Джесика Нилсон
1 Катедра по медицински бионауки, физиологична химия, Университет Умео, SE-901 87 Умео, Швеция
2 Катедра по обществено здраве и клинична медицина, медицина, Университет Умео, Умео, Швеция
Madelene Ericsson
1 Катедра по медицински биологии, физиологична химия, Университет Умео, SE-901 87 Умео, Швеция
Масуме Мотамеди Джойбари
1 Катедра по медицински биологии, физиологична химия, Университет Умео, SE-901 87 Умео, Швеция
Фредрик Андерсън
1 Катедра по медицински бионауки, физиологична химия, Университет Умео, SE-901 87 Умео, Швеция
Лейф Карлсон
3 Център за молекулярна медицина в Умео, Университет в Умео, Умео, Швеция
Стефан К. Нилсон
1 Катедра по медицински биологии, физиологична химия, Университет Умео, SE-901 87 Умео, Швеция
Анна Сьодин
4 Департамент по храни и хранене, Университет Умео, Умео, Швеция
Джонас Бурен
2 Катедра по обществено здраве и клинична медицина, медицина, Университет Умео, Умео, Швеция
4 Департамент по храни и хранене, Университет Умео, Умео, Швеция
Свързани данни
Всички данни, генерирани или анализирани по време на това проучване, са включени в тази публикувана статия.
Резюме
Заден план
Излишните телесни мазнини са основен здравословен проблем и рисков фактор за развитието на множество хронични заболявания. Диетите с ниско съдържание на въглехидрати като диетата на Аткинс са популярни за бърза загуба на тегло, но дългосрочните последици остават обект на дебат. Скандинавската нисковъглехидратна диета с високо съдържание на мазнини (LCHF), която е популярна в скандинавските страни от около десетилетие, има много ниско съдържание на въглехидрати (
5 E%), но е богата на мазнини и включва висок дял на наситени мастни киселини. Тук изследвахме метаболитните и физиологични последици от диета със състав на макроелементи, подобна на скандинавската LCHF диета и нейните ефекти върху органите, тъканите и метаболизма на стабилни при тегло мишки.
Методи
Женски мишки C57BL/6J са хранени с изоенергия по двойки в продължение на 4 седмици със стандартна чау или LCHF диета. Измерихме телесния състав, използвайки ехо ЯМР и аеробния капацитет преди и след 2 и 4 седмици на диета. Сърдечната функция се оценява чрез ехокардиография преди и след 4 седмици на диета. Скоростта на метаболизма се измерва чрез непряка калориметрия четвъртата седмица от диетата. Мишките се умъртвяват след 4 седмици и се анализира теглото на органите, нивата на триглицеридите и кръвната химия и се измерва експресията на ключови кетогенни, метаболитни, хормонални и възпалителни гени в депата на сърцето, черния дроб и мастната тъкан на мишките с помощта на PCR в реално време.
Резултати
Увеличаването на телесното тегло на мишки, хранени с диета LCHF, е подобно на това при контролите. Въпреки това, докато контролните мишки поддържат телесния си състав през цялото проучване, LCHF мишките натрупват мастна маса за сметка на чиста маса след 2 седмици. Диетата LCHF повишава сърдечното съдържание на триглицериди, нарушава сърдечната функция и намалява аеробния капацитет. Той също така индуцира изразени промени в генната експресия и метаболизма на субстрата, което показва уникално метаболитно състояние.
Заключения
Двойно хранени мишки, ядящи LCHF, увеличиха процента си на телесни мазнини за сметка на чистата маса вече след 2 седмици и след 4 седмици функцията на сърцето се влоши. Тези констатации подчертават спешната необходимост от изследване на ефектите от диетата LCHF върху здравните параметри при хората.
Заден план
Разпространението на затлъстяването се е увеличило през последните няколко десетилетия, както и метаболитните синдроми и сърдечните здравословни проблеми, свързани със затлъстяването [1]. Това най-вероятно се дължи както на поведенческите, така и на факторите на околната среда, като например промени в хранителните навици и нивата на активност, а не на генетичните фактори. През последните десет години разнообразие от нисковъглехидратни диети с високо съдържание на мазнини станаха по-популярни, като диетата на Аткинс и скандинавската диета с ниско съдържание на въглехидрати и мазнини (LCHF). Това вероятно е така, защото такива диети могат да помогнат на хората да отслабнат бързо. Шведският съвет за оценка на здравните технологии наскоро проведе систематично проучване на знанията за диетичното лечение на затлъстяването [2]. Авторите стигат до извода, че в краткосрочен план, т.е. за период от 6 месеца, предоставянето на съвети за строги или умерено нисковъглехидратни диети е по-ефективно за отслабване, отколкото предоставянето на съвети за диети с ниско съдържание на мазнини.
