A nátrium-glükóz kotransporter 2 inhibitor és az alacsony szénhidráttartalmú étrend különbözõ hatása a testre

Noha a nátrium-glükóz kotranszporter 2 (SGLT2) gátlóval és az alacsony szénhidráttartalmú étrenddel (LCD) az elhízás és a 2-es típusú cukorbetegség esetében hasonlóak, mivel mindkettő korlátozza a szervezet szénhidrátjait, hatásmechanizmusaik eltérő.

Kevés tanulmány vizsgálta az SGLT2 inhibitor és az LCD közötti különbségeket az elhízás és a 2-es típusú cukorbetegség kezelésében.

Mik az új eredmények?

Az SGLT2 inhibitorral végzett kezelés erősen javította a glükóz metabolizmust a hasnyálmirigy β sejtjeinek megőrzésével, míg az LCD javította a zsírmájat.

Noha az SGLT2 gátlóval és az LCD-vel végzett kezelés megnövelte a vér β-ketonszintjét, ezek együttes alkalmazása nem vezetett a vér β-keton szintjének additív növekedéséhez.

Hogyan változtathatják meg ezek az eredmények a kutatás vagy a klinikai gyakorlat fókuszát?

Az SGLT2 gátlóval és az LCD-vel való kezelés különbözõ hatással volt a test összetételére és az anyagcsere profiljára.

A két kezelés együttes alkalmazása az anyagcsere javulásához vezethet az elhízás és a 2-es típusú cukorbetegség kezelésében.

BEVEZETÉS

A nátrium-glükóz kotranszporter (SGLT) 2 gátló és az alacsony szénhidráttartalmú étrend (LCD) hatékonysága az elhízás és a 2-es típusú cukorbetegség kezelésében a közelmúltban világszerte felkeltette a figyelmet.

Az SGLT2 inhibitorok inzulinfüggetlen módon gátolják a vese glükóz visszaszívódását és csökkentik a vércukorszintet. Nemrégiben kimutatták, hogy pleiotróp hatásuk van, például a testtömeg, a vérnyomás, a glomeruláris hiperfiltráció és a szérum húgysavszintjének csökkentése, –REG EREDMÉNY) Próba, 2 3 Canagliflozin kardiovaszkuláris értékelési tanulmány (CANVAS) Program, 4 A kardiovaszkuláris eredmények összehasonlító hatékonysága a nátrium-glükóz kotransporter-2 inhibitorok (CVD-REAL) új felhasználóinak tanulmányában, 5 kanagliflozin és vesebetegségek cukorbetegségben, megállapított nephropathia klinikai értékelés (CREDENCE) Kísérlet, 6-os és dapagliflozin-hatás a kardiovaszkuláris eseményekre (DECLARE-TIMI 58) Trial.7 Ezenkívül beszámoltunk arról, hogy az SGLT2 inhibitorral végzett kezelés fenntartotta a vázizom tömegét, csökkentve a szérum myostatin szintjét

Az LCD-ről kimutatták, hogy csökkenti a testsúlyt, összehasonlítva az alacsony zsírtartalmú étrenddel megfigyelt hatásokkal az étrendi beavatkozás véletlenszerű kontrollált teszt9 és a megnevezett diétaprogramok metaanalízise szerint. 10 A testtömeg csökkentése mellett az LCD állítólag javítja a szív- és érrendszeri kockázati tényezők, mint például a szisztolés/diasztolés vérnyomás, valamint a glükóz, az inzulin, a triglicerid (TG), a nagy sűrűségű lipoprotein és a C reaktív fehérje plazmaszintje.11 Ezenkívül a növényi alapú LCD alacsonyabb összes okú és kardiovaszkuláris betegség mortalitása.12 13

Bár az elhízás és a 2-es típusú cukorbetegség kezelése az SGLT2 gátlóval és az LCD-vel hasonló, abban az értelemben, hogy mindkettő korlátozza a szervezet szénhidrátjait, hatásmechanizmusuk eltér. Kevés tanulmány vizsgálta az SGLT2-gátló és az LCD közötti különbségeket az elhízás és a 2-es típusú cukorbetegség kezelésében. 14 Ezenfelül vannak biztonsági aggályok, hogy az SGLT2-gátló és az LCD együttes alkalmazása tovább növelheti a ketontestek szintjét, mert erről a hatásról beszámoltak mindkét kezelésre.15 16

Jelen tanulmány az SGLT2 inhibitor és az LCD hatását vizsgálta a testösszetételre és az anyagcsere profiljára az elhízás és a 2-es típusú cukorbetegség db/db egér modelljével.

