Adipokines as regulators of muscle metabolism and insulin sensitivity

Skeletal muscle is the largest tissue responsible for the insulin-stimulated disposal of glucose. However, identifying the link between excess body fat and impaired insulin sensitivity in skeletal muscle has been difficult. Several adipose-derived cytokines (adipokines) have been implicated in the impairment of insulin sensitivity, while adipokines such as leptin and adiponectin exert an insulin-sensitizing effect. Leptin and adiponectin have each been shown to increase fatty acid (FA) oxidation and decrease triglyceride storage in muscle, which may explain, in part, the insulin-sensitizing effect of these cytokines. Recent evidence strongly implicates an increased localization of the FA transporters to the plasma membrane (PM) as an important factor in the accumulation of intramuscular lipids with high-fat diets and obesity. Perhaps suprisingly, relatively little attention has been paid to the ability of insulin-sensitizing compounds, such as leptin and adiponectin, to decrease the abundance of FA transporters in the PM, thereby decreasing lipid accumulation. In the case of both adipokines, there is also evidence that a resistance to their ability to stimulate FA oxidation in skeletal muscle develops during obesity. One of our recent studies indicates that this development can be very rapid (i.e., within days), and precedes the increase in lipid uptake and accumulation that leads to insulin resistance. It is noteworthy that leptin resistance can be modulated by both diet and training in rodents. Further studies examing the underlying mechanisms of the development of leptin and adiponectin resistance are warranted.

Le muscle squelettique, de par sa masse, a la plus grande capacité de captation du glucose en réponse à l’insuline. Néanmoins, il a été difficile d’établir le lien entre le surplus de gras corporel et le dérèglement de la sensibilité à l’insuline dans le muscle squelettique. Des cytokines issues du tissu adipeux (adipokines) seraient impliquées dans le dérèglement de la sensibilité à l’insuline alors que la leptine et l’adiponectine, d’autres adipokines, auraient un effet sensibilisateur à l’insuline. Études à l’appui, la leptine et l’adiponectine augmentent l’oxydation des acides gras (FA) et la diminution des stocks de triglycérides (TG) dans le muscle, ce qui pourrait expliquer du moins partiellement l’effet sensibilisateur à l’insuline de ces dernières. De solides études récentes indiquent que l’augmentation de la présence des transporteurs de FA dans la membrane plasmique (PM) joue un rôle important dans l’accumulation intramusculaire des lipides en périodes d’apport alimentaire riche en gras et dans le cas de l’obésité. Curieusement, il y a eu peu d’études sur les agents de sensibilisation à l’insuline telles la leptine et l’adiponectine afin de diminuer l’importance des transporteurs de FA dans la PM, ce qui a pour effet de contrer l’accumulation de lipides. Au sujet des deux adipokines, des études indiquent que la résistance à leur capacité de stimuler l’oxydation des FA dans le muscle se développe en présence d’obésité. D’après une de nos récentes études, cette résistance pourrait se développer rapidement, soit en quelques jours et se présente avant l’augmentation de la captation de lipides et leur accumulation conduisant à l’insulinorésistance. Il est important de prendre note que la résistance à la leptine peut être modulée chez les rongeurs par les deux facteurs que sont la diète et l’entraînement. Il faut d’autres études pour analyser les mécanismes à la base du développement de la résistance à la leptine et à l’adiponectine.