A felesleges energiafogyasztás hatása a glükóz és a lipid anyagcserére C57BL/6 egerekben

Jing Pang

1 Pekingi Kórház és a Pekingi Geriátriai Intézet, a Geriátria Fő Laboratóriuma, Egészségügyi Minisztérium, Peking, Kína

Chao Xi

2 Élettudományi Főiskola, Pekingi Normál Egyetem, Peking, Kína

Xiuqing Huang

1 A pekingi kórház legfontosabb geriátriai laboratóriuma és az Egészségügyi Minisztérium pekingi Geriatriumi Intézete, Peking, Kína

Ju Cui

1 Pekingi Kórház és a Pekingi Geriátriai Intézet, a Geriátria Fő Laboratóriuma, Egészségügyi Minisztérium, Peking, Kína

Huan Gong

1 Pekingi Kórház és a Pekingi Geriátriai Intézet, a Geriátria Fő Laboratóriuma, Egészségügyi Minisztérium, Peking, Kína

Tiemei Zhang

1 Pekingi Kórház és a Pekingi Geriátriai Intézet, a Geriátria Fő Laboratóriuma, Egészségügyi Minisztérium, Peking, Kína

A kísérletek megtervezése és megtervezése: JP CX TZ. Végezte a kísérleteket: JP CX XH JC HG. Elemezte az adatokat: JP CX XH TZ. Hozzájáruló reagensek/anyagok/elemző eszközök: JP CX XH JC HG. Írtam a papírt: JP CX TZ.

Társított adatok

Minden lényeges adat a cikkben található.

Absztrakt

Bevezetés

Az elhízás az anyagcsere-betegségek, például a 2-es típusú cukorbetegség és az alkoholmentes zsírmájbetegség független, magas kockázati tényezője. Modern étrendünk alkotóelemei megváltoztak; ezért a táplálkozási egyensúlyhiány okozta elhízás gyakorisága növekszik [1]. Úgy gondolják, hogy a túlzott energiafogyasztás az elhízás és az anyagcserezavarok fő tényezője.

A nagy energiájú táplálékkal etetett egereket modellrendszerként használják a metabolikus homeosztázis károsodásának mechanizmusainak megértésére. A magas zsírtartalmú étrendhez való ad libitum hozzáférés egerekben inzulinrezisztenciát, hiperglikémiát és diszlipidémiát váltott ki [2]. A magas zsírtartalmú ételek mellett az ember sok gyümölcsben, mézben és magas fruktóztartalmú kukoricaszirupban található fruktózt fogyaszt nagy mennyiségben [3]. Egyre több bizonyíték utal arra, hogy a magas fruktózfogyasztás inzulinrezisztenciához és máj steatosishoz is vezethet [4, 5].

A nagy energiájú ételek összetétele mellett különböző mennyiségű zsírt és fruktózt adtak az étrendhez, hogy megvizsgálják az energiasűrű élelmiszerek túlfogyasztásának káros hatásait. Vagy 60% fruktózzal dúsított étrenddel, vagy 20% fruktóz ivóvízzel táplált egereknél glükóz-intolerancia és diszlipidémia alakult ki [6, 7]. A magas zsírtartalmú étrendet (60% zsírt tartalmaz) általában állati elhízási modellek előállítására használják a tápanyagok egyensúlyhiányának következményeinek megfigyelésére [8]. A közelmúltban sok tanulmány a magas zsírtartalmú étrendet és a magas fruktóztartalmú vizet ötvözte az emberi anyagcserezavarok fő jellemzőinek kiváltására [9, 10].

E tanulmányok szerint az energiasűrű élelmiszerek különböző mennyisége és összetétele növelheti a súlygyarapodást és az inzulinrezisztenciát. Azt azonban meg kell vizsgálni, hogy a megnövekedett kalóriabevitel okoz-e károsabb hatásokat, és hogy melyik energiaszolgáltató hatékonyabb az anyagcsere-diszfunkció kiváltásában. A különböző energiaösszetételek és mennyiségek metabolikus homeosztázisra gyakorolt hatásainak összehasonlításához megvizsgáltuk a magas zsírtartalmú étrend, a magas fruktóz tartalmú étrend és a magas zsírtartalmú/magas fruktóz tartalmú étrend hatásait a C57BL/6 glükóz- és lipidanyagcserére. egerek. Ez a tanulmány lehetővé tette számunkra, hogy értékeljük az anyagcsere-zavar mértékét a különböző anyagok által kiváltott különböző energiaállapotokban, és nyomokat ad arra, hogy egy jobb állati modellt válasszunk a jövőbeli kutatásokhoz.

Anyagok és metódusok

Ezt a vizsgálatot szigorúan az Országos Egészségügyi Intézet laboratóriumi állatok gondozásának és felhasználásának útmutatójában szereplő ajánlásoknak megfelelően végezték el. A protokollt a Pekingi Egyetem Orvosbiológiai Etikai Bizottsága hagyta jóvá. Az összes műtétet 10% -os klórhidrát altatásban végeztük, és minden erőfeszítést megtettünk az állatok szenvedésének minimalizálása érdekében.

