The role of Fyn kinase in CRH regulation of energy homeostasis

Abstract

Corticotropin-releasing hormone (CRH) is the master regulator of stress responses mediated by the hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA) axis in mammals. CRH and CRH-related ligands, termed urocortins (UCNs), along with their receptors, CRHR1 and CRHR2, are expressed both centrally and peripherally. Evidence has implicated the CRH family of peptides in mechanisms regulating energy balance in the animal. Interestingly, Fyn kinase, a member of the Src kinase family, is also involved in homeostasis regulation. Fyn knockout animals display reduced adiposity partly due to increased energy expenditure and lipid utilization in white adipose tissues. Fyn kinase expression is down-regulated by glucocorticoids, suggesting that HPA axis might regulate Fyn, thereby implying a possible interaction with CRH. I sought to determine a possible crosstalk between CRH and Fyn kinase. Using a mouse model with total Crh deficiency (Crh KO mouse) and applying various metabolic challenges, such as cold exposure and induction of lipolysis processes, Fyn kinase expression was studied in tissues harvested from age-matched WT and Crh KO mice. I uncovered a novel positive correlation between CRH and Fyn kinase that was unmasked upon normalization of the Crh KO blood glucocorticoid. Activation of lipolysis pathways did not affect Fyn kinase expression, but unraveled differences between the two genotypes, both in vivo and in vitro. CRH plays an important role in activating thermogenesis of brown adipose tissue and therefore I sought to determine whether Fyn kinase had similar actions. A novel role for Fyn kinase activity in controlling brown adipogenesis was reported with the use of the brown preadipocyte line, T37i. Additionally, treatment of brown adipocytes with the Fyn kinase activity inhibitor, SU6656, provided evidence of an interaction between Fyn and Akt, whereas ERK1/2 remained unaffected.

Η ορμόνη απελευθέρωσης κορτικοτροπίνης (CRH) αποτελεί τον κύριο ρυθμιστή των αποκρίσεων στο στρες που διαμεσολαβούνται από τον άξονα υποθαλάμου-υπόφυσης-επινεφριδίων (HPA) στα θηλαστικά. Η CRH και οι σχετιζόμενοι με αυτήν προσδέτες, που ονομάζονται ουροκορτίνες (UCNs), μαζί με τους υποδοχείς τους CRHR1 και CRHR2, εκφράζονται τόσο κεντρικά όσο και περιφερικά. Στοιχεία έχουν υποδείξει ότι η οικογένεια πεπτιδίων της CRH συμμετέχει σε μηχανισμούς που ρυθμίζουν την ενεργειακή ισορροπία στον οργανισμό. Ενδιαφέρον παρουσιάζει το γεγονός ότι η κινάση Fyn, μέλος της οικογένειας κινασών Src, εμπλέκεται επίσης στη ρύθμιση της ομοιόστασης. Ζώα με απαλοιφή του γονιδίου Fyn (Fyn knockout) εμφανίζουν μειωμένη λιπώδη μάζα, εν μέρει λόγω αυξημένης ενεργειακής δαπάνης και αξιοποίησης λιπιδίων στον λευκό λιπώδη ιστό. Η έκφραση της κινάσης Fyn καταστέλλεται από τα γλυκοκορτικοειδή, γεγονός που υποδηλώνει ότι ο άξονας HPA ενδέχεται να ρυθμίζει τη Fyn και, κατά συνέπεια, να υποδηλώνει πιθανή αλληλεπίδραση με την CRH. Επιδίωξα να διερευνήσω την πιθανή διασταυρούμενη επικοινωνία (crosstalk) μεταξύ της CRH και της κινάσης Fyn. Χρησιμοποιώντας ένα πρότυπο ποντικού με ολική έλλειψη Crh (ποντίκι Crh knockout) και εφαρμόζοντας διάφορες μεταβολικές προκλήσεις, όπως έκθεση στο ψύχος και επαγωγή διαδικασιών λιπόλυσης, μελετήθηκε η έκφραση της κινάσης Fyn σε ιστούς που συλλέχθηκαν από συνομήλικους ποντικούς WT και Crh KO. Αποκάλυψα μια νέα θετική συσχέτιση μεταξύ της CRH και της κινάσης Fyn, η οποία κατέστη εμφανής μετά την ομαλοποίηση των επιπέδων γλυκοκορτικοειδών στο αίμα των Crh KO ποντικών. Η ενεργοποίηση των οδών λιπόλυσης δεν επηρέασε την έκφραση της κινάσης Fyn, αλλά ανέδειξε διαφορές μεταξύ των δύο γονοτύπων, τόσο in vivo όσο και in vitro. Η CRH διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στην ενεργοποίηση της θερμογένεσης του φαιού λιπώδους ιστού και, ως εκ τούτου, διερεύνησα εάν η κινάση Fyn παρουσιάζει παρόμοιες δράσεις. Αναφέρθηκε ένας νέος ρόλος της δραστικότητας της κινάσης Fyn στον έλεγχο της φαιάς λιπογένεσης με τη χρήση της κυτταρικής σειράς προλιποκυττάρων φαιού λιπώδους ιστού T37i. Επιπλέον, η θεραπεία φαιών λιποκυττάρων με τον αναστολέα της δραστικότητας της κινάσης Fyn, SU6656, παρείχε ενδείξεις αλληλεπίδρασης μεταξύ της Fyn και της Akt, ενώ οι ERK1/2 παρέμειναν ανεπηρέαστες.