+44 7480022449

механизми

Индексирани статии от PMC/PubMed
Полезни връзки
Споделете тази страница
25+ милиона посетители на уебсайта
Вестник Флаер

Изследователска статия - (2020) том 10, брой 3

Резюме

Цел: Целта на изследването беше да се изследва динамиката на параметрите на въглехидратния и липидния метаболизъм, маркери за асоциирано възпаление в модела на индуциран метаболитен синдром (MetS) и да се оцени ефективността на лечението му с използване на грозде-получен стилбенов концентрат (GDSC) ).

Методи: Изследването е проведено върху 40 бели мъжки плъхове Wistar от категорията SPF на възраст 12 седмици. MetS беше индуциран с помощта на фруктозен модел (хранене на плъхове с диета с 60% съдържание на фруктоза в продължение на 24 седмици). Плъхове с индуциран MetS бяха третирани с GDSC, който беше получен чрез водно-алкохолна екстракция на Vitis vinifera (Ressfood LLC, Русия).

Резултати: Индукцията на експерименталния MetS беше придружена от развитие на коремно затлъстяване, хипергликемия, повишени нива на липидите, кардиомиопатия и увреждане на кръвоносните съдове. Експресията на глюкозен транспортер тип 4 (GLUT4) и активиран с пероксизомен пролифератор рецептор-y (PPAR-y) има по-изразителна и ранна динамика от биохимичните промени.

Заключение: Развитието на придружаващите възпалителни реакции се потвърждава от повишената експресия на TLR4 и С-реактивен протеин в сравнение с контролните нива. Лечението на експериментален MetS с GDSC предотвратява свързаните възпалителни реакции и предпазва сърцето и кръвоносните съдове от увреждане.

Ключови думи

Метаболитен синдром; Молекулярни маркери; Асоциирано възпаление; Концентрат от стипенбе от грозде

Въведение

Метаболитният синдром (MetS) е група от най-опасните рискови фактори за инфаркт: диабет и повишена плазмена глюкоза на гладно, коремно затлъстяване, висок холестерол и високо кръвно налягане (The IDF Consensus Worldwide Definition of the Metabolic Syndrome, 2006). Понастоящем MetS е една от най-разпространените форми на патология в целия свят. Мащабът на този проблем придоби особено тревожен характер в индустриализираните страни, тъй като значителна част от населението на тези страни е изложено на редица рискови фактори на MetS: заседнал начин на живот, висококалорична и лесно смилаема диета, хронична стрес и др. Например в САЩ близо 35% от възрастните и 50% от тези над 60-годишна възраст имат MetS [1]. Провъзпалителен, тромбогенен и атерогенен потенциал на MetS увеличава риска от животозастрашаващи заболявания като захарен диабет тип 2, тежка сърдечно-съдова патология (инфаркт на миокарда, исхемичен инсулт) и онкологични заболявания [2,3]. Според нови данни MetS е мултифакторна патология, която се развива в резултат на полиморфизма и дисбалансираната експресия на гените, които регулират въглехидратния и липидния метаболизъм и имунологичната реактивност [4].

Резултатите от последните изследвания разкриват няколко патогенетични връзки между метаболитните нарушения, свързани със затлъстяването, и развитието на нискостепенни възпалителни реакции. Един от тях се причинява от секрецията на провъзпалителни адипокини от адипоцити, претоварени с триглицериди. Той причинява активиране на имунните клетки с провъзпалителни функции. В допълнение, клетките на бялата мастна тъкан произвеждат противовъзпалителни цитокини като интерлевкин-6 (IL-6), тумор некротизиращ фактор α (TNF-α) и моноцитен хемоаттрактант протеин-1 [11]. Освен това, претоварените с липиди хипертрофични адипоцити могат да причинят асоциирано възпаление в мастната тъкан независимо от възпалението на адипоцитите в резултат на дефекти в транспортирането на глюкозен транспортер тип 4 (GLUT4) към плазмената мембрана [12]. Регулирането на експресията на ген на GLUT4 в много тесни граници (2 до 3 пъти) има значителен ефект върху хомеостазата на глюкозата в цялото тяло, което предполага, че един вид хомеостатичен контрол на нивата на GLUT4 е важна адаптация към екстремни физиологични състояния или хронична адаптация до патологични състояния, като затлъстяване [13].