Настоящото проучване има за цел да изследва метаболитните и физиологични последици от диета, която има състав на макроелементи, подобен на скандинавската LCHF диета [75 енергиен дял (E%) мазнини, 20 E% протеини, 5 E% въглехидрати]. Скандинавската LCHF диета има високо съдържание на мазнини, а мазнините идват предимно от млечни продукти и месо, като и двете имат високи нива на наситени мастни киселини. Тази диета също насърчава приема на средноверижни триглицериди. Понастоящем не е известно дали съществува причинно-следствена връзка между високия прием на мазнини и повишения риск от заболявания като диабет тип 2 и сърдечно-съдови заболявания [2].
Моделът на мишка C57BL/6J се използва широко за диетични проучвания, тъй като те са податливи на индуцирано от диетата затлъстяване и диабет тип 2. Стандартната диета с високо съдържание на мазнини с> 45 E% мазнини води до увеличаване на теглото и метаболитен синдром при мишки C57BL/6J [3]. Забележително е, че диета с изключително високо съдържание на мазнини може да предизвика състояние на диетична кетоза. Параметрите, които предизвикват кетоза при мишки, все още не са добре дефинирани. Няколко проучвания предполагат, че високо съотношение на мазнини към въглехидрати, обикновено> 80 E% мазнини и 3 H-белязан триолеин (PerkinElmer, САЩ). След това пробите се инкубират при 25 ° С в продължение на 2 часа. Реакциите бяха спрени с изо-пропанол: хептан: 1 М H2SO4: Millipore вода (40: 48: 3: 1). Пробите се центрофугират и се прехвърлят в алкален етанол и се почистват с хептан. Сцинтилационна течност (Optiphase, PerkinElmer Inc., МА, САЩ) се добавя към пробите в алкален етанол и се използва течен сцинтилационен брояч (PerkinElmer, Waltham, MA, Wallac, Win Spectral).
Екстракция на РНК и количествена PCR в реално време
Обща РНК се извлича от миокарда на лявата камера, черния дроб, подкожната и перигонадната бяла мастна тъкан, както е описано от Alvehus et al. [12]. Пробите се пускат в три екземпляра, като се използват анализи за генна експресия на TaqMan (Applied Biosystems) или се използват праймери и сонди, проектирани за Angptl4 и Lpl [13] и αSMA [14]. Относителните нива на експресия на иРНК бяха изчислени, използвайки метода 2 -ΔΔCt. За нормализиране на стойностите на Ct са използвани референтна проба и ендогенен контролен ген. Експресията на 4 ендогенни контролни гена, Gapdh, Rpl32, Polr2a и Ppia, беше оценена в цялата кохорта на изследването, за да се определи тяхната стабилност с помощта на алгоритъма Normfinder [15]. Ppia беше най-стабилният ендогенен контрол за миокарда на лявата камера и подкожната бяла мастна тъкан; Rpl32 е най-стабилен за перигонадната мастна тъкан; и за черния дроб се използва геометрична средна стойност на Ppia и Rpl32.
Екстракция на липиди и съдържание на триглицериди в тъканите
Липидите се екстрахират съгласно метода на Willecke et al. с незначителни модификации [16]. Сърдечната и чернодробната тъкан се хомогенизират в PBS (приблизително 50 mg тъкан в 1 ml PBS), като се използват мъниста от неръждаема стомана за 5 минути при 4 ° С в хомогенизатор за биене на зърна. Хомогенатът се завихря с 2 ml хлороформ: метанол (2: 1) и се центрофугира за 10 минути при 4 ° С при 830 × g. Долната органична фаза се събира в нова епруветка и се суши за
72 ч. След това изсушените липиди се разтварят в 500 μl 1% Triton-X 100 в хлороформ и след това се сушат една нощ. Накрая изсушените липиди се разтварят в 100 μl вода Millipore. Съдържанието на триглицериди в сърцето и черния дроб се измерва в два екземпляра, използвайки метода на триглицеридите GPO-PAP (Roche Diagnostics, IN, USA).
