A diéta okozta hiperglikémia, hiperinsulinémia és a vázizom inzulinrezisztenciájának korrekciója mérsékelt hiperleptinémiával

Gifford laboratóriumok a cukorbetegség kutatásához és a

Farmakológia, Texas Egyetem Délnyugati Orvosi Központ, Dallas, Texas 75235

Gifford laboratóriumok a cukorbetegség kutatásához és a

Absztrakt

A mai napig a leptin-terápia hatékonyságának vizsgálata az elhízás nongenetikus állatmodelljeiben és az emberi elhízásban többszörös injekciós terápiára koncentrált, vegyes eredménnyel. Így a magas zsírtartalmú állatokban (HF) az elhízás széles körben alkalmazott modellje, a rekombináns leptin intraperitoneális bejuttatása csökkenti a táplálékfelvételt és a súlygyarapodást (4, 8). Ezek a tanulmányok azonban nem foglalkoztak a leptin-terápia azon képességével, hogy visszafordítsák a magas zsírtartalmú táplálkozással járó metabolikus rendellenességeket. Emberi kísérletek szerint a leptin injekcióval történő leadása miatt súlycsökkenésről számoltak be (7), de a veszteségek általában csekélyek voltak az egyének súlyához képest a leptin terápia megkezdése előtt. A leptininjekciós terápiát bonyolíthatja a keringésben lévő peptid rövid felezési ideje (16, 31). Tehát a hatékonyabb terápia tartós, stabil állapotú leptinszint-növekedést igényelhet. Egy nemrégiben készült tanulmány kimutatta, hogy a leptin tartósan növekszik nagyobb hatékonysággal az intraperitoneális leptin szállítással szemben az étkezés és a súlygyarapodás csökkenésében.ob/ob egér (16).

Korábban kimutattuk, hogy tartós, mérsékelt hiperleptinémia normális patkányokban rekombináns adenovírus gén-szállító rendszer alkalmazásával érhető el (5, 19). Jelen tanulmányunkban ezt a rendszert használtuk hiperleptinémia kiváltására a HF patkányokban, és teszteltük ennek a génterápiás beavatkozásnak az elhízással járó anyagcserezavarokra gyakorolt hatását. Az eredmények azt mutatják, hogy a hiperglikémia, a hiperinsulinémia és a vázizom inzulinrezisztenciája a plazma leptin tartós, mérsékelt növekedésével korrigálódik. A vázizom inzulinrezisztenciájának megfordulása szorosan összefügg az izom triglicerid szintjének csökkenésével.

Az állatok gondozása és gondozása.

A hím Wistar patkányokat a Charles River-től szereztük be, 150–175 g tömegben. Megérkezés után a patkányokat egyedileg ketrecbe helyezték, szabad hozzáféréssel a vízhez és vagy magas zsírtartalmú étrendet (HF-étrend, a zsírból származó kalória 45% -a, Harlan Teklad, Madison WI., TD 96001) vagy standard patkány-chow-étrendet (SC-diéta, 11 A zsírból származó kalóriák% -a, Harlan Teklad), kivéve az alábbiakat, valamint az étel bevitelét és a testsúlyát naponta rögzítettük. Az állatokat 12:12 órás világos-sötét ciklusban tartottuk.

Kísérleti terv.

Orális glükóz tolerancia tesztek és az inzulinnal stimulált vázizom glükóz felvételének mérése.

Vázizom trigliceridek.

Az izom-triglicerideket a korábbiakban leírtak szerint (28) határoztuk meg, kis módosításokkal. Röviden, a fagyasztott izommintákat először porítottuk folyékony nitrogén alatt. Húsz-ötven milligramm fagyasztott izomport lemérünk 1 ml kloroform-metanol 2: 1 arányú elegyébe, és 1 órán át szobahőmérsékleten inkubáljuk, időnként rázva a lipid kivonására. 200 μl H2O hozzáadása, vortexelés és 5 percig 3000 ° C-on végzett centrifugálás után g, az alsó lipidfázist összegyűjtöttük és szobahőmérsékleten szárítottuk. A lipid-pelletet 60 μl-ben oldjuk fel újra tert-butanolt és 40 μl Triton X-114-metanol (2: 1) keveréket, és a triglicerideket a GPO-triglicerid készlet segítségével (Sigma, St. Louis, MO) mértük, standardként Lintrol lipidekkel (Sigma).

Plazma mérések.

A plazma triglicerideket és a szabad zsírsavakat Sigma és Boehringer Mannheim készletekkel mértük. A plazma glükózszintet HemoCue glükóz analizátorral (HemoCue AB) mértük. A plazma leptint és az inzulint patkányspecifikus RIA készletekkel mértük (Linco Research, St. Charles, MO).

statisztikai módszerek.

