Metformin reduces macrophage HIF1α-dependent proinflammatory signaling to restore brown adipocyte function in vitro
Nuria Pescador,
Vera Francisco,
Patricia Vázquez,
Eva María Esquinas,
Cristina González-Páramos,
M. Pilar Valdecantos,
Irma García-Martínez,
Andrés A. Urrutia,
Laura Ruiz,
Carmen Escalona-Garrido,
Marc Foretz,
Benoit Viollet,
Miguel Ángel Fernández-Moreno,
Alfonso L. Calle-Pascual,
María Jesús Obregón,
Julián Aragonés,
Ángela M. Valverde
Affiliations
Nuria Pescador
Instituto de Investigaciones Biomédicas Alberto Sols (CSIC-UAM), Madrid, Spain; Centro de Investigación Biomédica en Red de Diabetes y Enfermedades Metabólicas Asociadas (CIBERdem), Instituto de Salud Carlos III, Madrid, Spain; Corresponding author. Instituto de Investigaciones Biomédicas Alberto Sols (CSIC-UAM), Madrid, Spain.
Vera Francisco
Instituto de Investigaciones Biomédicas Alberto Sols (CSIC-UAM), Madrid, Spain
Patricia Vázquez
Instituto de Investigaciones Biomédicas Alberto Sols (CSIC-UAM), Madrid, Spain; Centro de Investigación Biomédica en Red de Diabetes y Enfermedades Metabólicas Asociadas (CIBERdem), Instituto de Salud Carlos III, Madrid, Spain
Eva María Esquinas
Instituto de Investigaciones Biomédicas Alberto Sols (CSIC-UAM), Madrid, Spain
Cristina González-Páramos
Instituto de Investigaciones Biomédicas Alberto Sols (CSIC-UAM), Madrid, Spain; Departamento de Bioquímica. Facultad de Medicina. Universidad Autónoma de Madrid, Spain and Instituto de Investigación Sanitaria Hospital 12 de Octubre (imas12), Madrid, Spain; Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Raras (CIBERer), Instituto de Salud Carlos III, Madrid, Spain
M. Pilar Valdecantos
Instituto de Investigaciones Biomédicas Alberto Sols (CSIC-UAM), Madrid, Spain; Centro de Investigación Biomédica en Red de Diabetes y Enfermedades Metabólicas Asociadas (CIBERdem), Instituto de Salud Carlos III, Madrid, Spain
Irma García-Martínez
Instituto de Investigaciones Biomédicas Alberto Sols (CSIC-UAM), Madrid, Spain; Centro de Investigación Biomédica en Red de Diabetes y Enfermedades Metabólicas Asociadas (CIBERdem), Instituto de Salud Carlos III, Madrid, Spain
Andrés A. Urrutia
Research Unit, Hospital de La Princesa, Instituto Investigación Sanitaria Princesa, Universidad Autónoma de Madrid, Spain
Laura Ruiz
Instituto de Investigaciones Biomédicas Alberto Sols (CSIC-UAM), Madrid, Spain; Centro de Investigación Biomédica en Red de Diabetes y Enfermedades Metabólicas Asociadas (CIBERdem), Instituto de Salud Carlos III, Madrid, Spain
Carmen Escalona-Garrido
Instituto de Investigaciones Biomédicas Alberto Sols (CSIC-UAM), Madrid, Spain; Centro de Investigación Biomédica en Red de Diabetes y Enfermedades Metabólicas Asociadas (CIBERdem), Instituto de Salud Carlos III, Madrid, Spain
Marc Foretz
Université de Paris, Institut Cochin, INSERM, CNRS, F-75014, Paris, France
Benoit Viollet
Université de Paris, Institut Cochin, INSERM, CNRS, F-75014, Paris, France
Miguel Ángel Fernández-Moreno
Instituto de Investigaciones Biomédicas Alberto Sols (CSIC-UAM), Madrid, Spain; Departamento de Bioquímica. Facultad de Medicina. Universidad Autónoma de Madrid, Spain and Instituto de Investigación Sanitaria Hospital 12 de Octubre (imas12), Madrid, Spain; Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Raras (CIBERer), Instituto de Salud Carlos III, Madrid, Spain
Alfonso L. Calle-Pascual
Centro de Investigación Biomédica en Red de Diabetes y Enfermedades Metabólicas Asociadas (CIBERdem), Instituto de Salud Carlos III, Madrid, Spain; Departamento de Endocrinología y Nutrición, Hospital Clínico San Carlos, Instituto de Investigación Sanitaria Del Hospital Clínico San Carlos (IdISSC), Madrid, Spain; Facultad de Medicina, Universidad Complutense de Madrid, Madrid, Spain
María Jesús Obregón
Instituto de Investigaciones Biomédicas Alberto Sols (CSIC-UAM), Madrid, Spain
Julián Aragonés
Research Unit, Hospital de La Princesa, Instituto Investigación Sanitaria Princesa, Universidad Autónoma de Madrid, Spain; Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Cardiovasculares (CIBERcv), Instituto de Salud Carlos III, Madrid, Spain
Ángela M. Valverde
Instituto de Investigaciones Biomédicas Alberto Sols (CSIC-UAM), Madrid, Spain; Centro de Investigación Biomédica en Red de Diabetes y Enfermedades Metabólicas Asociadas (CIBERdem), Instituto de Salud Carlos III, Madrid, Spain; Corresponding author. Instituto de Investigaciones Biomédicas Alberto Sols (CSIC-UAM), Madrid, Spain.
Therapeutic potential of metformin in obese/diabetic patients has been associated to its ability to combat insulin resistance. However, it remains largely unknown the signaling pathways involved and whether some cell types are particularly relevant for its beneficial effects. M1-activation of macrophages by bacterial lipopolysaccharide (LPS) promotes a paracrine activation of hypoxia-inducible factor-1α (HIF1α) in brown adipocytes which reduces insulin signaling and glucose uptake, as well as β-adrenergic sensitivity. Addition of metformin to M1-polarized macrophages blunted these signs of brown adipocyte dysfunction. At the molecular level, metformin inhibits an inflammatory program executed by HIF1α in macrophages by inducing its degradation through the inhibition of mitochondrial complex I activity, thereby reducing oxygen consumption in a reactive oxygen species (ROS)-independent manner. In obese mice, metformin reduced inflammatory features in brown adipose tissue (BAT) such as macrophage infiltration, proinflammatory signaling and gene expression, and restored the response to cold exposure. In conclusion, the impact of metformin on macrophages by suppressing a HIF1α-dependent proinflammatory program is likely responsible for a secondary beneficial effect on insulin-mediated glucose uptake and β-adrenergic responses in brown adipocytes.