Hosszú távú, nagy energiájú étrend által kiváltott szív hipertrófia és zsíros szív globális transzkripciós profilja Bama kismalacokban

Hovatartozás Állattáplálkozás Állattenyésztési Laboratórium, Állattudományi Intézet, Kínai Mezőgazdasági Tudományos Akadémia, Peking, P. R. Kína

Állat-egészségügyi Orvostudományi Főiskola, Kína Mezőgazdasági Egyetem, Peking, P. R. Kína

Hovatartozás Állattáplálkozás Állat-táplálék-laboratórium, Állattudományi Intézet, Kínai Mezőgazdasági Tudományos Akadémia, Peking, P. R. Kína

Hovatartozás Állattáplálkozás Állattenyésztési Laboratórium, Állattudományi Intézet, Kínai Mezőgazdasági Tudományos Akadémia, Peking, P. R. Kína

Állat-egészségügyi Orvostudományi Főiskola, Kína Mezőgazdasági Egyetem, Peking, P. R. Kína

Hovatartozás Állattáplálkozás Állattenyésztési Laboratórium, Állattudományi Intézet, Kínai Mezőgazdasági Tudományos Akadémia, Peking, P. R. Kína

Állattáplálkozás állami kulcsfontosságú laboratórium, Állattudományi Intézet, Kínai Agrártudományi Akadémia, Peking, P. R. Kína, Sencsen Mezőgazdasági Genom Intézet, CAAS, Shenzhen, 518120, P.R.

Jihan Xia,
Yuanyuan Zhang,
Leilei Xin,
Siyuan Kong,
Yaoxing Chen,
Shulin Yang,
Kui Li

Ábrák

Absztrakt

A hosszú távú, nagy energiájú étrend befolyásolja az emberi egészséget, és a szív steatosisán és hipertrófiáján kívül elhízáshoz és metabolikus szindrómához vezet. Kimutatták, hogy a szív méhen kívüli zsírfelhalmozódása a szívbetegségek kockázati tényezője, de a szívbetegségek molekuláris mechanizmusa nagyrészt ismeretlen. A Bama kismalacokat 23 hónapig táplálták magas zsírtartalmú, magas szacharóz tartalmú étrenddel (HFHSD). Ezeknek a sertéseknek a metabolikus szindróma tünetei jelentkeztek, és a szív steatosisát és a hipertrófiát mutatták jelentősen megnövekedett testtömeg mellett (2.73-szor, P 1. táblázat.

Western Blot

A nyugati csavart három HFSHD csoport sertésben (120, 126 és 146) és háromban a kontroll csoport sertésében (157, 159 és 161) hajtják végre. A HFHSD csoportot és a kontroll sertések szívszövetét homogenizáltuk és pufferrel centrifugáltuk. A fehérjét nátrium-dodecil-szulfát-poliakrilamid gélelektroforézissel végeztük. Az elektroforézist 140 V feszültség alatt, 3 óra alatt végeztük, majd 15 percig egyensúlyoztuk. A sertésszív fehérje a nitrocellulóz membránokra vált. A membránokat 1 órán át blokkoló pufferben inkubáltuk. Az ATF4, Coflin, Hsp27, IKBKG, CD74, ACTN2, PPP3A, CA2 és Actin (Chengdu Zen Bioscience, Chengdu, Kína) elleni antitesteket 1: 500 arányban hígítottuk pufferben (Tris-HCl, pH 7,5, NaCl, Tween- 20), majd inkubáljuk egy éjszakán át. Az immunblotokat TBS pufferben (Tris-Base, NaCl, Tween-20, pH 7,4) mostuk, majd a torma peroxidáz elleni kecske nyúlellenes poliklonális antitesteket tartalmazó első antitest szekunder antitestoldatába merítettük. Az immunblotolt komplexeket fokozott kemilumineszcenciás Western Blotting Luminális reagens alkalmazásával detektáltuk.

Statisztika

A mikroszkóp adatelemzéseket az SAS rendszer (Shanghai Biotechnology Corporation, Kína) segítségével végeztük. A többi statisztikai adatot SPSS 22.0 szoftverrel vizsgáltuk. Az összes adatot átlag ± szórásként (SD) és P 2. táblázatban fejeztük ki. Elhízás, hiperinsulinémia és diszlipidémia a Bama miniatűr sertéseknél.

