A magas zsírtartalmú, magas koleszterinszintű étrend növeli a gyomorhurut előfordulását az LDL-receptor-negatív egerekben

Az endokrinológiai és anyagcsere osztálytól (AL, SM, WP, JLW) és a fertőző betegségek osztályától (SPC, MO, JF), a Kaliforniai Egyetem Orvostudományi Tanszékétől és a VA Healthcare San Diego (JF), La Jolla, Kalifornia. Az első 2 szerző egyformán járult hozzá ehhez a munkához.

Absztrakt

Az egerek gyorsan válnak az érelmeszesedés vizsgálatának egyik legkedveltebb modelljévé. A legtöbb vad típusú egér általában ellenáll a hiperkoleszterinémiának és az aterogenezisnek, még akkor is, ha magas zsírtartalmú, magas koleszterinszintű étrenden tartják őket. A C57BL/6 egerek azonban fokozottan hajlamosak az érelmeszesedésre, 1 és ezen a genetikai háttéren alapuló nagyszámú transzgénikus és génkiütési modell jelentős hiperkoleszterinémiát és érelmeszesedést eredményez. 2 Ezekben a modellekben az aorta eredetű és az aorta egészében az átmeneti és előrehaladott ateroszklerotikus elváltozások kialakulása általában a magas zsírtartalmú és magas koleszterinszintű étrend tartós táplálásától függ. Például az normális egér chow-val táplált LDL-receptor-negatív (LDLR -/-) egereknél a plazma koleszterinszintje ~ 250 mg/dl és korlátozott ateroszklerózis alakul ki, míg a magas koleszterinszintű diéták> 1200 mg/dL> koleszterinszintet és kiterjedt érelmeszesedést idéznek elő az egész aortafa. 3 4 Ezzel szemben az apolipoprotein (apo) E-hiányos (apoE -/-) egerek spontán jelentős hypercholesterinaemiát és ateroszklerózist fejlesztenek ki még normál chow étrend mellett is. 5 6 Ennek ellenére számos apoE -/- egéren végzett vizsgálat megnövekedett koleszterintartalmú „nyugati” étrendet alkalmaz a plazma koleszterinszintjének további emelésére és az elváltozások kialakulásának felgyorsítására. 3 7 8 9

A magas koleszterinszintű étrenddel táplált egereket széles körben alkalmazták az apoproteinek és lipoproteinek, a lipoprotein és a scavenger receptorok aterogén mechanizmusainak, az immunrendszer szerepének és a cukorbetegség hatásainak tanulmányozására. 2 Számos megfigyelés történt azonban, amely megnehezítheti e vizsgálatok eredményeinek értelmezését. Ilyen megfigyelés az a tény, hogy a magas zsírtartalmú étrend nemcsak hiperkoleszterinémiát, hanem inzulinrezisztenciát is kivált az LDLR -/- egerekben. 10 Ebben a cikkben egy másik, a magas zsírtartalmú étrendhez kapcsolódó potenciálisan zavaró hatásról számolunk be.

Helicobacter pylori a fertőzés (és ezt követően a gyomorhurut) a közelmúltban szív- és érrendszeri betegségekkel társult, 11 12 bár a kapcsolat ellentmondásos. Egy előzetes vizsgálat során megkísérelték kifejleszteni az egér modelljét, amelyben a Helicobacter Az aterogenezis fertőzését ki lehet vizsgálni, azt vettük észre, hogy az LDLR -/- magas zsírtartalmú és magas koleszterinszintű étrenddel táplált egerek a gasztritisz jeleit gyakrabban mutatták, mint a standard chow-val etetett egerek. Helicobacter fertőzés. Mivel az érelmeszesedésnek számos jellemzője van egy gyulladásos betegségre, feltehető, hogy bármely krónikus gyulladás szisztémás hatásokhoz vezethet, amelyek felgyorsíthatják az atherogén folyamatot. Ezért úgy döntöttünk, hogy teszteljük azt a hipotézist, miszerint a gasztritisz felgyorsítja az érelmeszesedés kialakulását, és számos korábbi jelentésben részben megmagyarázhatja az elváltozások kialakulásának egyes változatosságát az egyes állatok között.