Kutatási tervezés és módszerek

Állatok és kísérleti tervezés

Hat hetes hím db/db egereket a CLEA Japan-tól (Tokió, Japán) vásároltak. Az egereket egyedileg ketrecben tartottuk, és állandó szobahőmérsékleten, 23 ° C ± 1 ° C-on tartottuk 12 óra/12 óra világos sötét ciklus alatt (világítás 07: 00-kor), szabad hozzáféréssel a vízhez. Az egereket normál étrenddel (ND) (D10001, 3,9 kcal/g, Research Diets, New Brunswick, New Jersey, USA) vagy LCD-vel (D14012301, 4,7 kcal/g, Research Diets) etettük, és mindkét vivőanyaggal (0,5% hidroxi-propil) kezeltük. metil-cellulóz (Wako, Osaka, Japán) vagy kanagliflozin (Cana) (egyenértékű 30 mg/testtömeg-kg). A kánát a Mitsubishi Tanabe Pharma (Oszaka, Japán) biztosította. Az egereket véletlenszerűen négy csoportra osztottuk az alábbiak szerint: ND csoport, ND-vel tápláltuk és vivőanyaggal adtuk be; ND + Cana csoport, táplálva ND-t és beadva Cana-val; LCD-csoport, LCD-vel táplálva és hordozóval beadva; és az LCD + Cana csoport, táplálva az LCD-t és beadva a Kana-val. Az ebben a vizsgálatban alkalmazott kísérleti étrend képleteit az online kiegészítő táblázat tartalmazza. A vivőanyagot és a Cana-t naponta egyszer szájon át adagolták. Minden állatgondozási és állatkísérletet az intézményi irányelveknek megfelelően hajtottak végre.

Kiegészítő anyag

Ad libitum táplálékfelvétel

A hathetes hím db/db egereket ND-vel vagy LCD-vel etették, és vivőanyaggal vagy Cana-val adták be őket. A táplálékfelvételt 4 napig ad libitum körülmények között mértük, és minden csoportra kiszámoltuk az átlagos kalóriabevitelt.

Páros etetési kísérletek

Pár etetési kísérleteket végeztek a kalóriabevitel hatásának kizárására. Az ND + Cana, az LCD és az LCD + Cana csoport páros táplálású egereit ugyanannyi kalóriával etették, mint amennyit az előző napon az ND csoportba tartozó egerek fogyasztottak. A páros etetési kísérletek 8 hetes korban kezdődtek és 8 hétig folytatódtak.

Testsúly

Minden csoportban az egerek testtömegét minden héten 14:00 és 16:00 óra között mértük 8 héten keresztül.

Rektális hőmérséklet

A rektális hőmérsékletet hőmérővel (Physitemp BAT7001H, Fisher Scientific, Clifton, New Jersey, USA) mértük a kísérlet megkezdése utáni 6. héten.

Biokémiai elemzés

A kísérleti időszak alatt vért nyertünk a farokvénából a plazma glükózszintjének mérésére minden héten 14:00 és 16:00 között. A kísérlet végén 14:00 és 16:00 óra között vért nyertünk az alsó vena cava alól. A glükóz, inzulin, TG, összkoleszterin és nem észterezett zsírsav (NEFA) plazmaszintjét standard enzimes vizsgálattal vagy kereskedelemben kapható ELISA készletekkel (Glucose CII-teszt (Wako Pure Chemical Industries, Osaka, Japán); Morinaga Ultraérzékeny egér inzulin ELISA készlet (Morinaga Biológiai Tudományi Intézet, Kanagawa, Japán); TG E-teszt (Wako Pure Chemical Industries); Koleszterin E-teszt (Wako Pure Chemical Industries); NEFA C-teszt (Wako Pure Chemical Industries) ) a gyártó utasításainak megfelelően. A vér β-ketonszintjét FreeStyle Precision Neo mérővel mértük FreeStyle Precision Blood β-keton tesztcsíkokkal (Abbott Japán, Tokió, Japán).