Чернодробна хистология
Секции (4 μm) от фиксирана във формалин парафин, вградена чернодробна тъкан, бяха оцветени с хематоксилин-еозин и с оцветяване на Gordon and Sweet’s, за да се визуализират ретикуларните влакна и да се разкрие морфологията на черния дроб. Разрезите бяха анализирани чрез светлинна микроскопия и бяха събрани изображения (NIS-Elements AR 3.22, Nikon Instruments Europe B.V).
Статистика
Калоричен прием, телесно тегло и телесен състав на 14 женски мишки C57BL/6J, хранени или с редовно хранене с чау (Control), или с диета с ниско съдържание на въглехидрати и високо съдържание на мазнини (LCHF). Мишките, хранени с диета LCHF, поддържаха телесното си тегло до края на проучването, но увеличаваха мастната си маса. а Дневен и общ калориен прием. През последната седмица мишките, хранени с диета LCHF, консумират значително по-малко общо калории, отколкото мишките, хранени с контролната диета. SD ††† p ‡ p 1). Мишките, хранени с диета LCHF, имат по-ниско тегло на черния дроб и белите дробове в сравнение с контролните мишки (Таблица 2), докато теглото на далака и бъбреците са сходни в двете групи. Имаше тенденция сърцето да бъде по-леко при мишки, хранени с LCHF диета, но това не достигна значение поради един силен отстъпник в групата на LCHF. Дължината на пищяла беше по-малка в групата на LCHF (p 2).
маса 1
Ефектите на диета с ниско съдържание на въглехидрати с високо съдържание на мазнини (LCHF) върху плазмените параметри при женски мишки C57BL/6J
| Глюкоза на гладно, mmol/l | 7,76 ± 0,48 | 7,73 ± 1,05 |
| Общ TG на гладно, mM | 0,133 ± 0,068 | 0,123 ± 0,042 |
| Инсулин на гладно, ng/ml | 0,504 ± 0,039 | 0,477 ± 0,050 |
| HOMA-IR | 4,30 ± 0,24 | 4,10 ± 1,02 |
| NEFA на гладно, mmol/l | 162 ± 56 | 138 ± 44 |
| β-хидроксибутират, mmol/l | 0,689 ± 0,239 | 1,023 ± 0,363 |
Данните са представени като средно ± SD, n = 7 във всяка група
TG триглицериди, NEFA неестерифицирани мастни киселини
Таблица 2
Тегло на органа, съотношение на орган към телесно тегло и дължина на пищяла при женски мишки C57BL/6J, хранени с контролна диета или диета с ниско съдържание на въглехидрати с високо съдържание на мазнини (LCHF)
| Тегло на органа, mg | ||
| Сърце | 98,3 ± 4,3 | 93,3 ± 8,0 |
| Черен дроб | 909 ± 119 | 753 ± 21 ** |
| Бял дроб | 135 ± 5 | 126 ± 3 ** |
| Далак | 80,0 ± 4,4 | 79,3 ± 13,1 |
| Бъбреци | 137 ± 14 | 131 ± 12 |
| Съотношение орган/BW, mg/g | ||
| Сърце | 4,3 ± 0,3 | 4,2 ± 0,2 |
| Черен дроб | 39,9 ± 4,3 | 33,9 ± 1,6 ** |
| Бял дроб | 5,9 ± 0,2 | 5,7 ± 0,2 ** |
| Пищяла, мм | 17,6 ± 0,2 | 17,3 ± 0,1 ** |
Данните са представени като средно ± SD, n = 7 във всяка група. BW телесно тегло. ** p 2a и andb). б). Контрактилността, измерена като фракционно съкращаване, също е била нарушена в групата на LCHF спрямо контролната група (p 2f). И накрая, максималният аеробен капацитет е по-нисък в групата на LCHF в края на проучването в сравнение с контролната група (капацитет за усвояване на кислород 41,05 ± 1,84 срещу 38,58 ± 2,13 ml/kg 0,75/min, p ††† p 2c и и d). д ). Анализът на генната експресия се фокусира върху гени, участващи в усвояването на мастна киселина и глюкоза (фиг. 2д). Генът на предсърдния натриуретичен пептид Nppa се експресира при значително по-ниски нива в LCHF групата, отколкото в контролната група (р 2е). Експресията на мускула на безименния пръст 1, Murf1, е по-висока в групата LCHF в сравнение с контролната група (p 2+ -ATPase, Atp2a2, е сходна и в двете групи.
