NOD1 activation induces innate immune responses and insulin resistance in human adipocytes

AimsThe innate immune-receptor nucleotide oligomerization domain (NOD) protein recognizes intracellular bacterial peptidoglycan. Activation of the innate immune system contributes to the development and progression of insulin resistance. The present study aimed to determine the presence of NOD1 and NOD2 in human adipose cells as well as to assess their functionality.MethodsSubcutaneous abdominal fat from obese subjects was biopsied and characterized for NOD expression using quantitative real-time PCR (qPCR). Human adipocytes were stimulated with iE-DAP (NOD1-specific ligand), and NOD1, proinflammatory cytokine production and nuclear factor (NF)-κB activation were quantified using qPCR, enzyme-linked immunosorbent assay (Elisa) and luciferase assay. Insulin-stimulated glucose uptake was determined by measuring 2-deoxy-d-[3H] glucose uptake. Expression and phosphorylation of IRS-1, Akt and JNK were evaluated using Western blotting.ResultsNOD1/NOD2 mRNA expression was induced during adipocyte differentiation and enhanced in human adipose depots. Stimulation of isolated human adipocytes with iE-DAP induced NF-κB p65 nuclear translocation and a marked increase in proinflammatory cytokine production, including MCP-1, IL-6 and IL-8. NOD1 activation weakened insulin signal transduction as revealed by increased JNK and IRS-1 Ser307 phosphorylation, inhibited IRS-1 tyrosine phosphorylation, and reduced insulin-induced phosphorylation of Akt on Ser473 and Thr308 in human adipocytes. Moreover, NOD1 activation reduced insulin-induced glucose uptake, leading to insulin resistance.ConclusionThese results suggest that NOD1 signaling could be one of the links between innate immunity and insulin resistance in human adipocytes. This study provides supporting evidence for NOD1 protein as a component of innate immunity involved in insulin resistance.

RésuméObjectifLes récepteurs de l’immunité innée de la protéine du domaine nucléotidique d’oligomérisation (NOD) permettent la reconnaissance de composants bactériens intracellulaires du peptidoglycane. L’activation du système immunitaire inné contribue au développement et à l’accroissement de la résistance à l’insuline. La présente étude était de déterminer la présence de NOD1 et NOD2 dans la cellule adipeuse humaine, et évaluer leur fonctionnalité.MéthodesNous avons effectué une biopsie de la graisse sous-cutanée abdominale de sujets obèses, et caractérisé l’expression NOD par PCR quantitative en temps réel (qPCR). Ensuite, nous avons stimulé les adipocytes humains avec de l’iE-DAP (un ligand spécifique du NOD1), mesuré l’expression de NOD1, la production de cytokines pro-inflammatoires et l’activation du facteur nucléaire-κB (NF-κB) par qPCR, dosage immunoenzymatique (Elisa) et dosage de luciférase. Nous avons ainsi pu déterminer le captage de glucose stimulé par l’insuline en mesurant le captage de glucose 2-desoxy-D-[3H]. L’expression et la phosphorylation de l’RRS-1, Akt et JNK ont été évaluées par Western Blot, technique de détection de l’ADN.RésultatsL’expression ARNm de NOD1/NOD2 a été induite lors de la différenciation de la cellule adipeuse, et augmentée dans les dépôts adipeux humains. La stimulation des adipocytes humains par iE-DAP a entraîné la translocation nucléaire de NF-κB p65 et l’augmentation de la production de cytokines pro-inflammatoires, telles MCP-1, l’IL-6 et l’IL-8. L’activation de NOD1 diminue la transduction du signal insuline, comme le démontrent l’augmentation de la phosphorylation de JNK et d’IRS-1 Ser307, l’inhibition de la phosphorylation de la L-tyrosine IRS-1 et réduit la phosphorylation induite par l’insuline d’Akt sur Ser473 et de Thr308 dans les cellules adipeuses humaines. De même, l’activation de NOD1 a réduit le captage de glucose induit par l’insuline et provoqué une résistance à l’insuline.ConclusionCes résultats démontrent que la présence de NOD1 dans les cellules adipeuses humaines permet d’établir un lien entre l’immunité innée et la résistance à l’insuline observée. La présente étude fournit des données qui suggèrent que la protéine NOD 1 est un composant de l’immunité innée impliqué dans la résistance à l’insuline.