Az összes eredményt 4–10 független kísérlet ± SE átlagában fejezzük ki. A statisztikai szignifikanciát egy párosítatlan diák határozta meg t-tesztelje a Microsoft Excel statisztikai moduljának 5.0-ás verziójával (Microsoft, Seattle, WA). Statisztikai szignifikanciát a P

1. táblázat: Bázisváltozók SC és HF patkányokban

A Wistar patkányokat magas zsírtartalmú (HF) étrenddel vagy standard chow (SC) táplálékkal etették 6 hétig. A mintavétel előtt az állatokat 18 órán át éheztettük. Az eredményeket átlag ± SE értékként adjuk meg. FFA, szabad zsírsavak.

‡ Jelentős különbségek a HF és SC állatok között P

1. ábra.A hím Wistar patkányokat magas zsírtartalmú (HF) vagy standard chow (SC) táplálékkal etették 6 hétig; n = 4 állat minden állapotra. A periódus végén az összes éjt egy éjszakán át (18 órán át) éheztettük, majd 2,0 g/kg glükózt kaptunk szondával. A farokvénából vérmintákat vettünk 0, 30, 60, 90 és 120 perccel a szoptatás után, és mértük a vércukorszintet. *, ** Jelentős különbség a HF és SC állatok között P

2. ábra.A hím Wistar patkányokat HF vagy SC táplálékkal etették 6 hétig. A periódus végén az összes állatot egy éjszakán át (18 óra) éheztettük, a talpizmokat kivágtuk, és a 2-dezoxi-glükóz (2-DG) felvételét inzulin távollétében (bazális) vagy jelenlétében (+ inzulin) mértük. *** Jelentős különbség a HF és az SC csoportok között (P

Leptin hatás a magas zsírtartalmú táplált patkányokban.

Ezután meghatároztuk a leptin tartós, mérsékelt növekedésének az elhízott fenotípusra gyakorolt hatását. A leptin cDNS-t tartalmazó rekombináns adenovírust mind az SC, mind a HF állatoknak beadtuk, és a leptin hatásának számos változóját figyeltük (3. ábra és 2. táblázat). A kontroll HF csoport adenovírust kapott, amely expresszálta a β-galaktozidázt, és a táplálékfelvételt ezután a hiperleptinémiás HF állatok táplálékfelvételéhez igazították. A hyperleptinemia mind a HF, mind az SC állatokban csökkentette a kalóriabevitelt (3. ábraA), de a csökkenés szignifikánsan nagyobb volt az SC állatokban (2. táblázat). A hiperleptinémia által kiváltott kumulatív súlycsökkenés szignifikáns volt SC-ben, HF állatokban azonban nem (2. táblázat); ha azonban napi vesztett grammban fejezzük ki, a HF patkányok jelentős testtömeget veszítettek 5. nap nak nek 6. nap hiperleptinémia (3. ábraB). A zsigeri zsírtömeg jelentősen csökkent a hiperleptinémia hatására HF patkányokban (2. táblázat), és a veszteség abszolút értelemben lényegesen nagyobb volt a hiperleptinémiás SC-hez és a kalóriatartalmú, AdCMV-βGal-val kezelt HF patkányokhoz képest.

3. ábra.A hím Wistar patkányokat HF vagy SC táplálékkal etették 6 hétig. A periódus végén az állatok rekombináns adenovírust kaptak, amely a leptin cDNS-t kódolja (HF-Lep,n = 9 és SC-Lep, n = 7). Táplálékbevitel (A) és súlya (B) a következő 6 napban követtük nyomon. A kontroll HF csoport rekombináns adenovírust kapott, amely expresszálta a β-galaktozidázt, és ugyanazon kalóriabevitel mellett tartottuk őket, mint a HF-Lep (HF-βGal-CM, n = 5). * Jelentős különbség a HF-Lep és a HF-βGal-CM között (P

2. táblázat: A 6 napos hiperleptinémia vagy a kalóriatartalom hatása a súlyra, az élelmiszer-bevitelre és a zsigeri zsírtömegre HF és SC állatokban

HF-Lep, HF patkányok adenovírust adtak be, amely leptin cDNS-t (AdCMV-leptin) tartalmaz; SC-Lep, SC patkányok AdCMV-leptint adtak be; HF-βGal-CM, HF patkányok adenovírust adtak be, amely expresszálja a β-galaktozidázt (AdCMV-βGal), és kalória szerint illeszkedik a HF-Lep-hez. Valamennyi eredményt átlag ± SE értékben fejezzük ki.

‡ Jelentős különbségek a HF-Lep és az SC-Lep között P F2-153 Jelentős különbség a HF-Lep és a HF-βGal-CM között (P 1 Összehasonlítva a HF állatok zsírpárna tömegével.

A hiperleptinémia hatása a plazma metabolikus változókra és a vázizom inzulinérzékenységére.