Állatok és diéták

Hat-nyolc hetes hím egeret (C57BL/6J törzs) faforgácsot tartalmazó műanyag ketrecekben helyeztünk el, és egy 12 órás megvilágítási ciklusú szobában szobahőmérsékleten 22 ± 2 ° C és 50 ± 5% páratartalommal tartottuk., ingyenes hozzáféréssel az ételekhez és a csapvízhez. Az egereket 1 hétig adaptáltuk ezekre a körülményekre. Az adaptáció során az egerek egészségesek voltak, és egyik sem halt meg vagy sérült meg.

Az egereket négy, egyenként kilenc egérből álló csoportba osztottuk: (1) normál zsírtartalmú étrend (3,42 kcal/g; GB14924, Huafukang, Kína) normál ivóvízzel (kontroll); (2) normál zsírtartalmú étrend 20% D-fruktóz (0,8 kcal/ml; Amresco, USA) ivóvízzel (HFR); (3) magas zsírtartalmú étrend (5,24 kcal/g; D12492, Huafukang) normál ivóvízzel (HFA); és (4) magas zsírtartalmú étrend 20% fruktóz ivóvízzel (HFF). A kísérleti étrendek összetételeit az 1. táblázat mutatja. Valamennyi egér 3 hónapig ad libitum táplálékot és vizet kapott. A testsúlyt 1 hetes időközönként figyeltük az egész vizsgálat során. Az élelmiszer- és vízfogyasztást kéthetente mérték. A testtömeg energiahatékonyságát úgy számoltuk, hogy a megnövekedett súlyt (mg) elosztottuk az energiafogyasztással (kcal) a 0–4, 4–8 és 8–12 hét közötti időszakban.

Asztal 1

Alkatrész Normál étrend Magas zsírtartalmú étrend

Szénhidrát (%)	65.42	20
Fehérje (%)	22.47	20
Zsír (%)	12.11	60
Vitaminok	+	+

Intraperitoneális glükóz tolerancia teszt (IpGTT)

Az állatokat 12 órán át éheztettük. A bazális glükózszint megbecsülése után az állatok intraperitoneális injekciót kaptak 2 g glükóz/testtömeg-kg injekcióban. Vérmintákat vettünk a farok hegyéből 15, 30, 60 és 120 perces időközönként. A vércukorszintet Bayer, Brio vércukorszintmérővel mértük. A görbe alatti területet az egész test inzulinérzékenységének indexeként számoltuk. Az inzulinérzékenységet a glükóz eltűnési sebességével is értékeltük, amelyet percenként (mmol/l/perc) kifejezett glükóz esésként fejeztünk ki. A kontroll egerek IpGTT kísérletében a vércukor-koncentráció a glükózinjekció után 15 perccel kezdett csökkenni. Így a glükóz eltűnési sebességét úgy számítottuk ki, hogy a glükózkoncentráció csökkenését elosztottuk az idővel, 15 és 30 perc, 30 és 60 perc, valamint 60 és 120 perc közötti időszakokban a glükóz injekció után.

Intraperitoneális inzulin tolerancia teszt (IpITT)

A kiindulási vércukorszintet 4 órás éhgyomorra 9.00 és 13.00 óra között mértük. Ezután az egereknek intraperitoneális injekciót adtak, amelynek mennyisége 0,5 E inzulin/testtömeg-kg. Ezután a glükózt farokvégi vérmintákban mértük 15, 30, 60 és 120 perces időközönként. A kiindulási glükóz alatti görbe alatti területet az egész test inzulinérzékenységének indexeként számoltuk. Az inzulininjekció utáni minden időszakban (0–15 perc, 15–30 perc, 30–60 perc, 60–120 perc) a glükóz eltűnési arányát is kiszámolták az inzulinérzékenység méréseként.

Vérminták és szövetgyűjtés

Három hónapos kezelés után az egereket egy éjszakán át éheztettük, majd glükométerrel (Bayer) ellenőriztük a vércukorszintet. A teljes vérmintát retro-orbitális vérzéssel vettük klórhidrát altatásban. A szérumot centrifugálással izoláltuk, és az alikvot részeket -80 ° C-on tároltuk az elemzés előtt. A triglicerideket, az összes koleszterint, a nagy sűrűségű lipoprotein koleszterint, az alacsony sűrűségű lipoprotein koleszterint, az aszpartát-aminotranszferázt (AST) és az alanin-aminotranszferázt (ALT) egy automatikus analizátorral (Hitachi, 7600, 7170A) mértük. A májat és a zsigeri zsírokat eltávolítottuk, lemértük és folyékony nitrogénben tároltuk.

Inzulin és inzulinérzékenységi indexek

A szérum inzulint kereskedelmi enzimmel kapcsolt immunszorbens assay (ELISA) készlettel (Alpco, USA) vizsgáltuk. Az inzulinrezisztenciát homeosztatikus modellértékeléssel-inzulinrezisztencia (HOMA-IR), kvantitatív inzulinérzékenység ellenőrző index (QUICKI) és éhomi inzulinrezisztencia index (FIRI) segítségével értékeltük [11]. A képletek az alábbiak: