A gasztrointesztinális motilitás hatása az elhízásra

Absztrakt

Háttér

A gyomor-bél motilitásának változásai, amelyek fontosak az étel emésztéséhez és a gyomor-bél traktus felszívódásához, az elhízás kialakulásának egyik tényezője lehetnek.

A gasztrointesztinális motilitás változásait patkányokban vizsgálták az étrend által előidézett elhízás (DIO), az étrend által kiváltott elhízott rezisztencia (DR) vagy a kontroll (CON) miatt.

Mód

A magas zsírtartalmú étrenddel (HFD) etetett 100 hím Sprague – Dawley patkányt DIO, DR és CON csoportokra osztottuk. A DIO és DR csoportból származó patkányokat 6 hétig HFD-vel és CON-et tápláltuk alap táplálékkal (BD). A testsúlyt, az energia bevitelt, a gyomor kiürülését, a béltranzitot, az izolált vékonybél szegmensek mozgékonyságát és a vastagbél működését mértük ebben a vizsgálatban. A Cajal (ICC) és az enterális idegrendszer (ENS) - kolin-acetil-transzferáz (ChAT), vazoaktív bélpeptidek (VIP), P-anyag (SP) és a nitrogén-oxid-szintáz (NOS) hisztokémiája - intersticiális sejtjeinek expresszióját a immunhisztokémia.

Eredmények

A DIO csoport testtömege és beviteli energiája magasabb volt, mint a DR csoportban (p

Bevezetés

Az elhízás az egész világon súlyos közegészségügyi problémákat jelent. Az elhízás gyakorisága gyorsan növekszik a fejlett és egyes fejlődő országokban. Beszámoltak arról, hogy az Egyesült Államokban a felnőttek 30% -át érinti elhízás [1]. Az Egészségügyi Világszervezet (WHO) „globális járványként” jellemzi, párhuzamosan a cukorbetegség prevalenciájának drámai növekedésével az elmúlt 30 évben [2]. Az elhízás súlyos betegség, mivel kockázati tényező a rák, a 2-es típusú cukorbetegség, a magas vérnyomás, a szív- és érrendszeri betegségek és más krónikus betegségek szempontjából. A gyógyszeres kezelés, a viselkedés és az étrend módosítása idővel enyhítheti az elhízás tüneteit [3, 4]. A műtéti kezelések a leghatékonyabb módszerek az elhízáshoz, amelyek jelentős fogyást eredményeznek. Ezen műtétek korlátait azonban észlelték szövődményeik és betegségeik miatt [5]. Így nincsenek hatékony módszerek az elhízás kezelésére [6].

A gyomor-bél traktus fontos szerv a táplálékfelvétel, az emésztés és a tápanyagok felszívódásának szabályozásában. A rendelkezésre álló adatok azt mutatják, hogy a tápanyagok felszívódását a vékonybélben befolyásolhatja a bél motilitásának megváltozása emberekben és patkányokban [7–11]. Egy korábbi tanulmány kimutatta, hogy a gasztrointesztinális motilitás változásai bekövetkeztek a kutya vizsgálatában [12]. A luminalis tranzitidő meghosszabbítása összefügg a tápanyagok felszívódásának lineáris növekedésével. Így, hogy vannak-e változások a GI mozgékonyságában az elhízásban, hasznos célpontot jelenthet az elhízás kezelésében.

A tanulmány célja annak meghatározása volt, hogy: (1) az étrend által kiváltott elhízás (DIO) és az étrend által kiváltott elhízási rezisztencia (DR) patkányokat magas zsírtartalmú étrend (HFD) indukálta; (2) a gasztrointesztinális motilitás változását DIO és DR csoportokban mértük; (3) a szérum gasztrointesztinális hormonok, például a kolecisztokinin (CCK), a motillin és a gasztrin változását vizsgálták DIO és DR csoportokban; és (4) a gasztrointesztinális motilitás szabályozásának lehetséges mechanizmusa összefüggött a GI traktus sejtjeivel és idegsejtjeivel.

