Abstract

Excess weight and obesity relate to multiple comorbidities, lost quality of life and mortality and cause major burden to healthcare and society. Most obesity seems to trace to changes in lifestyle and the food environment in the last few decades. The comorbidities related to obesity are increasingly viewed as a result of low-grade inflammation characterizing the state of excess adiposity. On microscopic level, this associates with the infiltration of immune cells, particularly macrophages, into adipose tissue. Bariatric surgery and weight loss repeal these alterations.

In this thesis, two behaviorally distinct macrophage pools are identified in subcutaneous adipose tissue of subjects with obesity. Of these, only the macrophages associated with pyroptotic adipocyte deaths decreased after laparoscopic Roux-en-Y gastric bypass for obesity. These macrophages were also highly imbued by known pro-inflammatory proteins, NLRP3 inflammasome and Caspase-1. The surgery associated with a shift of adipocyte size towards smaller populations.

In addition, a novel method was developed for fat cell size and count analysis using free open-source software.

Tiivistelmä

Ylipainoon ja lihavuuteen liittyy lukuisia liitännäissairauksia, alentunut elämänlaatu ja lisääntynyt kuolleisuus sekä kasvanut terveyspalvelujen kulutus. Viime vuosikymmenten lihavuusepidemia selittynee ensisijaisesti länsimaalaistuneella elämäntavalla ja ruokaympäristön muutoksilla. Viime aikoina on herätty ylimääräisen rasvakudoksen aiheuttamaan matala-asteisen tulehduksen ja liitännäissairauksien yhteyksiin. Rasvakudoksessa tulehdus ilmenee erityisesti paikallisena syöjäsolujen eli makrofagien kertymisenä. Lihavuuskirurgia ja painonpudotus vähentävät sekä rasvakudoksen että elimistön yleistä tulehdustilaa.

Tässä väitöskirjassa tunnistettiin kaksi eri tavoin mahalaukun ohitusleikkaukseen reagoivaa makrofagiryhmää. Osoitamme, että ainoastaan rasvasolujen tulehdukselliseen hajoamiseen ja kuolemaan liittyvät makrofagit vähentyvät leikkauksen jälkeen muun makrofagimäärän pysyessä muuttumattomana. Erityisesti rasvasolujen hajoamiseen liittyvien makrofagien osoitettiin myös ilmentävän runsaasti tulehduksellisia NLRP3- ja Caspase-1-proteiineja. Leikkauksen jälkeen rasvasolujen keskimääräinen koko pieneni.

Kolmantena osatyönä esitetään uusi, ilmaista avoimen lähdekoodin ohjelmistoa käyttävä menetelmä rasvasolujen koon ja määrän mittaamiseen.

Osajulkaisut / Original papers

Osajulkaisut eivät sisälly väitöskirjan elektroniseen versioon. / Original papers are not included in the electronic version of the dissertation.

1. Palomäki, V. A., Lehenkari, P., Meriläinen, S., Karttunen, T. J., & Koivukangas, V. (2023). Dynamics of adipose tissue macrophage populations after gastric bypass surgery. Obesity, 31(1), 184–191. https://doi.org/10.1002/oby.23602

   Rinnakkaistallennettu versio / Self-archived version

2. Palomäki, V. A., Väyrynen, J. P., Koivukangas, V., Meriläinen, S., Karttunen, T. J., & Lehenkari, P. (2023). In human obesity adipose tissue NLRP3 is mainly found in macrophages. Manuscript in preparation.

3. Palomäki, V. A., Koivukangas, V., Meriläinen, S., Lehenkari, P., & Karttunen, T. J. (2022). A straightforward method for adipocyte size and count analysis using open-source software QuPath. Adipocyte, 11(1), 99–107. https://doi.org/10.1080/21623945.2022.2027610

   Rinnakkaistallennettu versio / Self-archived version