Резултатите от скорошни изследвания доказват, че връзката между метаболитните нарушения и субклиничния възпалителен отговор е двустранна. Доказано е, че сигнализирането на TLR4 в чревния епител играе ключова роля в регулацията на метаболитния синдром чрез регулиране на микробните и гостоприемните метаболитни пътища [14]. Резултатите от друго изследване показват, че TLR4 може да играе важна роля в началото на стеатозата, след като нейното изчерпване засили окисляването на мастните киселини в черния дроб на мишки, предотвратявайки натрупването на триглицериди [15].

Патогенезата на MetS има сложен и многоединен характер със сложни взаимоотношения между различни патогенетични механизми. Съответно, ефективният подход на лечение трябва да има многопосочни терапевтични ефекти. Понастоящем употребата на лекарства на основата на растителни екстракти, съдържащи ресвератрол, проантоцианидини, стилбене или флавоноиди, се счита за една от обещаващите области на патогенетичната терапия за MetS [16,17]. Полученият от грозде стилбенов концентрат (GDSC) е полифенолно вещество, пълно със стилбени, особено транс-ресвератрол и ε-виниферин. Редица проучвания разкриват противовъзпалителния, антидиабетния, понижаващия липидите, антиоксидантния и антипролиферативния ефект на трансресвертарола [18-20]. Един от механизмите на действие на трансресвератрола е инхибирането на патологичното активиране на вътреклетъчната сигнална каскада TLR 4/ядрен фактор κB (NF-kB)/Преобразуватели на сигнали и активатори на транскрипция (STAT) и намаляване на клетъчната апоптоза чрез механизма свързано със сигналния път на TLR4/фактор на миелоидна диференциация 88 (MγD88)/NF-κB [21].

Установен е и антидиабетният ефект на полифенолите и способността им да повишават експресията на GLUT4 и PPAR-γ, което води до възстановяване на инсулиновата чувствителност и подобрени метаболитни параметри [22].

Метаанализът, обобщен на 16 контролирани проучвания, беше извършен, за да се определи връзката между приема на ресвератрол с метаболитни параметри в MetS. Също така комбинирането на резултатите от проучванията показва значителен ефект на ресвератрола върху намаляващото тегло, триглицеридите (TG), систолното кръвно налягане и може да подобри нивото на липидите [23].

Целта на нашето изследване беше да изследва динамиката на параметрите на въглехидратния и липидния метаболизъм, маркерите за асоциирано възпаление в индуциран MetS модел и да оцени ефективността на неговото лечение с помощта на GDSC. Тестово ястие, което съдържа ориз, месо, кисело мляко, подправки и др.

Методи

Животински модел и експериментален дизайн

Експериментите са проведени върху 40 бели мъжки плъхове Wistar от категория SPF (280-290 g, на възраст 12 седмици) (Лабораторна детска градина Пушкино, Русия). Протоколът за използване на животните е прегледан и одобрен от Комитета по етика на V.I. Кримски федерален университет Вернадски (протокол № 1, 17 януари 2018 г.) и следва съответните насоки на Директивата на Съвета на Европейските общности от 24 ноември 1986 г. (86/609/ECC). Плъховете са настанени в клетки, всяка от които съдържа по пет животни, в контролирана температура (20 ± 2 ° C) с относителна влажност 60 ± 5% и регулиран светлинен цикъл (12 часа светлина/тъмнина) със свободен достъп до храна и вода . След 10 дни аклиматизация върху лабораторна чау, плъховете бяха разпределени на случаен принцип в четири групи (n = 10 на група): контролната група на здрави животни с контролна диета (Lab Rodent Diet 5001, 0,30% kcal от фруктоза), плъхове с експериментално индуциран MetS (високофруктозна диета за 24 седмици), плъхове с индуциран MetS, третирани с GDSC (от 14-та до 24-та седмица) и плъхове с индуцирана MS, лекувани с GDSC (от 19-та до 24-та седмица).