Mód

Állatok és diéták

1. tanulmány

A három különálló kísérlet mindegyikében ötödik generációs LDLR -/- egereket (C57BL/6J × 129Sv) használtunk egy tenyésztelepről, amelyet eredetileg Jackson Laboratóriumok (Bar Harbor, Me). Előzetes kísérletben tizenhat 3 hónapos nőstény LDLR -/- egeret tápláltak magas zsírtartalmú, 1,25% koleszterintartalmú étrenddel (TD 92121, Harlan Teklad) 8 héten keresztül. Az egerek közül nyolc megfertőződött Helicobacter felis, egy törzs, amelyről ismert, hogy egereken gasztritist fertőz és indukál. További 8 azonos korú nem fertőzött nőstény egeret normál chow-val etettek (Rodent Diet 8604, Harlan Teklad). A diéták összetételét az 1. táblázat mutatja be. Bár a fertőzés sikertelen volt, mivel az ureáz lélegzetvizsgálat, a szövettan és a baktériumtenyészet alapján azt vettük észre, hogy a nem fertőzött koleszterinnel táplált állatokban a gyomorgyulladás előfordulási gyakorisága magas volt, összehasonlítva a normál chow táplált állatokkal.

2. tanulmány

Ennek a váratlan eredménynek a további vizsgálatához megvizsgáltunk egy hím LDLR -/- egér egy csoportját, amelyek egy másik folyamatban lévő tanulmányból rendelkezésre álltak. Ebben a vizsgálatban 27 állatot 4,5 hónapig tápláltak magas zsírtartalmú, 1% koleszterintartalmú étrenddel (TD 95286, Harlan Teklad). Húsz kontrollt tápláltak normál chow-val.

3. tanulmány

Ezen kívül elvégeztünk egy harmadik prospektív vizsgálatot huszonhat 8–9 hónapos nőstény LDLR -/- egér felhasználásával. Közülük 18-at 3 hónapig tápláltak magas zsírtartalmú, 1,25% -os koleszterintartalmú étrenddel, 8-at pedig a normál chow-val. Mindhárom vizsgálatban az egereket lemértük, és retro-orbitális vérzéssel 4–6 hetes időközönként 100 μL vérmintát nyertünk. A teljes plazma koleszterin- és trigliceridszintet automatizált enzimatikus eljárással (Boehringer Mannheim Diagnostics) határoztuk meg. Az 1. vizsgálatban az állatokat 4–5 hónapos korban, a 2. vizsgálatban 7–8 hónapos korban, a 3. vizsgálatban 11–12 hónapos korban.

4. tanulmány

Annak megállapítására, hogy a koleszterin által kiváltott gyomorhurut specifikus-e az LDLR -/- egerekre, a vad típusú C57BL/6 egereket magas zsírtartalmú és magas koleszterinszintű diétákkal is táplálták egy kontroll kísérletben. Tíz nőstény egeret tápláltak magas zsírtartalmú, 1,25% -os koleszterintartalmú étrenddel (TD92121), és 10 egeret normál chow-val etettek 3,5 hónapig.

Mindezen vizsgálatokhoz az egereket külön csoportokban, legfeljebb 4-ig egy ketrecbe helyeztük, 12 órás fénycikluson keresztül, az élelemhez és a vízhez ad libitum hozzáféréssel. Az egereket leöltük és a gyomrokat az alábbiakban leírtak szerint dolgoztuk fel.

Az ateroszklerózis morfometriai meghatározása

Az érelmeszesedés morfometriai elemzését a korábban leírt módon hajtottuk végre. 4 9 Röviden, az érzéstelenített egereket az alsó vena cava exanguinnal elöltük. A szisztémás keringést EDTA-t tartalmazó PBS-sel perfundáltuk egy tűn keresztül a bal kamrában, amíg a szennyvíz vérmentes volt, majd 4% paraformaldehid – 5% szacharóz-oldattal 5 percig perfúzióval rögzítettük. Az aortát megtisztítottuk, kinyitottuk, fekete viaszfelületre tűztük, és a korábban leírt módon Szudán IV-vel festettük. Az ateroszklerotikus elváltozások által borított relatív aortafelületet számítógéppel segített képanalízissel mértük a leírtak szerint. 4 Az érelmeszesedést 10 koleszterinnel táplált egérben határoztuk meg a 2. vizsgálatból és minden egérből a prospektív vizsgálatból 3.

A gyomorgyulladás értékelése

Statisztikai analízis

Az ANOVA-t használták a magas koleszterinszintű étrend és a normál chow csoportok közötti változók átlagának összehasonlítására. Mann-Whitney U tesztet használtunk a 2 gasztritisz-csoport adatainak elemzésére (gasztritisz, ≥5 és nongastritis, 15. pont) Koleszterinnel táplált állatokban változó, de általában sokkal nagyobb számú gyulladásos sejtet találtak a gyomornyálkahártyán. Az 1B. ábra egy példa a gyomor gyulladására, a gyulladásos sejtek bőséges felhalmozódásával a nyálkahártyán és a submucosába nyúlva. A mikrográfia egy gyomorszakaszt ábrázol, amelyet a 7. kategóriába soroltak. súlyosabb, nyílt fekélyekkel járó gyomorhurutot találtak, amint azt az 1C. ábra mutatja, 9-es pontszámmal.

A gyomorgyulladás mértékét egyes állatokban, a gyulladás pontszámaként kifejezve, a 2. ábra mutatja. Minden vizsgálatban a gasztritisz előfordulása (≥5) szignifikánsan magasabb volt a magas koleszterintartalmú étrenddel etetett állatokban, mint a normál chow-val kezelt állatokban. Az 1. vizsgálatban a koleszterinnel táplált csoport 37% -ának (3/8) volt a gyulladás pontszáma ≥5, szemben a kontroll állatok 0% -ával (0/8) (P 0,1).

Valamennyi vizsgálatban a koleszterinnel táplált egerek lényegesen nagyobb súlyt nyertek, mint a kontroll egerek (2. táblázat). A koleszterinnel táplált LDLR -/- egerek súlygyarapodása kissé nagyobb volt a gyomorhurutban szenvedő állatoknál, mint a gyomorhurut nélküli állatoknál, de a különbség statisztikailag nem volt szignifikáns (3. táblázat).

A gasztritisz hatása a plazma koleszterinszintjére és az ateroszklerózis mértékére

A várakozásoknak megfelelően az LDLR -/- egerek teljes plazma koleszterinszintje 6-8-szor magasabb volt a koleszterinnel táplált egerekben, mint a kontroll állatokban (2. táblázat). Ha összehasonlítottuk a koleszterinnel táplált gasztritiszes vagy anélküli egereket, a gasztritisz nélküli állatokban a plazma átlagos lipidszintje valamivel magasabb volt, mint a gyomorhurutban szenvedő állatoknál (3. táblázat). A gyulladás pontszáma és a koleszterinszint között azonban nem találtak összefüggést.

A 3. vizsgálat nőstény egereinél kevesebb atherosclerosis alakult ki az aortában, mint a hím egereknél a 2. vizsgálatban, amint azt a 2. táblázat mutatja. A koleszterinnel táplált állatokban az elváltozások átlagos területe nőstényekben 8,6%, hímekben 14,9% volt. Ez összhangban van laboratóriumunk korábbi jelentéseivel. 3 A régi kontroll nőstény állatokban az elváltozás területe 2,5% és 6,3% között változott (átlagosan 4,5%). A 2. és 3. vizsgálatban a koleszterinnel táplált, gyomorhurutban szenvedő állatoknál valamivel több volt az ateroszklerózis, mint a gasztritisz nélküli állatoknál, de a különbségek statisztikailag nem voltak szignifikánsak (3. táblázat).

Annak a hipotézisnek a kifejezett tesztelésére, hogy a gyomorhuruthoz kapcsolódó gyulladás felgyorsítja az érelmeszesedést, megvizsgáltuk a korrelációt az elváltozás kialakulásának mértéke és a gyomor gyulladásának pontszáma között. Amint a 3. ábrán látható, az érelmeszesedés mértéke gyenge összefüggést mutatott a gyulladás pontszámával, összhangban a tesztelt hipotézissel (r= 0,32; P= 0,047, 1 farkú elemzés). A fokozatos többszörös regressziós analízis során azonban csak a nemi és a plazma koleszterinszintek találtak szignifikáns korrelációt az ateroszklerózis mértékével.

Mivel elképzelhető, hogy a gyomorhuruthoz kapcsolódó gyulladásos folyamatok fokozott lipid-oxidációhoz vezetnek, és mivel ez modulálhatja a keringő antitestek titerét az oxidáció-specifikus epitópokhoz, megmértük az antitestek kötődését az MDA-LDL-hez, egy oxidáció-specifikus epitóphoz. az LDL oxidációja az étrendi csoportokban (4. táblázat). A 2. vizsgálatban az MDA-LDL elleni IgG és IgM antitestek szignifikánsan magasabbak voltak a koleszterinnel táplált egerekben, mint a kontrollokban. A 3. vizsgálat hasonló eredményeket hozott, bár az IgM-kötődés különbsége nem érte el a szignifikanciát. Az IgG és az IgM antitest analóg növekedéséről a növekvő aterogenezis során korábban beszámoltak 16 egereknél és számos, koszorúér-betegségben szenvedő emberen végzett vizsgálatban. 17 18 Az IgA antitestek kötődése szignifikánsan megnőtt a 3. vizsgálat koleszterinnel táplált állatainál, a 2. vizsgálatéinál azonban nem. Ha az adatokat hasonlítottuk össze gyomorhurutban szenvedő vagy anélküli állatokkal, nem találtunk szignifikáns különbséget (adatokat nem mutattunk be).

