Az alacsony szénhidráttartalmú, magas zsírtartalmú étrend csökkenti a sovány tömeget és károsítja a szívműködést páros táplálású nőstény C57BL/6J egerekben

Jessica Nilsson

1 Orvostudományi Biotudományok Tanszék, élettani kémia, Umeå Egyetem, SE-901 87 Umeå, Svédország

2 Egészségügyi Közegészségügyi és Klinikai Orvostudományi Tanszék, Umeå Egyetem, Umeå, Svédország

Madelene Ericsson

1 Orvostudományi Biotudományok Tanszék, élettani kémia, Umeå Egyetem, SE-901 87 Umeå, Svédország

Masoumeh Motamedi Joibari

1 Orvostudományi Biotudományok Tanszék, élettani kémia, Umeå Egyetem, SE-901 87 Umeå, Svédország

Fredrick Anderson

1 Orvostudományi Biotudományok Tanszék, élettani kémia, Umeå Egyetem, SE-901 87 Umeå, Svédország

Leif Carlsson

3 Umeå Molecular Medicine Center, Umeå University, Umeå, Svédország

Stefan K. Nilsson

1 Orvostudományi Biotudományok Tanszék, élettani kémia, Umeå Egyetem, SE-901 87 Umeå, Svédország

Sjödin Anna

4 Élelmezési és Táplálkozási Tanszék, Umeå Egyetem, Umeå, Svédország

Jonas Burén

2 Egészségügyi Közegészségügyi és Klinikai Orvostudományi Tanszék, Umeå Egyetem, Umeå, Svédország

4 Élelmezési és Táplálkozási Tanszék, Umeå Egyetem, Umeå, Svédország

Társított adatok

A tanulmány során keletkezett vagy elemzett összes adatot ez a közzétett cikk tartalmazza.

Absztrakt

Háttér

A felesleges testzsír fő egészségügyi kérdés és kockázati tényező számos krónikus betegség kialakulásában. Az alacsony szénhidráttartalmú étrend, mint az Atkins-étrend, népszerű a gyors fogyás szempontjából, de a hosszú távú következmények továbbra is vita tárgyát képezik. A skandináv alacsony szénhidráttartalmú, magas zsírtartalmú étrend (LCHF), amely körülbelül egy évtizede népszerű a skandináv országokban, nagyon alacsony szénhidráttartalmú (

5 E%), de zsírban gazdag és nagy arányban tartalmaz telített zsírsavakat. Itt vizsgáltuk a skandináv LCHF-étrendhez hasonló makrotápanyag-összetétellel rendelkező étrend metabolikus és fiziológiai következményeit, valamint annak hatását a teststabil egerek szerveire, szöveteire és anyagcseréjére.

Mód

A nőstény C57BL/6J egereket 4 hétig iso-energetikailag etettük standard chow-val vagy LCHF-diétával. Mértük a testösszetételt echo MRI-vel és az aerob kapacitást 2 és 4 hetes étrend előtt és után. A szívműködést echokardiográfiával értékelték étrend előtt 4 hét után és után. Az anyagcsere sebességét közvetett kalorimetriával mérték a diéta negyedik hetében. Az egereket 4 hét után feláldoztuk, elemeztük a szervek tömegét, a triglicerid szintet és a vérkémiát, és meghatároztuk a legfontosabb ketogén, metabolikus, hormonális és gyulladásos gének expresszióját az egerek szív-, máj- és zsírszövet-raktáraiban. valós idejű PCR.

Eredmények

Az LCHF-diétával táplált egerek testtömeg-növekedése hasonló volt a kontrollokéval. Míg a kontroll egerek a vizsgálat során megőrizték testösszetételüket, az LCHF egerek 2 hét után zsírtömegre tettek szert a sovány tömeg rovására. Az LCHF-diéta növelte a szív triglicerid tartalmát, károsította a szívműködést és csökkentette az aerob kapacitást. Kifejezett változásokat indukált a génexpresszióban és a szubsztrát metabolizmusában is, ami egyedülálló metabolikus állapotra utal.

Következtetések

Az LCHF-et fogyasztó páros táplált egerek már 2 hét elteltével megnövelték a testzsír százalékát a sovány tömeg rovására, 4 hét után pedig romlott a szív működése. Ezek az eredmények rámutatnak arra, hogy sürgősen meg kell vizsgálni az LCHF étrend emberi egészségre vonatkozó paramétereit.