Диета

Метаболитният синдром е индуциран с помощта на фруктозен модел, базиран на хранене на плъхове с диета с 60% съдържание на фруктоза (Oriental Yeast Co., Ltd, Tokyo), което е много по-високо от стандартните плъхове, хранени с твърда фуража (FFR) ) (Research Diets, САЩ) [24,25]. И двете диети съдържаха достатъчно витамини и минерали, за да поддържат здравето на гризачите. С изключение на двуседмичните пости през нощта, животните имаха свободен достъп до храна и винаги имаха свободен достъп до вода. Физиологичното състояние на плъховете се наблюдава всеки ден. Телесното тегло и приема на храна се записват на всеки две седмици.

Експериментален концентрат от грозде, получен от стилбен

Вземане и анализ на проби

Веднъж на всеки 2 седмици животните са били подлагани на гладуване за една нощ преди измерване на кръвната захар на гладно (описано по-долу). Храната се отстранява 1-2 часа преди началото на тъмния цикъл и се връща след измерване на кръвната захар, приблизително 12 часа по-късно. Кръвната глюкоза на гладно се получава чрез убождане на опашката и се измерва с помощта на глюкомер Freestyle (Abbot Laboratories, Чикаго, IL). Кръвни проби от животни бяха събрани чрез вземане на проби от кръвта на опашната вена по време на експериментите и чрез сърдечна пункция в края на експеримента. След престояване на стайна температура в продължение на 30 минути, кръвта се центрофугира при 4 ° С и плазмата се възстановява. Плазмените аликвотни части за биохимични и липидомични анализи се събират в епруветки на Eppendorf и след това се замразяват с помощта на течен азот и се съхраняват при -80 ° C за допълнителен анализ. Концентрациите на холестерол и TG са измервани с търговски налични комплекти (BioAssay Systems, Inc. USA).

След 24 седмици диетична интервенция и лечение с GDSC, след 12 часа гладуване, всички плъхове от всяка група бяха евтаназирани чрез интраперитонеална инжекция на кетамин/ксилазин и умъртвени чрез обезглавяване. След евтаназия, коремната мазнина беше извлечена от перитонеума в мезентерията на тънките черва и претеглена (Adventurer AR 2140 електронна лабораторна везна). Взети са и коремни аорти и сърца.

Измерване на възпалителни маркери

Използвани са ензимно-свързани имуносорбентни анализи (ELISA) за измерване на нивата на TLR4, GLUT 4, PPAR-γ и С-реактивен протеин в плазмата, като се използват търговски налични специфични ензимни имуноанализи ELISA комплекти (CUSABIO BIOTECH Co, Ltd) според производителя инструкции. TLR4, GLUT4 и PPAR-γ се изразяват като ng/mL, а С-реактивният протеин се изразява като mg/mL, с обхват на откриване 0,625 ng/mL-40 ng/mL, чувствителност 0,156 ng/mL, време за анализ от 1-5 h, обем на пробата от 50-100 μL и дължина на вълната на откриване от 450 nm.