Anyagok és metódusok

Kísérleti tervezés és állatgondozás

Összesen 100 hím Sprague – Dawley patkány, testtömegük 180 ± 10 g, megvásárolva a pekingi Vital River Laboratories Állatkutató Központtól (Állatengedély száma: SCXK (Jing) 2006–0009). A patkányokat szabályozott hőmérsékletű helyiségben (22 ± 1 ° C) helyeztük el, 60% -os relatív páratartalom mellett, 12 órás fény/12 órás sötét ciklus mellett, és víz ad libitum volt elérhető. A patkányokat egyenként helyezték el a drótketrecekben, és egy hétig a lakóhelyiségben a környezettel akklimatizálták őket. Minden állatkísérletet a laboratóriumi állatok etikus használatára és gondozására vonatkozó kínai jogszabályok irányelveinek megfelelően hajtottak végre. Az összes kísérleti eljárást az Állatetikai Bizottság jóváhagyta, JiLin Medical College (JiLin, Kína).

A vizsgálat megtervezése és a kezelési csoportok és idők áramlása.

A gyomor kiürülése

A gyomor kiürülését egy korábbi módszer szerint határoztuk meg [26]. Röviden, mindegyik csoport 10 patkányának gyomrát 3 ml 0,05% fenolvörös oldattal (Sigma Chemical Co., St. Louis, MO) kaptuk gyomorba és 20 perccel beadtuk a patkány kivégzése előtt. Mindegyik patkány gyomrát a szív és a pylorus végének ligálása után eltávolítottuk, és 100 ml 0,1 mol/l NaOH-ba helyeztük. A teljes gyomrot és annak tartalmát közepes sebességgel 30 másodpercig homogenizáltuk szövetdiszpergáló gépen (IKA, Németország), majd az elegyet 1 órán át szobahőmérsékleten tartottuk. Öt ml felülúszót adunk 1 ml 33% -os triklór-ecetsavhoz, és 20 percig 2500 g-vel centrifugáljuk. Centrifugálás után a felülúszót hozzáadtuk 4 ml 0,5 mol/l NaOH-val, hogy a szín maximális intenzitása elérhető legyen. Az egyes minták abszorbanciáját 560 nm-en mértük spektrofotométerrel. A folyékony gyomorürítést (GE) minden patkány esetében a következő képlettel számoltuk:

Béltranzit

A gyomor kimetszése után a teljes vékonybelet azonnal eltávolítottuk a mesenterialis kötődéseiből, és hosszát a pylorus záróizomtól az ileocecalis csatlakozásig mérték. A vörös fenol néhány csepp 0,1 mol/l NaOH-val kimutatható. Ezzel a módszerrel meghatározható a fenolvörös megtett távolsága. Az egyes patkányok béltranzitját a következő képlettel számoltuk:

A vastagbél működésének vizsgálata - a széklet kimenete

A széklet kimenetét egy korábbi tanulmány szerint vizsgálták [27]. Minden csoportból tíz patkányt helyeztünk el egyedi anyagcsere-ketrecekben, szabad hozzáféréssel az élelemhez és a vízhez. A kísérlet előtt a patkányokat 3 napon át ugyanabba a kontroll állapotba akklimatizáltuk. Ebben az időszakban a patkányokat csak HFD-vel (5,26 kcal/g) etették és ad libitum hozzáféréssel a vízhez. Az egyes patkányok által 8, 12 és 24 órán át kiválasztott ürülékmennyiséget összegyűjtöttük, és nedves széklet tömegét azonnal megjelöltük, szárítás után pedig száraz széklet tömegét (24 óra 46 ° C-on). A vastagbél szekrécióját a nedves széklet tömegének és a száraz széklet tömegének arányában fejeztük ki.

