Tyramine and benzylamine partially but selectively mimic insulin action on adipose differentiation in 3T3-L1 cells

Abstract

Biogenic amines like tyramine, methylamine and the non-naturally occuring amine, benzylamine, have been described to promote adipose conversion of murine 3T3 preadipocytes. To further investigate these novel effects of amines, we studied whether they selectively mimic the long-term adipogenic action of insulin. To this aim, we decided to use the 3T3-L1 cell line since this model needs a complex combination of inducers to trigger the differentiation programme: insulin, isobutyl-methylxanthine (IBMX, an activator of cAMP-signal transduction pathway) and the synthetic glucocorticoid, dexamethasone. A cell culture protocol was designed, by which each component of the differentiation cocktail was replaced with either benzylamine or tyramine, in order to determine whether these amine oxidase substrates could substitute any of the differentiation inducers in 3T3-L1 cells. The incomplete lipid accumulation found in cells grown under IBMX- or dexamethasone-free conditions was not improved by the daily addition of amines to the culture medium. Insulin was the only component of adipose differentiation cocktail of 3T3-L1 that could be replaced, although partially, by tyramine or benzylamine. When used at 0.5 mM, these amines resulted in a significant increase of triacylglycerol accumulated eight days after confluence, when compared to cells kept without insulin. This partial insulin replacement was totally abolished by SSAO-inhibitors, while MAO-blockade did not reduce lipid accumulation. As previously reported for other insulin-sensitive processes, such as stimulation of glucose transport or lipolysis inhibition in mature adipocytes, the stimulation of adipogenesis by tyramine and benzylamine was an SSAO-dependent mechanism that apparently shared common signaling pathways with insulin.

Resumen

Se ha descrito que las aminas naturales, como tiramina o metilamina, y las aminas sintéticas, como benzilamina, estimulan la conversión en adipocitos de las células 3T3. En el presente trabajo, se estudia si esas aminas pueden mimetizar de forma selectiva la acción estimulante de la insulina sobre la adipogénesis. Se han utilizado células 3T3-L1, ya que, para la inducción del programa de diferenciación en adipocitos, requieren una mezcla compleja de insulina, isobutilmetilxantina (IBMX) y dexametasona. De acuerdo con el protocolo de cultivo celular escogido, cada componente de la mezcla de diferenciación se reemplazaba por benzilamina o por tiramina, a fin de determinar si esos sustratos de las amino-oxidasas pueden sustituir alguno de los factores de diferenciación necesarios para la transformación de las celulas 3T3-L1 en adipocitos. La acumulación incompleta de lípidos en células 3T3-L1 cultivadas en ausencia de IBMX o dexametasona no se corrigió por la administración diaria de aminas en el medio de cultivo. La insulina resultó ser el único componente del medio de diferenciación que se podía reemplazar, aunque de manera parcial, por tiramina o benzilamina. En comparación con las células incubadas en ausencia de insulina, dichas aminas, a concentración 0,5 mM, aumentaron significativamente la acumulación de triacilglicéridos 8 días después de alcanzada la confluencia. Este efecto de las aminas, reemplazando parcialmente el de la insulina, se bloqueó totalmente por la adición al medio de cultivo de inhibidores de la SSAO, mientras que la adición de inhibidores de la MAO no redujo el efecto de la acumulación de lípidos. Como ha sido previamente descrito para otras respuestas dependientes de la insulina, los efectos adipogénicos de la tiramina y benzilamina son dependientes de la actividad SSAO y parecen estar relacionados con las vías de señalización de la insulina.