Effects of monosodium glutamate on 3T3-L1 preadipocyte differentiation

Abstract

Monosodyum glutamat (MSG) amino asit glutamat'a bağlı, tek sodyum atomlu serbest bir amino asit tuzu olup işlenmiş gıdalarda lezzet arttırıcı olarak sıkça kullanılan gıda takviyesidir. Bununla birlikte son dönemde yapılan epidemik ve hayvan çalışmaları sonucunda son yıllarda özellikle artış gösteren beden kitle endeksi, obezite ve insülin direnci gibi çeşitli metabolik hastalıklar ile ilişkili olduğu gösterilmiştir. Bu çalışmalarda, MSG ile beslenen farelerin, standart yüksek kalorili diyetle beslenenlere göre daha fazla yağ kitlesi biriktirdiği, çeşitli adipogenik genlerin artış gösterdiği ve iştah merkezi olan hipotalamik arkuat nükleus ile yağ depoları arasındaki leptin tabanlı bağlantının bozulduğu gözlemlenmiştir. Ancak son dönemde yapılan çalışmalarla MSG ile ortaya çıkan etkilerin birçoğunun ise nöronal patolojik durumlardan bağımsız bir şekilde gerçekleşmesi dikkat çekicidir (9,12). Bununla birlikte, MSG-obez farelerden elde edilen adipoz öncül hücrelerinin proliferasyon kapasitesini düşürdüğüne ve hipertrofik/hiperplazik dengeyi bozduğuna dair etkisinin gösterilmesi ise MSG ile öncül adipositler arasında olabilecek doğrudan etkileşimlerin araştırılabileceğini göstermiştir.Bu doğrultuda yaptığımız çalışmada MSG'nin farklı konsantrasyonlarının 3T3-L1 adipogenezi üzerindeki olası etkilerinin araştırılması hedeflenmiştir. Bu amaçla, MSG' nin artan konsantrasyonlarında, 3T3-L1 öncül adipositlerinin farkılılaşma aşamaları olan proliferasyon, Mitotik Klonal Çoğalma (MKÇ) ve geç dönem lipojenik fazlarındaki olası etkileri, proliferasyon deneyleri, hücre döngüsü analizleri ve standart biyokimyasal metodları (western blotlama ve Oil Red O boyaması gibi) kullanılarak araştırılmıştır. Yapılan çalışmanın sonucu olarak, yüksek MSG konsantrasyonunun (≥2.5 mM) MKÇ ve adipogenezde potansiyel bir inhibitör olabileceği bulunmuştur. Bu engelleyici etkinin ise hücre döngüsünde anahtar role sahip CCAAT/enhancer protein beta (CEBPβ), p27 ve Siklin B gibi proteinler tarafından düzenlendiği düşünülmektedir. Dolayısıyla çalışmamız, MSG kullanımının farklılaşan öncül adipositlerin MKÇ'lerini kısatlayarak hipertrofi ve hiperplazi dengesini obezite patafizyolojisini geliştirecek şekilde bozduğunu ortaya koymuştur.

Monosodium glutamate (MSG) is the sodium salt of the glutamic acid and generally used as a flavor enhancer in processed foods and the main ingredient of asian cusine. High none physiological concentrations of MSG when administered intraperitonally produces obese phenotype in rodents. The obesogenic effect of MSG in MSG obese animals is known to be mediated primarily by abrogated hyphothalamo pituitary axis (HPA) that control animal feding beheviour. On the other hand, recent epidemiologic studies correlated dietary MSG use with increasing body mass index (BMI) despite the absence of overt neuropaties in the hyphothalamic region. This would suggest that dietary MSG intake may contribute to etiopathogenesis of obesity without effecting appetite center in the brain. In these animal studies, MSG-fed mice and their offsprings demonstrated higher level of fat mass and increased expression of adipogenic genes compared to control mice. Furthermore, adipose precursor cells from MSG-obese mice displayed reduced proliferation capacity along with the hypertrophic adipocyte phenotype indicating MSG interfering with the adipogenic process.In this study, we aim at investigating the effects of MSG on 3T3-L1 adipogenic differentiation. In order to do this proliferation, mitotic clonal expansion (MCE) and terminal lipogenic phases of adipogenesis were investigated in the presence of increasing concentrations of MSG by using proliferation assays, cell cycle analysis and conventional biochemical studies. Intriguingly, high dosages of MSG (≥ 2.5 mM) inhibited MCE and thus adipogenesis. This inhibitory effect is thought to be mediated by some key cell cycle regulatory proteins including CCAAT/enhancer-binding protein beta (CEBPβ), p27, and Cyclin B which appears to be independent of insulin receptor signaling. Based on the data presented we speculate that dietary use of MSG may potentially limit the MCE capacity of differentiating preadipocytes distrupting the delicate balance between adipocyte hyperplasia and hypertrophy contributing to obesity etiopathogenesis