3. táblázat: 6 napos hiperleptinémia vagy kalóriaegyeztetés hatása a plazma változókra HF és SC patkányokban

HF-Lep, HF patkányok AdCMV-leptint adtak be; SC-Lep, SC patkányok AdCMV-leptint adtak be; HF-βGal-CM, HF patkányok AdCMV-βGal-t adtak be, és kalória szerint illesztettek a HF-Lep-hez. Az eredményeket átlag ± SE értékként adjuk meg.

F3-152 Jelentős különbség a HF-βGal-CM-től (P

4. ábra.A hím Wistar patkányokat a 3. ábra legendáiban részletesen kezeltük. Egy éjszakán át tartó gyors böjt után 2-DG felvételt mértünk inzulin hiányában (bazális) vagy inzulin jelenlétében (+ inzulin) az SC (n = 9), HF (n = 9), SC-Lep (n = 5), hiperleptinémiás HF (HF-Lep, n = 9), és HF-βGal-CM (n = 5). *** Jelentős különbség a jelzett és a megfelelő HF csoportok között (P

5. ábra.A hím Wistar patkányokat a 3. ábra legendáiban részletesen kezeltük. Egy éjszakán át tartó böjt után vázizom triglicerid szintjét mértük SC-ben (n = 9), HF (n = 9), SC-Lep (n = 5), HF-Lep (n = 9), és HF-βGal-CM (n = 5). *** Jelentős különbség a jelzett csoport és a HF csoport között (P

6. ábra.Kapcsolat a vázizom triglicerid szintje és az inzulin által stimulált 2-DG felvétel között HF, SC, hiperleptinémiás HF (HF-Lep), hiperleptinémiás SC (SC-Lep) és HF patkányokban, amelyek β-galaktozidáz cDNS-t (AdCMV-βGal) tartalmazó adenovírust kaptak ), majd ezt követően kalória szerint illesztettük a HF-HL-hez (HF-βGal-CM).

A leptin alkalmazásának képessége a metabolikus rendellenességek visszafordítására a ob/ob egér (17, 21, 24) és a normál állatok inzulinhatásának javítása (1, 5, 26) arra a javaslatra vezetett, hogy a leptin hatékony terápiaként szolgálhat az emberi elhízás ellen. Számos kérdés azonban megválaszolatlan maradt e tekintetben. Először is, nem világos, hogy a plazma leptinszintjének emelkedése elegendő lesz-e az elhízással, elsősorban az inzulinrezisztenciával, valamint a zavaros lipid- és szénhidrát-anyagcserével kapcsolatos anyagcsere-rendellenességek korrigálására. Másodszor, a többszörös injekcióval járó leptin-terápia mind az elhízás állatmodelljeiben, mind az emberi kísérletekben vegyes eredményeket hozott, és ez arra utal, hogy alternatív stratégiákat, például a plazma leptin tartós növekedését kell fontolóra venni. A jelenlegi tanulmány ezeket a kérdéseket vizsgálta a HF patkányban, az elhízás modelljében, amely az emberi elhízáshoz hasonló metabolikus fenotípust mutat.

A HF elhízott modellel végzett korábbi vizsgálatok azt mutatták, hogy a leptin beadása megváltoztathatja az étel bevitelét és a súlygyarapodást (4, 8), de nem foglalkozott a leptin képességével az elhízott fenotípus korrekciójára. Ez egy fontos kérdés, mert az elhízás metabolikus rendellenességeinek korrekcióját leptinnel csak aob/ob egér, olyan modell, amelyből hiányzik az endogén leptin. Így a jelenlegi tanulmány kiterjeszti a leptin elhízással kapcsolatos korábbi megfigyeléseit azáltal, hogy nongenetikus modellben kimutatta, hogy a hiperglikémiát, a hiperinsulinémiát és a vázizom inzulinrezisztenciáját a rekombináns adenovírus beadása közvetíti a plazma leptin tartós, mérsékelt növekedése. Fontos, hogy az inzulinhatás vagy a plazma változók hasonló korrekcióját ne figyeljük meg olyan HF állatokban, amelyek kontroll adenovírust kaptak, expresszálva a β-galaktozidázt, és kalória szerint illeszkedtek a HF hiperleptinémiás állatokhoz.

Ezeket a tanulmányokat a P50H2598801 Nemzeti Egészségügyi Intézet (C. B. Newgard részére) és a Novo Nordisk támogatta.

LÁBJEGYZETEK

A cikk megjelenésének költségeit részben az oldaldíjak megfizetése fedezte. A cikket ezért ezennel fel kell tüntetni:hirdetés”Szerint a 18 U.S.C. 1734. § kizárólag ennek a ténynek a feltüntetésére.

HIVATKOZÁSOK

SZERZŐ MEGJEGYZÉSEK

Az újranyomtatási kérelmek és egyéb levelezés címe: R. M. O'Doherty, Univ. of Pittsburgh Medical Center, E1112 Biomedical Science Tower, Pittsburgh, PA 15261 (e-mail: [e-mail védett] osztály - med. pitt. edu).