Хистология на сърцето и коремната аорта

Морфологичното изследване на сърцето и кръвоносните съдове се основава на видима светлина и електронна сканираща микроскопия. След 24 седмици експериментална интервенция сърцата от всички групи (n = 4 на група) бяха фиксирани в 10% неутрален буфериран формалин, вградени в единичен парафинов блок, разделени (нарязани като 6 μm) и оцветени с хематоксилин и еозин. Срезите на сърцето и коремната аорта бяха изследвани от независим опитен наблюдател, заслепен за лечението на тъканта. В морфологичните техники се използва фрезоване и следното оборудване: станция за рязане LEEC LTD (Leica, Германия), хибриден хистологичен процесор LOGOS (Millestone, Италия), модулен център за пълнене Leica EG 1150 (Leica, Германия), автоматичен въртящ се микротом Leica RM 2255 (Leica, Германия), лабораторен микроскоп Leica DM2000 (Leica, Германия), Bond-Max имунохисто петна (Leica, Германия) и Aperio CS2 цифров скенер (Leica, Германия). Сканиращата електронна микроскопия беше извършена с помощта на сканиращ електронен микроскоп REM - 106 във високо вакуумен режим с ускоряващо напрежение 20 kV. Предварително изсушените проби от сърце се пръскат под вакуум, като се използва проводимо покритие под формата на 20 nm слой злато. Всички изображения са направени с обектив N_Plan 40x или N Plan 10 SL и камера Leica DFC 495.

Статистически анализ

Статистическият анализ беше извършен с помощта на програмата Statistica 10.0, използвайки параметрични (Т-тест на Student) и непараметрични (W-тест на Wilcoxon's) или анализ на дисперсията с пост-тестове за множество сравнения, както е посочено в легендите на фигурите. Значението е присвоено на p ≤ 0,05.

Резултати

Нашето изследване показа, че експерименталното моделиране на MetS е придружено от изразяване на метаболитни нарушения. Развитието на експериментално индуциран MetS води до класически признаци на MetS, включително коремно затлъстяване, хипергликемия, хиперхолестеролемия и хипертриглицеридемия. Показан е основният симптом на MetS-абдоминално затлъстяване. Коремната мастна тъкан в групата на MetS е била 2,5 пъти по-голяма от тази на контролната група (p-та седмица е причинила намаляване на коремните мазнини с 2,2x (p-та седмица е намалила коремните мазнини с 40,0% в сравнение с количеството мазнини в групата на MetS, които не са лекувани с GDSC (Фигура 1).

Фигура 1: Коремна мастна тъкан. 1: MetS група без лечение; 2: MetS група, лекувана с GDSC в началото на 14-та седмица; 3: MetS група, лекувана с GDSC в началото на 19-та седмица; 4: контролна група. * - p-та седмица, когато нивото на глюкозата започва да се повишава в сравнение с това на контролите. Към 24-та седмица средната стойност на кръвната глюкоза при индуцираните MetS плъхове достига максималната си стойност (6,8 mmol/L), което е 17,2% (p-та седмица намалява до 5,0 mmol/L, което е 36,0% (p th седмица е по-малко ефективен; нивото на глюкозата в тази група намалява с 13,0% (p-та седмица на хранене с фруктоза. Експерименталното използване на концентрат на стилбене предотвратява повишаване на нивото на холестерола. При плъхове, чието лечение с GDSC започва през 14-та седмица, нивото на холестерола е 28,0% (p-та седмица, нивото на холестерола е 17,3% (p-то. Фрагменти на сърцето от мъже с хипергликемия. Парафин нарязан. Оцветени с хематоксилин и еозин
В1. Миокард на лявата камера. Явленията на застой и периваскуларен оток с освобождаване на кръвни клетки от лумена на кръвоносните съдове
В2. Ендокард, миокард. Разцепване на кардиомиоцитни снопчета (тънка стрелка), ендотелни увреждания (дебела стрелка).

Лечението на експериментални MetS с GDSC оказа положителен ефект върху морфологичните промени на сърцето и аортата. Това беше потвърдено от спасена структура на сърцето и съдовете, запазена миофибрилна ивица на кардиомиоцитите и изобилна васкуларизация на миокарда в сравнение с MetS група без лечение (Фигури 6А и 6Б). Преди развитието на биохимични нарушения, на 14-та седмица от храненето, концентрациите на GLUT4 вече са се променили значително - тя е била увеличена с 3,5 пъти (p-та седмица (B).