Háttér

Az elhízás gyakorisága az elmúlt évtizedekben nőtt, csakúgy, mint az elhízással járó metabolikus szindrómák és szív-egészségügyi problémák [1]. Ennek oka valószínűleg mind a viselkedési, mind a környezeti tényezők, például az étkezési szokások és az aktivitás szintjének változása, nem pedig a genetikai tényezők miatt. Az elmúlt tíz év során egyre népszerűbbé vált a sok alacsony szénhidráttartalmú, magas zsírtartalmú étrend, például az Atkins-étrend és a skandináv alacsony szénhidráttartalmú, magas zsírtartalmú étrend (LCHF). Ennek valószínűleg az az oka, hogy az ilyen diéták elősegíthetik az emberek gyors fogyását. A Svéd Egészségügyi Technológiai Értékelési Tanács a közelmúltban szisztematikus tudásfelmérést végzett az elhízás diétás kezeléséről [2]. A szerzők arra a következtetésre jutottak, hogy rövid távon, azaz 6 hónapos időszak alatt a szigorú vagy közepesen alacsony szénhidráttartalmú étrendekkel kapcsolatos tanácsadás hatékonyabb a fogyás szempontjából, mint tanácsadás az alacsony zsírtartalmú étrendekkel kapcsolatban.

Jelen tanulmány célja a skandináv LCHF-étrendhez hasonló makrotápanyag-összetételű étrend metabolikus és fiziológiai következményeinek vizsgálata volt [75 energiaarányú (E%) zsír, 20 E% fehérje, 5 E% szénhidrát]. A skandináv LCHF étrend magas zsírtartalmú, és a zsír főleg tejtermékekből és húsból származik, mindkettő magas telített zsírsavtartalommal rendelkezik. Ez a diéta ösztönzi a közepes láncú trigliceridek bevitelét is. Jelenleg nem ismert, hogy van-e okozati összefüggés a magas zsírfogyasztás és az olyan betegségek megnövekedett kockázata között, mint a 2-es típusú cukorbetegség és a szív- és érrendszeri betegségek [2].

A C57BL/6J egérmodellt széles körben alkalmazzák az étrendi vizsgálatok során, mert hajlamosak az étrend okozta elhízásra és a 2-es típusú cukorbetegségre. A szokásos, magas zsírtartalmú étrend> 45 E% zsírtartalom mellett súlygyarapodást és metabolikus szindrómát eredményez a C57BL/6J egerekben [3]. Különösen a rendkívül zsírtartalmú étrend indukálhatja az étrendi ketózis állapotát. Az egerekben ketózist kiváltó paraméterek még nincsenek jól meghatározva. Számos tanulmány azt javasolta, hogy a zsír és a szénhidrát magas aránya, általában> 80 E% zsír és 3 H-val jelölt triolein (PerkinElmer, USA). A mintákat ezután 25 ° C-on inkubáltuk 2 órán át. A reakciókat izopropanol: heptán: 1 M H2S04: Millipore víz (40: 48: 3: 1) alkalmazásával állítottuk le. A mintákat centrifugáltuk, alkáli-etanolba helyeztük és heptánnal tisztítottuk. Szcintillációs folyadékot (Optiphase, PerkinElmer Inc., MA, USA) adtunk a mintákhoz lúgos etanolban, és folyékony szcintillációs számlálót (PerkinElmer, Waltham, MA, Wallac, Win Spectral) használtunk.

RNS extrakció és valós idejű kvantitatív PCR

A teljes RNS-t kivontuk a bal kamrai szívizomból, a májból, a szubkután és a perigonadalis fehér zsírszövetből, Alvehus és mtsai. [12]. A mintákat három példányban futtattuk egycsöves TaqMan génexpressziós vizsgálatokkal (Applied Biosystems), vagy az Angptl4 és Lpl [13] és αSMA [14] számára tervezett primerekkel és próbákkal. A relatív mRNS expressziós szinteket 2-AΔCt módszerrel számoltuk. A Ct-értékek normalizálására referencia mintát és endogén kontroll gént használtunk. 4 endogén kontroll gén, a Gapdh, az Rpl32, a Polr2a és a Ppia expresszióját értékeltük a teljes vizsgálati kohorszban, hogy a Normfinder algoritmus segítségével meghatározzuk azok stabilitását [15]. A Ppia volt a legstabilabb endogén kontroll a bal kamrai szívizomban és a szubkután fehér zsírszövetben; Az Rpl32 volt a legstabilabb a perigonadalis zsírszövet esetében; és a máj Ppia és Rpl32 geometriai átlagát alkalmaztuk.

