Vessen egy pillantást a legújabb cikkekre

A gyermekkori elhízás és a zebrafish mint modell az étrend okozta elhízás és annak felnőttkori kardiovaszkuláris rendszerre gyakorolt hatásának vizsgálatához - Áttekintés

Facultad de Medicina, Universidad Antonio Narino, Bogota, Kolumbia

Absztrakt

Az elhízás a jelenlegi súlyos közegészségügyi probléma, amely kockázati tényezőt jelent a szív- és érrendszeri, endokrin, anyagcsere és daganatos betegségek kialakulásában. A nem megfelelő táplálékbevitelt az elhízás kialakulásának egyik legfontosabb tényezőjeként állítják, különös tekintettel a magas zsírtartalmú étrend bevitelére. Az elhízás az utóbbi évtizedekben egyre növekszik, és a felnőttkori problémáról a gyermekkori aggodalomra vált át, a gyermekkori elhízás jelenleg járványnak számít. Jelen áttekintés bemutatja ennek a problémának a nagyságát és a diéta által kiváltott elhízási modell hasznosságát a zebrafish-ban a túlzott táplálkozás és a magas zsírtartalmú étrend hatásának tisztázásában a túlsúly növekedésre és az elhízásra. A bemutatott bizonyítékok azt mutatják, hogy a zebrafish hasznos modell az elhízás és annak státusának, mint rizikófaktornak az emberekben előforduló számos krónikus nem fertőző betegség, köztük metabolikus szindrómák, metabolikus kardiopátiák és szívelégtelenség tanulmányozására.

Kulcsszavak

állatmodellek, gyermekkori elhízás, kardiovaszkuláris kockázat, magas zsírtartalmú étrend, túltáplálás, zebrafish szív

Bevezetés

Az elhízás súlyos közegészségügyi probléma, és jelenleg a különböző krónikus egészségügyi problémák kialakulásának egyik legfontosabb rizikófaktorának tekintik, mint például a szív- és érrendszeri, gyomor- és bélrendszeri, vese-, endokrin, mozgásszervi és immunológiai betegségek [1–4]. Az Egészségügyi Világszervezet (WHO) adatai szerint az elhízás prevalenciája megháromszorozódott 1975 és 2016 között. A világ népességének körülbelül 13% -a mutatott elhízást 2016-ban, ami körülbelül 650 millió embert jelent: 11% férfit és 15% nőt [5,6 ]. Jelen áttekintés céljából bibliográfiai keresést hajtottak végre a PubMed adatbázisban, az EMBASE, a sciELO és a Google Scholar keresőmotorjában. A „túltáplálás”, a „magas zsírtartalmú étrend”, a „gyermekkori elhízás”, a „kardiovaszkuláris kockázat”, az „étrend okozta elhízás” és a „zebrafish szív” kifejezéseket kombinálták.

Bár az elhízás krónikus betegség, amely főleg felnőtteknél fordul elő, a gyermekkori elhízás riasztóan megnőtt az elmúlt évtizedekben, és ma már globális járványnak számít [7–9]. 2016-ban körülbelül 41 millió 5 év alatti gyermek volt túlsúlyos vagy elhízott, és ezeknek a gyermekeknek a fele Ázsiában élt. Az 5 és 19 év közötti életkorra tekintettel a túlsúlyos és elhízott gyermekek prevalenciája az 1975-ös 4% -ról 2016-ra 18% -ra nőtt; több mint 124 millió gyermek és serdülő elhízott [5,6]. A túlsúly és a gyermekkori elhízás kockázati tényezőt jelenthet a felnőtteknél nehezen kezelhető krónikus betegségek kialakulásában [10–12]. A gyermekkori zsírszövet túlzott növekedése kockázati tényező lehet olyan egészségügyi problémák kialakulásában, mint a magas vérnyomás, szívelégtelenség, glükóz-intolerancia, diszlipidémiák, zsíros májbetegség, metabolikus szindróma, diabetes mellitus 2, osteoarthritis és a különböző eredetű rák egyes típusai: endometrium, emlő, petefészek, prosztata, máj, epehólyag, vese és vastagbél [13,14].

Diéta, táplálkozási egyensúly és zsírszövet

Az elhízás multifaktoriális rendellenesség, és az egyik tényező, amely elősegíti annak kialakulását, a kiegyensúlyozatlan étrend, különösen a magas lipidtartalmú diéták, amelyek pozitív energia-egyensúlyhiányhoz vezetnek a kalóriabevitel és az energiafogyasztás között [15]. Javasolták a táplálékbevitel központi szabályozásának módosítását, amely az étrend okozta elhízás (DIO) eredete. A központi idegrendszerben (CNS) anorektikus és orexigén áramköröket, neuropeptideket, receptorokat és jelátviteli utakat írtak le. Manapság a DIO-kutatás a függőség-szerű viselkedési és molekuláris adaptációk tanulmányozására irányul a túlevés során [16-18].

A bevitt kalóriafelesleg túlevésében ez a felesleges mennyiség lipidként tárolódik a zsírszövet-adipocitákban, ahol trigliceridként és semleges lipidként halmozódnak fel, és ez a tárolás elősegíti a túlsúly és az elhízás kialakulását [19,20].