Intraperitoneális glükóz tolerancia teszt

Az intraperitoneális glükóz tolerancia teszteket (IPGTT) a kísérlet megkezdése után a 6. héten végeztük el. Egy éjszakán át tartó böjt után egereknek intraperitoneálisan injekcióztak glükózt (1,0 g/kg). Vérmintákat gyűjtöttünk a farokvénából a glükózinjekciót követően 0, 30, 60, 90 és 120 perccel. A glükóz és az inzulin plazmaszintjét a kereskedelemben kapható, fent leírt készletekkel mértük. Az IPGTT során a plazma glükózszintre jutó szekretált inzulinszintet úgy számítottuk ki, hogy az inzulinszint görbe alatti területét (AUC) elosztottuk a glükózszint AUC értékével 0 percről 120 percre (AUCIns/AUCGlu). Az inzulinrezisztencia homeosztázis-modelljének (HOMA) értékelését (éhomi plazma glükóz (mg/dL) × éhomi plazma inzulin (ng/ml)) értékével számítottuk az inzulinrezisztencia felmérésére.

A máj és a vázizomzat TG-tartalma

Az egérmájat és a tibialis elülső izmot a kísérlet végén izoláltuk, azonnal fagyasztottuk folyékony nitrogénben, és lipideket extraháltunk 1: 1 izopropil-alkohol/heptán (v/v) alkalmazásával. Az oldószer elpárologtatása után a lipideket újraszuszpendáltuk 99,5% -os etanolban, és a TG-tartalmat a TG E-teszt Wako kit (Wako Pure Chemical Industries) segítségével mértük.

A máj és a hasnyálmirigy szövettana

Az egér májából és a hasnyálmirigyből a kísérlet végén mintát vettünk, és azonnal rögzítettük 10% semleges pufferelt formalinban. Rögzítés után a szerveket rendszeresen dehidratáltuk etanol-koncentrációk osztályozott sorozatának felhasználásával, paraffinba ágyazva, metszettük, festettük és mikroszkóppal vizsgáltuk. A májszakaszokat H&E-vel festették. Az inzulin immunhisztokémiai festéséhez a hasnyálmirigy metszeteket tengerimalac poliklonális antiporcin inzulin antitesttel (Dako, Carpinteria, Kalifornia, USA) inkubáltuk. Az immunolokalizációt az EnVision + rendszer (nyúlellenes torma-peroxidáz (HRP) -jelölt polimer) (Dako) és diaminobenzidin (DAB) + szubsztrátkészlet (Dako) alkalmazásával igazoltuk. A mintákat fénymikroszkóppal vizsgáltuk.

RNS extrakció és kvantitatív valós idejű PCR

A teljes RNS-t a májból és az epididymális fehér zsírszövetből (WAT) extraháltuk TRIzol (Life Technologies, Carlsbad, Kalifornia, USA) alkalmazásával, a gyártó utasításainak megfelelően. A teljes RNS-t (1,0 ug) reverz átírással iScriptTMcDNS szintézis készlet segítségével (Bio-Rad Laboratories, Hercules, Kalifornia, USA) használtuk. A kvantitatív valós idejű PCR-t a StepOnePlus valós idejű PCR rendszerrel hajtottuk végre TaqMan (Applied Biosystems, Foster City, Kalifornia, USA) alkalmazásával. Az mRNS-ek relatív mennyiségét normalizáltuk riboszomális 18 s RNS alkalmazásával. Az alkalmazott primerek és próbák készleteit az online kiegészítő táblázat tartalmazza.

statisztikai elemzések

Kiegészítő anyag

Az LCD várhatóan csökkenti a plazma glükózszintjét; 27 28 azonban ezt a jelen tanulmányban nem figyelték meg. Másrészt arról számoltak be, hogy az SGLT2 gátlónak védőhatása van a hasnyálmirigyben.25 29–31. Jelen tanulmányban a Cana adása az IPGTT során növelte a szekretált inzulin szintjét a vércukorszintben (2F ábra). Ezenkívül az inzulint intenzíven festették a hasnyálmirigy β-sejtjeiben a Cana-kezelésre reagálva mind ND, mind LCD táplálási körülmények között (2H ábra), ami összhangban volt a korábbi jelentésekkel. Lehetséges, hogy az inzulinigény csökkentése a hiperglikémia inzulinfüggetlen javításával vezetett a hasnyálmirigy β sejtjeinek védelméhez. A jövőben további vizsgálatokra van szükség.