В нашите проучвания използвахме GDSC като експериментално лечение за MetS: това е експериментално лекарство, което според информацията, предоставена от производителя, съдържа естествени фитоалексини, проантоцианидини, ресвератрол, катехин и други активни съставки. Резултатите от нашето изследване показаха, че лечението със стилбенов концентрат има значителен положителен ефект върху повечето метаболитни, молекулярни и морфологични маркери на експериментални MetS.

Независимо от това, ефективността на лечението е различна, в зависимост от това кога е започнало. От особено значение беше разликата в ефикасността за метаболитни маркери. По този начин, започването на експерименталното лечение по-рано (през 14-та седмица) предизвика много по-впечатляващо намаляване на нивата на глюкоза, холестерол и триглицериди в сравнение с началото на лечението през 19-та седмица.

Индукцията на експериментален MetS беше придружена от 67x увеличение на нивата на GLUT 4 (125x увеличение в групата, лекувана с GDSC) в сравнение с контролните стойности. Предполага се, че толкова впечатляващо увеличение на основния трансмембранен транспортер на глюкоза е компенсаторна реакция, която помага да се поддържат нормални нива на глюкоза в кръвта през началния период на експеримента. По-изразителната динамика на GLUT4 под въздействието на GDSC вероятно причинява повече инсулинова чувствителност и предотвратява глюкозни и липидни нарушения.

Развитието на MetS предизвика промени в концентрацията на PPAR-γ рецептори, което засили експресията на основния трансмембранен глюкозен транспортер GLUT4. Това беше потвърдено от резултатите от нашето проучване, които показват паралелно увеличение както на PPAR-γ, така и на GLUT4 в експерименталното моделиране на MetS, съчетано с ранното използване на концентрат на стилбене, започващо през 14-тата седмица на изследването. В допълнение, PPAR-γ играе важна роля за поддържане на регулацията на енергийната хомеостаза на диференциацията на адипоцитите и натрупването на липиди вътре в тях [32,33].

Маркерите на острата фаза на възпалителната реакция, свързана с индуцирането на MetS, също показват значително повишение. По този начин, нивото на С-реактивен протеин в индуцирания MetS модел беше увеличено до повече от два пъти първоначалното си ниво и нивото на експресия на TLR4 показа 4-кратно повишение. В това отношение използването на молекулярни маркери на клетъчните отговори и индикатори на свързания с тях възпалителен отговор за ранна диагностика и оценка на тежестта на MetS изглежда подходящо.

Заключение

В заключение, молекулярните маркери като GLUT4, PPAR-γ и TLR4 показват по-изразителна динамика от биохимичните при метаболитния синдром, което подкрепя препоръката да се използват изброените молекулярни маркери за ранна диагностика и осигуряване на ефективно лечение. Лечението на метаболитен синдром с експериментален гроздов концентрат на стилбене намалява тежестта на метаболитните нарушения. Многовекторният терапевтичен ефект на GDSC намалява тежестта на възпалителния процес, свързан с метаболитния синдром. Също така си струва да се отбележи, че е по-ефективно, когато лечението започне възможно най-рано.

Конфликт на интереси

Авторите не декларират конфликт на интереси.

Финансиране

Тази работа беше частично подкрепена от V.I. Програма за развитие на Кримския федерален университет на Вернадски за 2015-2024 г.

Препратки

Информация за автора

Цитат: Петренко V, Ganji V (2020) Патогенетични механизми на развитие на метаболитен синдром и неговата корекция с произведен от грозде концентрат Stilbene. J Nutr Food Sci 10: 769. doi: 10.35248/2155-9600.20.10.769.

Дата на получаване: 02 февруари 2020 г./Дата на приемане: 26 февруари 2020 г./Дата на публикуване: 04 март 2020 г.