Szív zsírlerakódások és kóros kardiomiocita felépítés és szerveződés a HFHSD miniatűr sertésekben

A HE festés nyilvánvaló steatózist mutatott ki a HFHSD miniatűr sertésszívekben, összehasonlítva a kontroll csoportéval. A HFHSD csoportba tartozó miniatűr sertések szívét mélyen beékelte egy vastag zsírszövetréteg, és világosszürke felületi színt mutatott, megnövekedett térfogattal és duzzanattal a kontroll csoporthoz képest. Fénymikroszkóp alatt megfigyelve a HFHSD csoportba tartozó sertések szívizomszálai rendezetlenek, nagyobbak, részben duzzadtak vagy atrófiásak voltak. Továbbá kis mennyiségű gyulladásos sejt beszivárgott a szívszövetbe, és a kis erek hiperémiát mutattak. A gyulladásos sejtek nyilvánvalóak a szívszövetben, viszonylag nagy maggal, sötétebb hiperkromatizmussal, kis mennyiségű citoplazmával. Ezzel szemben a szívsejtek hengeres sejtet mutatnak, az ovális vagy hosszúkás maggal azonos irányban, a szívizomrostokkal. A HFHSD csoportba tartozó sertések szívizomsejtjeinek intersticiális térfogata megnövekedett, és nagy mennyiségű zsírlerakódást figyeltek meg, néhány sejtet zsírszövet helyettesített vagy a zsír deformált. A szívizomsejtek a kontroll csoport sertésében normálisak, tömörek és egyenesek voltak, egyértelműen meghatározott szerkezettel (1. ábra).

A kontroll miniatűr sertések szívizomszálai szépen és szorosan voltak elrendezve (A, E, I, M, C, G, K és O), de a HFHSD csoportba tartozó miniatűr sertéseknél (nyilak N és P) elrendeződtek, gyulladásos sejtinváziót mutatnak (nyilak az F és H) és a kardiomiocita hipertrófiát (nyilak J, L). A HFHSD csoportba tartozó miniatűr sertések szövete zsírlerakódást mutatott (nyilak a B-ben és D-ben), és a szívizomrostok egy részét a zsír deformálta. A, E, I, M, C, G, K és O: kontrollcsoport; és B, F, J, N, D, H, L és P: magas zsírtartalmú és magas szacharózcsoport; bar = 50 μm.

Kollagén rostok a szívizomban

A HFHSD csoportba tartozó sertéseknél a Mallory trichromfestéssel kapott szív hosszanti és keresztirányú profilja a szívizom rostjaiban lerakódott nagyobb zsírvakuolokat, az erek körüli kollagénrostok enyhe növekedését és a kis erek bazális membránjának megvastagodását mutatta. A kontroll szívek normálisnak tűntek, és egyértelműen meghatározott struktúrájúak voltak (nyilak, 2. ábra).

A szívizomrostokat nagyobb távolságok választották el egymástól (nyilak a B-ben), és az erek körüli kollagénrostok megnövekedtek (nyilak D-ben) a HFHSD csoportban. A és C: kontrollcsoport; valamint B és D: magas zsír- és szacharózcsoport; keresztmetszet, bar = 100 μm.

Gén expressziós profilok a HFHSD és a kontroll csoportokban

A sertés teljes génes mikroszkóppal végeztük a miniatűr sertés szív mRNS expressziós profiljának átfogó elemzését. Gének ≥ 1,5-szeres változással és P értékek a 3. ábrán. A gének hierarchikus csoportosulása és a gén ontológia (GO) biológiai folyamatok elemzése a HFHSD és a kontroll csoportokban.

P-értékű gének 4. ábra. QRT-PCR a mikroarray validálásához.

Tíz olyan gént választottunk ki a qRT-PCR-re, amelyek a HFHSD miniatűr sertések szívében fel vagy le voltak szabályozva, és amelyek metabolizmushoz, aktin citoszkeleton jelátvitelhez és immunválaszhoz kapcsolódtak. Az adatok a HFHSD-csoport és a kontrollcsoport összehasonlításának szeres különbségei.