A kána adagolása általában növelte a vér β-ketonszintjét ND táplálkozási körülmények között. Továbbá az LCD táplálás jelentősen megnövelte a vér β-ketonszintjét (2I. Ábra). A Cana beadása azonban jelentősen csökkentette a vér β-ketonját az LCD táplálási körülmények között (2I. Ábra), ami azt jelzi, hogy az SGLT2 inhibitor nem mindig növeli a vér β-keton szintjét. Feltételezzük, hogy a ketontest szintje növekszik az abszolút vagy relatív inzulinhiányra reagálva.

Jelen tanulmányban az LCD táplálás javította a zsírmájat (3A, B ábra). Beszámoltak arról, hogy az LCD bevitele javíthatja a zsírmájat a klinikai vizsgálatok során, 33 34 bár az érintett mechanizmusok továbbra sem tisztázottak. Eredményeink azt mutatták, hogy az LCD táplálás nem befolyásolta a zsírsav oxidációt, hanem elnyomta a lipidszintézist (3D – G ábra), ami összhangban volt egy korábbi jelentéssel.19 Másrészt arról számoltak be, hogy az SGLT2 inhibitor javítja a zsírmájat, 20 30 de ezt ebben a tanulmányban nem mutatták be. Ennek az eltérésnek az oka lehet az SGLT2 inhibitor adagjának dózisa vagy időtartama.

Az LCD táplálás befolyásolta az inzulinrezisztenciát, amit a HOMA növekedése mutat (2G ábra). Az elhízás és a cukorbetegség inzulinrezisztenciájának lehetséges mechanizmusai közé tartozik a zsírszövet krónikus gyulladása, a méhen kívüli zsír felhalmozódása a májban és a vázizomban, hiperglikémia és hipertrigliceridémia. 35 Ebben a modellben a hiperglikémia (2B, D ábra) és a hipertrigliceridémia (4A ábra). úgy ítélték meg, hogy az LCD táplálás okozta inzulinrezisztenciát okozták. Ezzel szemben a méhen kívüli zsír felhalmozódását (3A, B ábra) és a zsírszövet gyulladását (online kiegészítő ábra 3) nem tartották szignifikánsnak. További tanulmányokra van szükség annak a mechanizmusnak a tisztázásához, amely révén az LCD táplálás inzulinrezisztenciát vált ki. Ezenkívül a Cana beadása csökkentette a HOMA-t az LCD táplálás alatt (2G ábra). Xu és mtsai arról számoltak be, hogy az SGLT2 inhibitor javítja az inzulinrezisztenciát, amelyet az étrend okozta elhízott (DIO) egereknél inzulin tolerancia teszt (ITT) módszerrel határoztak meg. .25 Ezek a jelentések összhangban vannak adatainkkal.

Az SGLT2 inhibitor csökkentheti a vázizomtömeget és fokozhatja a szarkopénia kialakulását. Másrészről beszámoltak arról, hogy nagy mennyiségű fehérje bevitele növeli az izomtömeget. Ebben a tanulmányban a Cana beadása és az LCD-etetés megnövekedett vörös izomtömeghez vezetett (1I. Ábra). A hiperglikémiáról és az inzulinrezisztenciáról beszámoltak arról, hogy az elhízás és a 2-es típusú cukorbetegség izom atrófiájának mechanizmusa. 44 Jelen tanulmányban lehetséges, hogy az SGLT2 gátlóval és az LCD táplálással adott kezelés hatására a vércukorszint és az inzulinrezisztencia javulása a vázizomtömeg megfigyelt növekedéséhez vezettek. Az SGLT2 inhibitor és az LCD fehér és vörös izmokra gyakorolt hatásainak különbségei még tisztázatlanok.

Összefoglalva, bebizonyítottuk, hogy az SGLT2 gátlóval és az LCD-vel való kezelés eltérő hatással volt a testösszetételre és az anyagcsere-profilra. Az SGLT2 inhibitorral végzett kezelés erősen javította a glükóz anyagcserét a hasnyálmirigy β sejtjeinek megőrzésével, míg az LCD javította a zsírmájat. Az SGLT2 inhibitor és az LCD együttes alkalmazása nem mutatott additív növekedést a keton testszintben. A két kezelés együttes alkalmazása az anyagcsere javulásához vezethet az elhízás és a 2-es típusú cukorbetegség kezelésében.