Lipidek extrahálása és szöveti triglicerid tartalom

A lipideket Willecke és munkatársai módszerével extraháltuk. kisebb módosításokkal [16]. A szív- és májszöveteket PBS-ben (kb. 50 mg szövet 1 ml PBS-ben) homogenizáltuk rozsdamentes acél gyöngyök alkalmazásával 5 percig, 4 ° C-on, gyöngyverő homogenizátorban. A homogenizátumot 2 ml kloroform: metanol (2: 1) elegyével vortexeljük és 10 percig 4 ° C-on 830xg-vel centrifugáljuk. Az alsó szerves fázist új csőbe gyűjtöttük és szárítottuk

72 óra. A szárított lipideket ezután 500 μl 1% Triton-X 100-ban oldottuk kloroformban, majd egy éjszakán át szárítottuk. Végül a szárított lipideket 100 μl Millipore vízben oldjuk. A szív és a máj triglicerid tartalmát két példányban mértük a triglicerid GPO-PAP módszerrel (Roche Diagnostics, IN, USA).

Májszövettan

A formalinban rögzített paraffinba ágyazott májszöveteket (4 μm) hematoxilin-eozinnal, valamint Gordon és Sweet festékkel festettük a retikuláris rostok megjelenítéséhez és a máj morfológiájának feltárásához. A metszeteket fénymikroszkóppal elemeztük, és képeket gyűjtöttünk (NIS-Elements AR 3.22, Nikon Instruments Europe B.V).

Statisztika

14 nőstény C57BL/6J egér kalóriabevitele, testtömege és testösszetétele vagy rendszeres chow-takarmánnyal (Control), vagy alacsony szénhidráttartalmú, magas zsírtartalmú (LCHF) diétával. Az LCHF-étrendet tápláló egerek a vizsgálat végéig megtartották testsúlyukat, de megnövelték a zsírtömegüket. a Napi és teljes kalóriabevitel. Az utolsó héten az LCHF diétával táplált egerek lényegesen kevesebb összes kalóriát fogyasztottak, mint a kontroll étrendet tápláló egerek. SD ††† p ‡ p 1). Az LCHF-étrendet tápláló egerek máj- és tüdőtömege alacsonyabb volt, mint a kontroll egereké (2. táblázat), míg a lép és a vese súlya hasonló volt a két csoportban. Az a tendencia volt, hogy a szív könnyebb volt az LCHF-étrendet tápláló egerekben, de ez nem érte el a jelentőségét az LCHF-csoport egyik erős kiugrása miatt. A sípcsont hossza rövidebb volt az LCHF csoportban (p 2).

Asztal 1

Az alacsony szénhidráttartalmú, magas zsírtartalmú étrend (LCHF) hatása a plazma paraméterekre C57BL/6J nőstény egerekben

ControlLCHF

Éhező glükóz, mmol/l	7,76 ± 0,48	7,73 ± 1,05
Koplalás teljes TG, mM	0,133 ± 0,068	0,123 ± 0,042
Éhomi inzulin, ng/ml	0,504 ± 0,039	0,477 ± 0,050
HOMA-IR	4,30 ± 0,24	4,10 ± 1,02
Böjt NEFA, mmol/l	162 ± 56	138 ± 44
β-hidroxi-butirát, mmol/l	0,689 ± 0,239	1,023 ± 0,363

Az adatokat átlag ± SD, n = 7 értékkel tüntettük fel minden csoportban

TG trigliceridek, NEFA nem észterezett zsírsavak

2. táblázat

A szerv súlya, a szerv testtömeg aránya és a sípcsont hossza nőstény C57BL/6J egerekben kontroll étrendet vagy alacsony szénhidráttartalmú, magas zsírtartalmú (LCHF) étrendet fogyasztottak