Felvetődött, hogy a táplálkozási egyensúly az egyéni fejlődés kezdeti szakaszában meghatározza biotípusát előrehaladott korában [13,21,22]. Az étrendben lévő kalóriafelesleg növeli annak valószínűségét, hogy a zsírszövet mennyiségének növekedését a lipidek felhalmozódása idézi elő. A zsírszövet emelésének két dokumentált mechanizmusa van: a zsírsejtek hipertrófiája vagy hiperpláziája. Az egyik vagy másik mechanizmus hozzájárulása az elhízás kialakulásához különféle tényezőktől függ, ideértve az életkort, az étrendet, a neuroendokrin szabályozást és a genetikai szempontokat, többek között [23-25]. Emberben ezek a mechanizmusok meghatározhatják annak valószínűségét, hogy a zsírszövet a testtömeg 2-70% -ára táguljon, válaszul a pozitív energiamérlegre [26].

A zsírszövet és az elhízás kapcsolata

Rágcsálómodellek és elhízáskutatás

A rágcsálók elhízási modelljeivel végzett preklinikai vizsgálatok és az epidemiológiai klinikai vizsgálatok közvetlen összefüggést mutatnak a zsírbevitel és az elhízás között [24,37,38]. Más rágcsálókon végzett vizsgálatok azt mutatják, hogy a súlygyarapodás nem mindig jár hyperphagiával, és hogy az izokalorikus étrendek a diéta zsírtartalmának egyenes arányában indukálhatják a zsigeri zsírszövet felhalmozódását [37,38]. Ezenkívül bebizonyosodott, hogy a lipidekben gazdag étrend szubkután zsírszövet-proliferációt és zsigeri zsírszövet-hipertrófiát indukál, egereknél pedig megerősítést nyert, hogy a magas zsírtartalmú étrend a szubkután zsírszövetben előidézi az adipocita sejtek progenitorainak szaporodását [23, 25]. Paradox módon elhízott egereknél leírtak néhány elhízásellenes beavatkozást, például a lipectomiát, amelyek serkentik a lipogenezist és az adipocita differenciálódást [39]. Habár a patkányok elhízási modelljét arany standardnak tekintik, a költségek magasak, ezért olyan alternatív modelleket kerestek, amelyek lehetővé tennék a kutatás fejlesztését ebben a kérdésben, különösen azokban a feltörekvő országokban, ahol az elhízás komoly közegészségügyi problémát jelent. Az állatkísérletek egyik alternatívája a zebrafish.

A zebrafish használata az étrend okozta elhízás tanulmányozására

A zebrafish-ban a lipidek anyagcseréje olyan, mint az emlősöké. A lipidek felszívódnak az étrendi lipidekből, és a bélből a májba, majd onnan az egész testbe jutnak. A vérben a lipideket lipoprotein hordozók (VLDL, LDL, HDL) szállítják ugyanúgy, mint az emlősöknél [50,51]. Ezenkívül a zebrafish rendelkezik az energia-homeosztázis szabályozási útjával, amely magában foglal egy központi melanokortin rendszert, amely reagál a leptinre. A zebrafish-ban találtak adiponektin- és adiponektin-receptorokat, agoutival kapcsolatos fehérjét, PPAR-okat (peroxisome-proliferator-aktivált receptorok), lipid-érzékelőt és a lipid-anyagcsere szabályozóját, a leptint és a szabályozó lipidszintézis útját SCAP/SREBP. Az obesogén és antiobesogén gyógyszereket sikeresen tesztelték ebben a modellben, amelyek azt sugallják, hogy az adipogenezis kulcsfontosságú szabályozási útvonalai konzerválódnak a zebrafish-ban.

DIO fiatal zebrafish-ban és cardiovascularis változások felnőtt zebrafish-ban

Következtetések

Mivel a zebrafish genom teljes szekvenálása megmutatta, hogy 80% -ban hasonlít az emberi genomhoz [65], a bizonyítékok alátámasztják a magas lipidtartalmú étrend, az obesogén utak diszregulációja és az elhízás közötti kapcsolat hipotézisét; úgy tűnik, hogy az eredmények megerősítik e két tényező szerepét a szív- és érrendszeri betegségek kialakulásában, és extrapolálhatók emberekre. Az eredmények hangsúlyozzák a kiegyensúlyozott étrend beépítésének fontosságát az élet korai szakaszában a krónikus, magas költségű és ellenőrizhetetlen betegségek kockázatának csökkentése érdekében a felnőtteknél. Tekintettel a DIO zebrafish modell által nyújtott egyre növekvő bizonyítékokra, ez a modell hasznos, olcsó modellnek tekinthető az elhízás és a nem fertőző krónikus betegségek kapcsolatának tanulmányozására, a kiváltó mechanizmusok tisztázására, valamint a megelőzés és a terápiás intézkedések javaslatára. Ez az információ viszont felhasználható az elhízással összefüggő betegségek globális terheinek csökkentését célzó közegészségügyi programok támogatására.

Nyilatkozatok

Finanszírozás: Ez a kutatás nem kapott külön támogatást az állami, a kereskedelmi vagy a nonprofit szektor finanszírozó ügynökségeitől.

Összeférhetetlenség: Szerző kijelenti, hogy nincs összeférhetetlensége.

Etikai jóváhagyás: Ez a cikk nem tartalmaz tanulmányokat emberi résztvevőkkel vagy állatokkal, amelyeket a szerzők egyike sem végzett.

Hivatkozások

Szerkesztői információk

Főszerkesztő

Yosuke Yamada
Nemzeti Orvosbiológiai Orvostudományi Intézetek, Egészség és Táplálkozás, Japán
Ying-Fu Chen
Kaohsziung Orvosi Egyetem, Tajvan