Отдел по патология и молекулярна медицина, Университет Макмастър, Хамилтън, Онтарио, Канада, Център за изследване на мускулното здраве, Университет Йорк, Торонто, Онтарио, Канада

мускулно-специфични

Отдел по патология и молекулярна медицина, Университет Макмастър, Хамилтън, Онтарио, Канада, Център за изследване на здравето на мускулите, Университет Йорк, Торонто, Онтарио, Канада

Партньорско училище по кинезиология и здравни науки, Университет Йорк, Торонто, Онтарио, Канада

Партньорско училище по кинезиология и здравни науки, Университет Йорк, Торонто, Онтарио, Канада

Отдел по патология и молекулярна медицина, Университет Макмастър, Хамилтън, Онтарио, Канада, Център за изследване на здравето на мускулите, Университет Йорк, Торонто, Онтарио, Канада

Център за изследване на здравето на мускулите, Университет Йорк, Торонто, Онтарио, Канада, Училище по кинезиология и здравни науки, Университет Йорк, Торонто, Онтарио, Канада

Отдел по патология и молекулярна медицина, Университет Макмастър, Хамилтън, Онтарио, Канада, Център за изследване на здравето на мускулите, Университет Йорк, Торонто, Онтарио, Канада

  • Карин Е. Shortreed,
  • Матю П. Краузе,
  • Джулиана Х. Хуанг,
  • Дили Данани,
  • Жасмин Моради,
  • Роландо Б. Седия,
  • Томас Дж. Хоук

Фигури

Резюме

Заден план

Ефектите от затлъстяването, предизвикано от диетата, върху функцията на скелетните мускули са до голяма степен неизвестни, особено що се отнася до промени в окислителния метаболизъм и морфология.

Основни констатации

В сравнение с контролните хранени мишки, мишките, хранени с високомаслена диета (HFD; 60% kcal: мазнини) в продължение на 8 седмици показват повишена телесна маса и инсулинова резистентност без явна хипергликемия на гладно (т.е. преди диабет). Хистологичният анализ разкрива по-голям оксидативен потенциал в мускулите на HFD gastrocnemius/plantaris (повишено IIA, намалено процентно съдържание на влакнест тип IIB) и солеус (увеличени площи на напречно сечение I, IIA), но няма промяна в процентите на влакнестия тип в предните тибиални мускули в сравнение към контролите. Вътремиоклетъчните липидни нива са значително увеличени спрямо контрола при HFD gastrocnemius/plantaris, но са подобни на контролните стойности в HFD soleus. Използвайки нов подход с единични мускулни влакна, уврежданията на пълния палмитат и окисляването на глюкозата (съответно 72,8 ± 6,6% и 61,8 ± 9,1% от контрола; p Фигура 1. Осем седмици диета с високо съдържание на мазнини (HFD) предизвиква преддиабет.

(А) Намаляването на телесната маса се оценява преди началото на експерименталната диета и след 4 и 8 седмици (N = 19 CON, 20 HFD). (B) Епидидимална мастна маса след 8 седмици диетична интервенция (N = 19 CON, N = 20 HFD). (C) Тест за интраперитонеален глюкозен толеранс (IPGTT), извършен след гладуване през нощта (16 часа) 1 седмица преди прибиране на реколтата (N = 19 CON, N = 18 HFD). (D) Плазмените нива на инсулин се оценяват 4 седмици след диетична интервенция (8 часа бързо, N = 10) и при IPGTT 45-минутна точка (16 часа бързо, N = 4). Значимостта е представена от * спрямо CON в една и съща времева точка (A – D), a или b спрямо 0 седмици в диетичната група и c срещу 4 седмици в диетичната група, p Фигура 2. Морфометричните промени са специфични за мускулите.

Както се очаква, нивата на IMCL за различните видове влакна са различни; с оксидативни типове влакна, показващи по-високи абсолютни нива на IMCL от типовете гликолитични влакна. Мускулите на HFD gastrocnemius/plantaris показват значително увеличение на нивата на IMCL в сравнение с контролните мускули (Фигура 2D среден панел). Всички видове влакна в рамките на HFD gastrocnemius/plantaris показват подобен процент увеличение (∼50–60%) в нивата на IMCL над измерените в съответния тип контролни влакна. Интересното е, че нивата на IMCL спрямо площта на напречното сечение на мускулите на солеуса не се различават между контрола и HFD, независимо от типа влакна (Фигура 2D десен панел). Наблюдаваното увеличаване на площта на напречното сечение на мускула на HFD на солеуса може да е позволило разпръскване на IMCL, така че плътността на IMCL да е непроменена между диетичните групи.

Пълните скорости на окисление на палмитат и глюкоза са нарушени в скелетните мускули на HFD

Пълното окисляване на глюкозата и мазнините (до CO2) бяха оценени с помощта на нов, непокътнат протокол с единични мускулни влакна, както и добре установената подготовка на цели скелетни мускули [9], [10]. Целият мускулен препарат беше използван за потвърждаване на резултатите от окислението на палмитат в единични влакна и чрез оценка на окислението на глюкозата и синтеза на гликоген можем допълнително да демонстрираме инсулинова резистентност в непокътнатия скелетен мускул на HFD мишки. Скоростите на окисление на палмитат в непокътнати влакна от extensor digitorum longus (EDL) и peroneus longus мускули на HFD са приблизително 65% от измерените в контролните мускулни влакна (Фигура 3А). Използвайки тази техника с единични влакна, ние също демонстрирахме, че степента на окисление на базалната глюкоза е значително намалена в единични влакна от HFD мускул в сравнение с единични влакна от контролни хранени мишки (Фигура 3В).