Az elszigetelt vékonybél-szegmensek mozgékonysága

Az izolált vékonybél-szegmensek motilitását egy korábbi tanulmány szerint vizsgálták [28]. Röviden, a duodenum és az ileum régióinak szegmensei azonnal függőlegesen helyezkednek el 10 ml-es fürdőkben, egyedileg telepítve a feszültségátalakítóba (RM6240 többcsatornás fiziológiai jelgyűjtő és -feldolgozó rendszer), amely Krebs-Henseleit oldattal (NaCl, 118 mmol/l; KCl, 4,7 mmol) van feltöltve./L; CaCl2, 2,5 mmol/L; KH2PO4, 1,2 mmol/L; NaHCO3, 25 mmol/L; MgS04, 1,2 mmol/L; és glükóz, 10,0 mmol/L) 37 ° C hőmérsékleten, légkeringetés mellett ( O2, 95%; CO2, 5%). A kivágott bélszakasz disztális végét a fürdő aljára, a másik végét a feszültségmérő műszerhez rögzítettük. Ezután a szöveteket legalább 30 percig hagytuk egyensúlyba hozni, ezalatt a feszültséget úgy állítottuk be, hogy a kísérleti időszak alatt 1 g stabil nyugalmi feszültséget tartson fenn. A bélmetszet rögzített izometrikus feszültségének gyakoriságát körülbelül 30 percig mértük. Az összes rögzített értéket az RM6240 szoftverrel számoltuk ki.

Szérum gasztrointesztinális hormonok

A szérum gasztrointesztinális hormonokat, beleértve a kolecisztokinint (CCK), a motillint és a gasztrint, ELISA készletek (Phoenix Pharmaceuticals, Burlingame, CAUSA) felhasználásával és a manufaktúra utasításainak követésével mértük [29].

Immunhisztokémiai festés

A NOS NADPH-d hisztokémiája

A béta-NADPH immunhisztokémiához a fent említett minden bélszakasz tárgylemezét 1 mg/ml béta-NADPH-ban (Sigma Chemical Co.), 0,25 mg/ml nitrokék-tetrazóliumban (Sigma Chemical Co.) és 0,3% Triton X-ben inkubáltuk. -100 0,05 mol/l Tris-HCl pufferben (pH 7,6) 37 ° C-on 2 órán át, majd glicerin-rögzítő közeg alkalmazásával szerelték fel egy korábbi vizsgálat szerint [31].

Statisztikai analízis

Az adatokat átlag ± SEM-ben fejeztük ki (az átlag standard hibája). A statisztikai elemzést az SPSS 20.0 (SPSS Inc., Chicago, IL) alkalmazásával végeztük. A normalitás és az egyenlő variancia adatait Kohnogorov-Smirnov teszt, illetve Levene medián teszt alkalmazásával teszteltük. A csoportok adatainak összehasonlítását a Student's segítségével elemeztük t teszt, Welch's t teszt, vagy ANOVA. A statisztikai szignifikanciát p

Eredmények

Testtömeg és energiafogyasztás

Két hétig összesen 100 hím SD patkányt tápláltak magas zsírtartalmú étrenddel (HFD). A patkányokat testtömegük szerint 3 csoportba osztottuk (1. ábra). A patkányokat HFD-vel vagy bázikus táplálékkal (BD) etettük hat hétig (1. ábra). Az egyes csoportok testsúlya nem volt különbség az állatok kezdeti és első hetében (2I A ábra). 1. hét után a DIO csoportban a patkányok testtömege szignifikánsan növekedett a CON csoporthoz képest (második hét, a DIO csoportba tartozó patkányok testtömege is szignifikáns növekedést mutatott a DR csoporthoz képest (p 2. ábra

Ebben a vizsgálatban táplálékfelvételt is mértek, és ezeknél a patkányoknál kiszámították az energiafogyasztást (kcal). Az eredmények azt mutatták, hogy a DIO csoportban a beviteli energia szignifikánsan magasabb volt, mint a DR csoportban (p 0,05).

A gyomor ürítése, a gyomor-béltranzit és a székletürítés

Amint a 2I C ábra mutatja, a gyomorürülés szignifikánsan magas volt a DIO csoportban (78,33 ± 4,95%), összehasonlítva a CON (58,32 ± 11,61%) és a DR (51,79 ± 10,72%) csoportokkal (p 0,05). A gyomor-béltranzit meghatározásához ebben a vizsgálatban mértük a fenolvörös által a pylorus záróizomtól az ileocecalis elágazásig megtett távolságot. Az eredményeket a 2I. Ábra foglalja össze. A gyomor-béltranzit nem mutatott különbségeket az egyes csoportokban (p> 0,05). Ezenkívül a vastagbél működésének vizsgálatához a széklet kibocsátását DIO és DR csoportokban mértük. A széklet nedves és száraz tömege 1,20 ± 0,31 és 1,29 ± 0,42 volt DIO és DR csoportokban. Nem találtunk különbséget a DIO és a DR csoportok között (2I E ábra).

