Macrophages Inhibit Insulin Signalling in Adipocytes: Role of Inducible Nitric Oxide Synthase and Nitric Oxide

ObjectivesThe interaction of immune cells with adipocytes within the adipose tissues in obese persons with diabetes mellitus may play a role in insulin resistance. We examined in vitro whether nitric oxide (NO) and inducible nitric oxide synthase (iNOS) play a role in impaired insulin signalling in adipocytes exposed to activated macrophages.MethodsWe used a co-culture system in which Raw264.7 macrophages were plated over differentiated, low passage 3T3-L1 cells (dif3T3) at a cell density ratio of 1:2. Inflammation was induced by a challenge with bacterial lipopolysaccharide.ResultsSignificantly (p<0.001) enhanced iNOS expression and NO synthesis was observed in activated co-cultures. In the co-cultures as compared with Raw264.7 cells alone, iNOS protein was induced up to 11-fold above background, and NO release was significantly (p<0.001) increased up to 2.8-fold. Co-culturing dif3T3 and Raw264.7 cells as compared to dif3T3 alone reduced insulin-induced Akt phosphorylation by 50% and AS160 phosphorylation by 42%. This was correlated with reduced glucose consumption when dif3T3 was exposed to 1,3-morpholinosydnonimine. Adiponectin, GLUT4 and AS160 mRNA were reduced by 4-fold, 5-fold and 2-fold, respectively, in co-cultures as compared to dif3T3 alone. On the contrary, GLUT1 mRNA levels were increased by 2-fold in co-cultures as compared to dif3T3. NG-monomethyl-L-arginine abolished NO production with modest reversal of Akt/AS160 phosphorylation.ConclusionsThis study demonstrated a potential association between iNOS/NO-mediated inflammation and insulin resistance.

RésuméObjectifsL’interaction entre les cellules immunitaires et les adipocytes dans les tissus adipeux chez les personnes obèses souffrant de diabète sucré peut jouer un rôle sur l’insulinorésistance. Nous avons examiné in vitro si l’oxyde nitrique (NO) et l’oxyde nitrique synthase inductible (iNOS) joue un rôle dans l’altération de la signalisation de l’insuline des adipocytes exposés à l’activation des macrophages.MéthodesNous avons utilisé un système de coculture dans lequel les macrophages Raw264.7 ont été ensemencés dans des plaques sur des cellules 3T3-L1 différenciées à faible passage (dif3T3) selon un ratio de densité cellulaire de 1:2. L’inflammation a été induite par une stimulation avec le lipopolysaccharide bactérien.RésultatsL’amélioration significative (p < 0,001) de l’expression de l’iNOS et de la synthèse du NO a été observée dans les cocultures activées. Dans les cocultures comparativement aux cellules Raw264.7 seules, la protéine iNOS a été induite jusqu’à 11 fois au-dessus de la normale, et la libération du NO a été significativement (p < 0,001) augmentée jusqu’à 2,8 fois. La coculture de la dif3T3 seule a réduit de 50 % la phospholyration de l’Akt induite par l’insuline et de 42 % la phosphorylation de l’AS160. Cela a été corrélé à la réduction de la consommation de glucose lorsque la dif3T3 était exposée au 3-morpholinosydnonimine (ou SIN-1). L’adiponectine, l’ARNm de GLUT4 et d’AS160 ont été respectivement réduits de 4 fois, 5 fois et 2 fois dans les cocultures comparativement à la dif3T3 seule. À l’inverse, les concentrations de l’ARNm de GLUT1 ont été augmentées de 2 fois dans les cocultures comparativement à la dif3T3. La G-monométhyl-L-arginine a aboli la production de NO par le renversement modeste de la phosphorylation de l’Akt et de l’AS160.ConclusionsCette étude a démontré un lien potentiel entre l’inflammation médiée par l’iNOS et le NO, et l’insulinorésistance.