Мастна тъкан
LPL активността както в подкожната, така и в перигонадната бяла мастна тъкан е по-ниска при LCHF мишки, отколкото при контролни мишки (рЗа). Анализът на генната експресия показва сходни нива на експресия на гени, кодиращи възпалителни маркери, хормони и други протеини, участващи в липидния метаболизъм в подкожната бяла мастна тъкан и в двете групи (фиг. 3б). В перигонадната бяла мастна тъкан, LCHF мишките показват по-висока експресия на Lep гена, който кодира хормона лептин, в сравнение с контролните мишки (p 3c); LCHF мишките също показаха по-висока експресия на гена за специфичния за макрофаги маркер Emr1 (р 4а). За разлика от това, оцветяването на ретикулин и хематоксилин-еозин на участъци от черния дроб не разкрива значителни разлики в морфологията на черния дроб между мишки, хранени с контролна диета, в сравнение с тези, хранени с диета LCHF. Въпреки това, една мишка, хранена с диета LCHF, показва ясни признаци на повишено отлагане на мазнини в хепатоцитите. Освен това анализът на експресията на α SMA, който показва активиране на звездни клетки и следователно ранните признаци на чернодробна фиброза, не се различава при двете групи мишки, което предполага, че при тези условия увеличеният прием на мазнини не е причинил чернодробна фиброза (Фиг. . 4b-f).
а Съдържание на триглицериди на грам влажна чернодробна тъкан. б Относителната генна експресия в черния дроб се нормализира до тази при контролните мишки. c, d Представителни чернодробни секции от женски мишки C57BL/6J, хранени с диета с ниско съдържание на въглехидрати с високо съдържание на мазнини (LCHF) или с обикновена храна за хранене (Control), оцветена с хематоксилин-еозин. д, е Представителни чернодробни участъци, оцветени с ретикулин, за да визуализират ретикуларните влакна. ° С, д Контролна група. д, е LCHF група. Данните са представени като средно ± SD с n = 7 във всяка група. *** р 1), няма разлика в двете групи в експресията на гена на 3-хидрокси-3-метилглутарил КоА синтаза 2, Hmgcs2, който кодира митохондриалния ензим, ограничаващ скоростта, който катализира първата стъпка в β- синтез на хидроксибутират (фиг. 4б). Въпреки че групата LCHF не показва значително изразена кетоза, индиректната калориметрия показва намален RER както в тъмната, така и в светлата фаза (p 5a), като RER се определя като отношение на количеството консумиран кислород към количеството произведен въглероден диоксид. В допълнение, енергийните разходи (kcal/h) са по-ниски в групата LCHF по време на неактивната (лека) фаза (p 5b).
Съотношението на дихателния обмен (RER) и енергийните разходи (kcal/h) при женски мишки C57BL/6J, хранени или с обикновена чау-чау (Control), или с ниско съдържание на въглехидрати с високо съдържание на мазнини (LCHF). а Мишките, хранени с диета LCHF, показаха по-ниски RER както в активната (тъмна) фаза, така и в неактивната (светла) фаза в сравнение с контролните мишки. б Енергийните разходи са по-ниски при мишки, хранени с диета LCHF в неактивна (лека) фаза, в сравнение с контролните мишки. Не се забелязва разлика в активната (тъмна) фаза между диетичните групи. Данните са представени като средно ± SD с n = 4 във всяка група. ** p Finucane MM, et al. Национални, регионални и глобални тенденции в индекса на телесна маса от 1980 г .: систематичен анализ на изследванията на здравните изследвания и епидемиологични проучвания с 960 държави-години и 9 · 1 милиона участници. Лансет. 2011; 377 (9765): 557–67. doi: 10.1016/S0140-6736 (10) 62037-5. [PMC безплатна статия] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
- Безплатна пълноценна диета с животни с висок дял на профили за промяна на ориза и потенциална функция
- 10 начина да останете стройни след приключване на вашата диета - Стивън Кемп
- Предимства на диета с ниско съдържание на въглехидрати и високо съдържание на мазнини
- Диетата с високо съдържание на мазнини може да увеличи податливостта към хранително отравяне Микробиологично общество
- Високо протеинова диета Най-добрият начин да останете стройни спортисти