A duodenum és az ileum, valamint a szérum gyomor-bélrendszeri hormonjai

A vékonybél mozgékonyságának meghatározásához a duodenum és az ileum régió szegmenseit izoláltuk, és a bélizom feszültségét mértük ebben a vizsgálatban. Az eredményeket a 2II. Ábra mutatja. A duodenum csúcsértékei szignifikánsan magasabbak voltak, mint az ileumban (2II A ábra). A duodenum csúcsértékei szignifikánsan növekedtek a DR csoportban a CON csoporthoz képest (p 3. ábra

A NOS ChAT, SP, VIP és NADPH-d hisztokémiájának expressziója a belekben

A bél idegrendszere és a diéta beavatkozása közötti kapcsolat további meghatározása érdekében meghatároztuk a gerjesztő neuronok és a gátló neuronok expresszióját a patkányok bélfalában. Az acetilkolin-észteráz (AChE), valamint a P-anyag (SP), a vazoaktív bélpeptidek (VIP) és a nitrogén-oxid-szintáz (NOS) eloszlását és regionális variációit vizsgálták patkányok nyombélében, jejunumában és ileumjában. A kolinerg neuronok szelektív markerként a kolin-acetil-transzferáz (ChAT) expresszióját vizsgálták patkányok duodenumában, jejunumában és ileumjában. Amint a 4. ábra mutatja, a ChAT expressziója a patkányok duodenumában, jejunumában és ileumjában szignifikánsan magasabb volt a DIO csoportban, mint a DR csoportban (p 4. ábra

Ezen túlmenően, a nitrogén-oxid, mint gátló nemadrenerg, nem kolinerg neurotranszmitter expresszálódik a gyomor-bél szövetében [34]. A NADPH-d (neuronikus nikotinamid-adenin-dinukleotid-foszfát-diaforáz), amely nitrogén-monoxid-szintáz (NOS), lehet marker a nitrogén-monoxidot termelő neuronok számára. Ebben a vizsgálatban a NOS expresszióját a patkányok duodenumában, jejunumában és ileumjában vizsgálták. Amint a 6. ábrán látható, a NOS expressziója a patkányok duodenumában, jejunumában és ileumjában szignifikánsan magasabb volt a DIO csoportban, mint a DR csoportban (p 6. ábra

Vita

Összefoglalva, a patkányokat két hétig HFD-vel etetett patkányoktól étrend-indukált elhízás (DIO) vagy étrend-indukált elhízás-rezisztens patkányok (DR) alapján szűrtük. A DIO csoport patkányaiban a gyomor gyorsabb kiürülését, a nyombél mozgásának gyengébb összehúzódását, valamint az ileum mozgásának erősebb összehúzódását és ellazulását találták a DR csoporthoz képest. A gasztrointesztinális motilitás ezen változásai az ICC mennyiségének növelésével, az excitációs neuronok és az enterális idegrendszer gátló neuronjainak fokozásával szabályozhatók a DIO csoportban. A szérum gasztrointesztinális hormonok, például a CCK, a motillin és a gasztrin szintjeiben azonban nem találtak különbséget. Azt javasolta, hogy a diétás beavatkozás fontos szerepet játszik a gasztrointesztinális motilitásban, különösen az elhízás kialakulásában.

Hivatkozások

Baskin ML, Ard J, Franklin F, Allison DB: Az elhízás előfordulása az Egyesült Államokban. Obes Rev. 2005, 6: 5-7. 10.1111/j.1467-789X.2005.00165.x.

Ki J, F konzultáció: Diéta, táplálkozás és a krónikus betegségek megelőzése. 2003, WHO Technical Report Series Geneve: WHO

Bray GA, Tartaglia LA: Gyógyászati stratégiák az elhízás kezelésében. Természet. 2000, 404: 672-677.