高いグルコース環境下での筋芽細胞とマクロファージとの相互作用は、炎症反応をもたらし、インスリン感受性の障害をもたらします

背景：骨格筋は、インスリン刺激グルコースの取り込みの約80％を処理し、インスリン抵抗性が発生する主要な臓器（IR）になります。多くの研究により、マクロファージと骨格筋の相互作用が骨格筋の炎症と再生を調節したことが確認されています。しかし、数十年にわたる研究にもかかわらず、マクロファージが浸潤し、高グルコース（Hg）環境下の骨格筋に偏光が発生しているかどうかは、IRの発生がまだ解明されていません。C2C12筋芽細胞は、筋原性調節と刺激に対するその反応を研究するための十分に確立された優れたモデルです。筋芽細胞IRにおけるマクロファージの役割とそれらの浸潤と偏光のダイナミクスのさらなる調査が必要です。 目的：HG下の筋芽細胞とマクロファージの間の相互作用、および骨格筋における炎症とIRへの影響を評価する。 方法：ヘマトキシリンとエオシンおよび免疫組織化学染色により、IRマウスの骨格筋に浸透したマクロファージの偏光状態を検出しました。次に、Hg Milieusの下での筋芽細胞とマクロファージとの相互作用を研究するために、in vitroの共培養システムを開発しました。マクロファージに対する筋芽細胞の効果は、形態学的観察、CCK-8アッセイ、フローサイトメトリー、および酵素結合免疫吸着剤アッセイによって調査されました。筋形成およびインスリン感受性に対するマクロファージの媒介は、形態学的観察、CCK-8アッセイ、免疫蛍光、および2-NBDGアッセイによって検出されました。 結果：F4/80とF4/80およびCD86の共局在化が増加し、IRグループで筋フィバサイズが減少しました（P <0.01、G = 6.26）。MC群、F4/80+CD86+CD206-細胞と比較して、腫瘍壊死因子-α（TNFα）、イナーキン-1β（IL-1β）およびIL-6は減少し、IL-10はMCM群で増加しました（P <0.01、g> 0.8）。MCM+HGグループでは、F4/80+CD86+CD206-細胞では、単球化学誘引タンパク質1、TNFα、IL-1β、IL-6が増加し、F4/80+CD206+CD86-細胞とIL-10を減少させました。MC + HGグループおよびMCMグループ（P <0.01、G> 0.8）。M Group、MyoTubeエリア、筋肉数、およびE-MHCに補いました（P <0.01、G> 0.8）。MMC + HGグループでは、Myotube領域、MyoTube番号、E-MHC、GLUT4、およびグルコース取り込みがM + HGグループおよびMMCグループと比較して減少しました（P <0.01、G> 0.8）。 結論：Hg Milieusの下での筋芽細胞とマクロファージとの相互作用は、炎症とIRをもたらし、マクロファージが骨格筋萎縮およびIRの有望な治療標的として機能する可能性があることを支持します。

BACKGROUND: Skeletal muscle handles about 80% of insulin-stimulated glucose uptake and become the major organ occurring insulin resistance (IR). Many studies have confirmed the interactions between macrophages and skeletal muscle regulated the inflammation and regeneration of skeletal muscle. However, despite of the decades of research, whether macrophages infiltration and polarization in skeletal muscle under high glucose (HG) milieus results in the development of IR is yet to be elucidated. C2C12 myoblasts are well-established and excellent model to study myogenic regulation and its responses to stimulation. Further exploration of macrophages' role in myoblasts IR and the dynamics of their infiltration and polarization is warranted. AIM: To evaluate interactions between myoblasts and macrophages under HG, and its effects on inflammation and IR in skeletal muscle. METHODS: We detected the polarization status of macrophages infiltrated to skeletal muscles of IR mice by hematoxylin and eosin and immunohistochemical staining. Then, we developed an in vitro co-culture system to study the interactions between myoblasts and macrophages under HG milieus. The effects of myoblasts on macrophages were explored through morphological observation, CCK-8 assay, Flow Cytometry, and enzyme-linked immunosorbent assay. The mediation of macrophages to myogenesis and insulin sensitivity were detected by morphological observation, CCK-8 assay, Immunofluorescence, and 2-NBDG assay. RESULTS: The F4/80 and co-localization of F4/80 and CD86 increased, and the myofiber size decreased in IR group (P < 0.01, g = 6.26). Compared to Mc group, F4/80+CD86+CD206- cells, tumor necrosis factor-α (TNFα), inerleukin-1β (IL-1β) and IL-6 decreased, and IL-10 increased in McM group (P < 0.01, g > 0.8). In McM + HG group, F4/80+CD86+CD206- cells, monocyte chemoattractant protein 1, TNFα, IL-1β and IL-6 were increased, and F4/80+CD206+CD86- cells and IL-10 were decreased compared with Mc + HG group and McM group (P < 0.01, g > 0.8). Compered to M group, myotube area, myotube number and E-MHC were increased in MMc group (P < 0.01, g > 0.8). In MMc + HG group, myotube area, myotube number, E-MHC, GLUT4 and glucose uptake were decreased compared with M + HG group and MMc group (P < 0.01, g > 0.8). CONCLUSION: Interactions between myoblasts and macrophages under HG milieus results in inflammation and IR, which support that the macrophage may serve as a promising therapeutic target for skeletal muscle atrophy and IR.