Vita

Ez a tanulmány az első bizonyítékot szolgáltatja arra vonatkozóan, hogy az LDLR -/- egerekben az ateroszklerózis vizsgálatához alkalmazott szokásos magas zsírtartalmú és magas koleszterinszintű étrend ezeknél az állatoknál magas gyakorisággal társul a gyomorhuruthoz. A koleszterinnel táplált LDLR -/- egerek 35% -ában ~ 3 hónap alatt közepesen súlyos vagy súlyos gastritis alakult ki. Még azok az LDLR -/- egerek is, amelyeknél nem alakult ki nyílt gyomorhurut, több gyomorgyulladást mutattak, amikor magas zsírtartalmú és magas koleszterinszintű étrendet alkalmaztak (2. ábra). Ezzel szemben a vad típusú C57BL/6 egereknek ugyanazon magas zsírtartalmú és magas koleszterinszintű étrend táplálása nem növelte a gyomorhurut előfordulását, ami arra utal, hogy a hiperkoleszterinémia és/vagy az LDLR hiánya szerepet játszik a koleszterin által kiváltott gastritisben.

Összefoglalva, a jelen tanulmány bebizonyítja, hogy a szokásos magas zsírtartalmú, magas koleszterinszintű étrend a gasztritisz jelentős növekedésével jár az LDLR -/- egerekben, és azt sugallja, hogy ez bonyolíthatja a modellt alkalmazó számos tanulmányban.

1Mindkét szerző egyformán járult hozzá ehhez a tanulmányhoz.

1.ábra. Az LDLR -/- egerek hosszanti gyomorszakaszainak H-E festése. A, Megmutatja a normál, chow-val etetett fiatal kontrollállat normál gyomorfalját. A mirigyek szorosan össze vannak csomagolva, és a submucosa tiszta (nyilak). B, Mérsékelt gyomorhurutot mutat magas zsírtartalmú, magas koleszterintartalmú étrenddel táplált állatoknál. A bőséges gyulladásos sejtek beszivárognak a nyálkahártyába, kiszélesítve a mirigyek (nyílhegyek) közötti teret, és kiterjesztve a submucosára (nyilak). C, Súlyos gyomorhurut, fekély (nyílhegyek) megjelenése koleszterinnel táplált állatban. A gyulladásos sejtek és a fibrózis kiterjed a submucosára (nyilak). Bar = 25 μm.

2. ábra. A 3 vizsgálatban magas zsírtartalmú, magas koleszterintartalmú étrenddel táplált LDLR -/- egerek és normál chow táplált kontroll állatok gyomorgyulladás-pontszámainak megoszlása. A sávok az egyes csoportok átlagértékét jelentik.

3. ábra. Az ateroszklerózis mértékének és a gyomorgyulladás pontszámának összefüggése magas zsírtartalmú, magas koleszterinszinttel táplált LDLR -/- egerekben (r = 0,32; P

Asztal 1. A magas zsírtartalmú, magas koleszterinszintű étrend és a normál chow összetétele

Az érték gramm/kilogramm.

2. táblázat. Relatív súlygyarapodás, aorta ateroszklerózis, plazma lipidkoncentrációk és gyomorgyulladás pontszámok LDLR-ben -/- magas zsírtartalmú, magas koleszterinszintű étrendben vagy normál chow-ban táplált egerek

Az ND azt jelzi, hogy nincs meghatározva. Az adatok átlag ± SD.

1 10 állat átlaga.

2 A vizsgálat végén.

3 P 4 P 5. P

3. táblázat. Relatív súlygyarapodás, aorta ateroszklerózis és plazma lipidszint koleszterinnel táplált egerekben (≥5 pontszám) vagy anélkül (pontszám ≤4) gyomorhurut

Az adatok átlag ± SD.

1 A vizsgálat végén.

2 Átlag 6 állat.

3 Átlag 4 állat.

4. táblázat. Autoantitestek megkötése oxidált epitópokkal szemben az MDA-LDL-ben magas zsírtartalmú, magas koleszterinszinttel táplált állatokban, összehasonlítva a normál táplálékkal táplált állatokkal

Az értékek átlag ± SD, relatív fényegység/msec-ben kifejezve, a leírtak szerint.

1 Egy állatot kizártak a határon túli értékek miatt.

2 IgA antitest mért 15 koleszterint tápláló és 7 normál chow táplált egérből.