A zsíros szívvel és a szív hipertrófiájával kapcsolatos fontos fehérjék

A nyolc fontos fehérjét (ATF4, Coflin, Hsp27, IKBKG, CD74, PPP3A, ACTN2 és CA2) a különböző módon expresszált gének közül választjuk ki (P 5. ábra. A zsíros szívvel és a szív hipertrófiájával kapcsolatos fontos fehérjék a HFHSD csoportban és a kontroll csoportban.

A gének és az étrend által kiváltott szívbetegség kapcsolatának tanulmányozásához az mRNS-transzkriptumokat funkcionálisan osztályozták a GO adatbázisban a differenciálisan expresszált gének keresésével. A funkcionális kommentárokat az S1 táblázat mutatja be. A differenciálisan kifejezett GO kifejezések (P 6. ábra. A MAPK jelátviteli útvonalhoz kapcsolódó gének.

Az aktin citoszkeleton útjának differenciális génjei

Az immunválaszban részt vevő gének

Következtetés

Összefoglalva, ez a tanulmány az első jelentés a zsíros szív és a szív hipertrófiájáról, amelyet hosszú távú, magas zsírtartalmú, magas szacharóztartalmú étrend vált ki Bama miniatűr sertéseknél. A vizsgált sertések elhízást és hipertrófiás zsírszívet mutattak, gyulladásos sejtek inváziója és enyhe fibrózis kísérte. A Bama miniatűr sertés szív transzkriptum elemzései azt mutatták, hogy a szignál transzdukció, például a MAPK, a PPAR és a citokin útvonalakhoz kapcsolódó, az aktin citoszkeletális jelátviteli és gyulladásos útjai felé irányult. Ezenkívül a szívvel kapcsolatos gének, köztük a STAT3, ACSL4, ATF4, FADD, PPP3CA, CD74, SLA-8, VCL, ACTN2 és FGFR1 expressziója, amelyek fontos szerepet játszhatnak a zsíros hipertrófia hátterében, hosszú ideig indukálódhatnak. - hosszú távú nagy energiájú étrend.

segítő információ

S1 táblázat. Az összes GO-elemzési információ a differenciálisan expresszált génekről.

S2 táblázat. A differenciálisan expresszált gének összes útvonal-információja.

S3 táblázat. A magas energiájú étrend által kiváltott zsíros szívvel és szív hipertrófiával kapcsolatos kiválasztott gének.

S4 táblázat. A HFHSD és a kontroll csoportokban kimutatott összes gén.

Szerző közreműködései

A kísérletek megtervezése és megtervezése: SY KL. Végezte a kísérleteket: JX YZ. Elemezte az adatokat: LX JX YC. Hozzájáruló reagensek/anyagok/elemző eszközök: SK. Írtam a papírt: JX. Jó tanácsokkal szolgált a kutatásunkhoz: YC.

Hivatkozások

Tárgyterületek

A PLOS tárgyterületeivel kapcsolatos további információkért kattintson ide.

Szeretnénk visszajelzését. Van-e értelme ezeknek a tárgyköröknek a cikk számára? Kattintson a célra a helytelen Tárgy mellett, és tudassa velünk. Köszönöm a segítséget!

A tárgykör "Szív" alkalmazható erre a cikkre? igen nem

Köszönjük a visszajelzést.

A tárgykör "Sertés" alkalmazható erre a cikkre? igen nem

Köszönjük a visszajelzést.

A tárgykör "Zsírszövet" alkalmazható erre a cikkre? igen nem

Köszönjük a visszajelzést.

A tárgykör "Diéta" alkalmazható erre a cikkre? igen nem

Köszönjük a visszajelzést.

A tárgykör "MAPK jelző kaszkádok" alkalmazható erre a cikkre? igen nem

Köszönjük a visszajelzést.

A tárgykör "Gén kifejezés" alkalmazható erre a cikkre? igen nem

Köszönjük a visszajelzést.

A tárgykör "Gyulladás" alkalmazható erre a cikkre? igen nem

Köszönjük a visszajelzést.

A tárgykör "Disznó modellek" alkalmazható erre a cikkre? igen nem