Интегративна физиология

Редактиран от
Елизабет Ламбърт

Технически университет Суинбърн, Австралия

Прегледан от
Томас Дж. Хоук

Университет Макмастър, Канада

Адолфо Андраде-Цето

Национален автономен университет в Мексико, Мексико

Алина Малоян

Университет за здраве и наука в Орегон, САЩ

Принадлежностите на редактора и рецензенти са най-новите, предоставени в техните профили за проучване на Loop и може да не отразяват тяхното положение по време на прегледа.

съдържание

  • Изтеглете статия
    • Изтеглете PDF
    • ReadCube
    • EPUB
    • XML (NLM)
    • Допълнителни
      Материал
  • Цитат за износ
    • EndNote
    • Референтен мениджър
    • Прост ТЕКСТ файл
    • BibTex
СПОДЕЛИ НА

Преглед на СТАТИЯ

  • 1 Катедра по хранене, диететика и хотелиерство, Университет Обърн, Обърн, Алабама, САЩ
  • 2 Лаборатория за диабет и метаболизъм при упражнения, Катедра по физиология, Университет в Средния Запад, Глендейл, Аризона, САЩ

Въведение

През последното десетилетие изследванията разкриха разнообразие от причинители за инсулинова резистентност и основният фокус беше да се разпознаят корелационни проучвания, за да се изяснят по подходящ начин основните молекулни механизми. Въпреки причинно-следствената връзка, повечето от настоящите изследвания смятат, че инсулиновата резистентност в скелетните мускули е неразделна част от общия метаболизъм и изхвърляне на глюкозата (Keller and Attie, 2010). В проучвания, сравняващи нормални глюкозоустойчиви миоцити с инсулинорезистентни миоцити, инсулиноустойчивите миоцити демонстрират нарушени пост-инсулинови рецепторни механизми, недостатъчно съдържание на глюкозен транспортер (GLUT4) и сигнални протеини, както и нарушен метаболизъм на глюкозата (Koves et al., 2007). Няма спор, че инсулиновата резистентност има вредни ефекти върху клетъчната функция, но основният въпрос включва причинно-следствената връзка, а не ефекта на инсулиновата резистентност и най-вероятната причина може да бъде избегната чрез по-здравословен избор на диета, като например намаляване на приема на богати на енергия храни, съдържащи високо съдържание на мазнини и захар (HFS).

МАСА 1. Въздействие на HFS диета при животински модели.

Ефекти от затлъстяването върху скелетната мускулатура

В последните наблюдения се наблюдава нарушена регенерация и намаляване на активността на AMPK в сателитни клетки, изолирани от наранени мускули на DIO мишки (Fu et al., 2016). Тези пътища бяха значително нарушени от инсулиновата резистентност, свързана със затлъстяването, и могат вариращо да инхибират мускулната регенерация. В скелетната мускулатура, инсулиновият растежен фактор-1 (IGF-1) е отговорен за посредничеството на инсулиновия сигнален път (Fuentes et al., 2011). Гликолитичните мускулни влакна тип II, медиирани от свързан с Brg1/Brm фактор (Baf60c) в скелетните мускули претърпяват защитна промяна поради затлъстяване (Meng et al., 2013, 2014; Brown et al., 2015). Регенерацията и поддържането на скелетната мускулатура има тясна връзка със свързаната със затлъстяването чернодробна дисфункция. Саркопенията или дегенеративната загуба на скелетна мускулатура е добре корелирана с неалкохолна мастна чернодробна болест, наблюдавана най-вече при лица с наднормено тегло без инсулинова резистентност (Hong et al., 2014; Milić et al., 2014). Освен това, тъй като лептиновата резистентност често се съобщава при затлъстяване и T2DM (Maffei et al., 1995), енергизира регенерацията на скелетните мускули в ob/ob и db/db миши модели на затлъстяване, също предполага, че липсата на лептин или резистентността може да допринесе до лоша мускулна регенерация и сателитна клетъчна функция (Nguyen et al., 2011).

Хроничното възпаление на скелетните мускули с ниско ниво е друг ключов белег при затлъстяването (Xu, 2013). Проучванията показват, че HFS храненето може да задейства скелетните мускули и черния дроб, за да освободи повишено количество провъзпалителни цитокини (Park et al., 2004), включително IL-6, IL-1-бета и TNF-α. IL-6 е един от основните вредни провъзпалителни цитокини и свръхекспресията на IL-6 може да причини тежка мускулна атрофия (Park et al., 2004). В допълнение, скелетните мускули от затлъстели индивиди съдържат намалено количество митохондриално съдържание, което води до нарушено производство на енергия и загуба на скелетни мускули (Greco et al., 1995; Brandenburg et al., 1999). При пациенти със затлъстяване загубата на скелетни мускули също може да бъде причинена от намалена експресия на AMPK. Този ключов метаболитен регулатор увеличава експресията на GLUT4 и метаболизма на глюкозата, а също така има важна роля в регулирането на миогенина, миогенния фактор 5, MyoD и сдвоения кутиев протеин 7 (Pax7) и които са важни за мускулния растеж (Ridgeway и Skerjanc, 2001; Hernández-Hernández et al., 2017).

В допълнение, състоянието на затлъстяване също изостря ефектите от саркопения, дегенеративна загуба на мускулна маса и функция (Tomlinson et al., 2016). Затлъстяването и саркопенията действат синергично, причинявайки отслабване на мускулната маса и повишаване на натрупването на мазнини. Загубата на мускулна маса, свързана със саркопения, може да настъпи при естествения процес на стареене (Moataz и Hamrick, 2010) или при наличие на затлъстяване или при високочестотно хранене (вторична саркопения), където тежестта на мускулното загуба е увеличена, което води до тежка атрофия и намаляване на мускулната сила. Един от основните механизми, свързани с тази форма на саркопения, е миостатинът (фактор растеж/диференциация 8), който инхибира растежа на скелетните мускули (Moataz and Hamrick, 2010).

Ефекти на HFS върху експресията на скелетните мускулни протеини

ТАБЛИЦА 2. Ефекти на мастни киселини или палмитат върху клетъчни модели.