feb;43(2):187-193. doi: 10.1139/apnm-2017-0228. Epub 2017 Oct 16.

Abstract

Local inflammation in obese adipose tissue has been shown to contribute to insulin resistance; however, the role of macrophage infiltration within skeletal muscle is still debatable. This study aimed to evaluate the association of skeletal muscle macrophage gene expression with adiposity levels and insulin sensitivity in obese patients. Twenty-two nondiabetic obese patients and 23 healthy lean controls were included. Obese patients underwent a 3-month weight loss intervention. Macrophage gene expression in skeletal muscle (quantitative real-time polymerase chain reaction), body composition (dual-energy X-ray absorptiometry), and insulin sensitivity (homeostatic model assessment (HOMA) and oral glucose tolerance test) were compared between groups and their associations were analyzed. To validate skeletal muscle findings, we repeated the analyses with macrophage gene expression in adipose tissue. Expression levels of macrophage genes (CD68, CD11b, CD206, CD16, CD40, and CD163) were lower in skeletal muscle tissue of obese versus lean participants. Macrophage gene expression was also found to be inversely associated with adiposity, fasting insulin, and HOMA (r = -0.4 ∼ -0.6, p < 0.05), as well as positively associated with insulin sensitivity (r = 0.4 ∼ 0.8, p < 0.05). On the other hand, adipose tissue macrophage gene expression showed higher levels in obese versus lean participants, presenting a positive association with adiposity levels. Macrophage gene expression, in both skeletal and adipose tissue samples, was only minimally affected by the weight loss intervention. In contrast with the established positive relationship between adiposity and macrophage gene expression, an unexpected inverse correlation between these 2 variables was observed in skeletal muscle tissue. Additionally, muscle macrophage gene expression was inversely correlated with insulin resistance.

L’inflammation locale dans le tissu adipeux des personnes obèses contribue, étudesà l’appui,à l’insulinorésistance; toutefois, le rôle de l’infiltration des macrophages dans le muscle squelettique suscite encore des débats. Cette étude a pour objectif d’évaluer l’association entre l’expression génique des macrophages du muscle squelettique et le degré d’adiposité ainsi que la sensibilitéà l’insuline chez des patients obèses. L’étude comprend 22 patients obèses sans diabète et 23 témoins minces en bonne santé. Les patients obèses participentà un programme de perte de poids d’une durée de 3 mois. On compare les variables suivantes entre les groupes et on évalue leur degré d’association : expression génique des macrophages du tissu musculosquelettique (RT-PCR quantitative), composition corporelle (absorptiométrieà rayons X en double énergie) et sensibilitéà l’insuline (modèle HOMA et épreuve d’hyperglycémie provoquée par voie orale). Pour valider les observations dans le muscle squelettique, on reprend les analyses de l’expression génique des macrophages dans le tissu adipeux. Le taux d’expression génique des macrophages (CD68, CD11b, CD206, CD16, CD40 et CD163) est plus faible dans le tissu musculosquelettique des personnes obèses comparativement aux participants minces. L’expression génique des macrophages est inversement associéeà l’adiposité, au taux d’insulineà jeun età HOMA (r = −0,4 ~ −0,6, p < 0,05) et positivement associéeà la sensibilitéà l’insuline (r = 0,4 ~ 0,8, p < 0,05). D’autre part, l’expression génique des macrophages du tissu adipeux est plus élevée chez les personnes obèses comparativement aux sujets minces et présente une association positive avec le degré d’adiposité. L’expression génique des macrophages dans les échantillons de tissus adipeux et squelettique est minimalement influencée par le programme de perte de poids. En contraste avec l’association positive établie entre l’adiposité et l’expression génique des macrophages, on observe une corrélation inverse inattendue entre ces deux variables dans le tissu musculosquelettique. De plus, l’expression génique des macrophages dans le muscle est inversement corréléeà l’insulinorésistance. [Traduit par la Rédaction]

Keywords: M1/M2 macrophage; adipose tissue; inflammation; insulin sensitivity; macrophage M1/M2; muscle squelettique; perte de poids; sensibilité à l’insuline; skeletal muscle; tissu adipeux; weight loss.

MeSH terms

  • Absorptiometry, Photon
  • Adiposity*
  • Adult
  • Antigens, CD / genetics
  • Antigens, CD / metabolism
  • Antigens, Differentiation, Myelomonocytic / genetics
  • Antigens, Differentiation, Myelomonocytic / metabolism
  • Body Composition
  • CD11b Antigen / genetics
  • CD11b Antigen / metabolism
  • Case-Control Studies
  • Female
  • GPI-Linked Proteins / genetics
  • GPI-Linked Proteins / metabolism
  • Glucose Tolerance Test
  • Health Behavior
  • Health Education
  • Humans
  • Insulin
  • Insulin Resistance*
  • Life Style
  • Macrophages / metabolism*
  • Male
  • Middle Aged
  • Muscle, Skeletal / physiology*
  • Obesity / genetics
  • Obesity / therapy
  • Receptors, Cell Surface / genetics
  • Receptors, Cell Surface / metabolism
  • Receptors, IgG / genetics
  • Receptors, IgG / metabolism
  • Weight Reduction Programs

Substances

  • Antigens, CD
  • Antigens, Differentiation, Myelomonocytic
  • CD11b Antigen
  • CD163 antigen
  • CD68 antigen, human
  • FCGR3B protein, human
  • GPI-Linked Proteins
  • ITGAM protein, human
  • Insulin
  • Receptors, Cell Surface
  • Receptors, IgG