ControlLCHF

A szerv súlya, mg
Szív	98,3 ± 4,3	93,3 ± 8,0
Máj	909 ± 119	753 ± 21 **
Tüdő	135 ± 5	126 ± 3 **
Lép	80,0 ± 4,4	79,3 ± 13,1
Vese	137 ± 14	131 ± 12
Szerv/BW arány, mg/g
Szív	4,3 ± 0,3	4,2 ± 0,2
Máj	39,9 ± 4,3	33,9 ± 1,6 **
Tüdő	5,9 ± 0,2	5,7 ± 0,2 **
Sípcsont, mm	17,6 ± 0,2	17,3 ± 0,1 **

Az adatokat átlag ± SD, n = 7 értékkel tüntettük fel minden csoportban. BW testtömeg. ** p 2a és andb). b). A frakcionális rövidülésként mért kontraktilitás szintén romlott az LCHF csoportban a kontroll csoporthoz képest (p 2f). Végül a maximális aerob kapacitás alacsonyabb volt az LCHF csoportban a vizsgálat végén a kontroll csoporthoz képest (oxigénfelvételi kapacitás 41,05 ± 1,84 vs. 38,58 ± 2,13 ml/kg 0,75/perc, p ††† p 2c és és d). d). A génexpresszió-elemzés a zsírsav- és glükózfelvételben részt vevő génekre összpontosított (2e. Ábra). Az Nppa pitvari natriuretikus peptid gén szignifikánsan alacsonyabb szinten expresszálódott az LCHF csoportban, mint a kontroll csoportban (p 2e). Az izomgyűrűs ujj 1 gén, a Murf1 expressziója magasabb volt az LCHF csoportban a kontroll csoporthoz képest (p 2+ -ATPáz, Atp2a2, mindkét csoportban hasonló volt).

Zsírszövet

Az LPL aktivitás mind a szubkután, mind a perigonadalis fehér zsírszövetben alacsonyabb volt az LCHF egerekben, mint a kontroll egerekben (p 3a). A génexpresszió-elemzés mindkét csoportban hasonló expressziós szinteket mutatott a gyulladásos markerek, hormonok és más, a lipidanyagcserében részt vevő fehérjék kódolásában a szubkután fehér zsírszövetben (3b. Ábra). A perigonadal fehér zsírszövetben az LCHF egerek a leptin hormont kódoló Lep gén magasabb expresszióját mutatták a kontroll egerekhez képest (p 3c); az LCHF egerek az emr makrofág-specifikus marker génjének magasabb expresszióját is kimutatták (p 4a). Ezzel szemben a máj szakaszainak retikulinnal és hematoxilin-eozinnal történő festése nem mutatott ki jelentős különbséget a máj morfológiájában a kontroll étrendet tápláló egerek és az LCHF étrendet fogyasztók között. Azonban az egyik egér, amely az LCHF-étrendet táplálta, a májsejtjeiben fokozott zsírlerakódás egyértelmű jeleit mutatta. Ezenkívül az α SMA expressziójának elemzése, amelyek a csillagsejtek aktiválódását és így a májfibrózis korai jeleit mutatják, nem különbözött a két egércsoportban, ami arra utal, hogy ilyen körülmények között a megnövekedett zsírbevitel nem okozott májfibrózist (ábra 4b-f).

a Triglicerid tartalom/nedves májszövet. b A májban a gén relatív expressziója normalizálódott a kontroll egerekénél. c, d Reprezentatív májszakaszok a nőstény C57BL/6J egerekből, alacsony szénhidráttartalmú, magas zsírtartalmú (LCHF) vagy rendszeres chow takarmány (kontroll) táplálékkal, amelyet hematoxilin-eozinnal festettek. e, f A retikulinnal festett reprezentatív májszakaszok a retikuláris rostok megjelenítésére. c, e Ellenőrző csoport. d, f LCHF csoport. Az adatokat átlag ± SD-ként adjuk meg, n = 7 minden csoportban. *** p 1), a két csoportban nem volt különbség a 3-hidroxi-3-metil-glutaril-CoA szintáz 2 gén, a Hmgcs2 expressziójában, amely a sebességkorlátozó mitokondriális enzimet kódolja, amely katalizálja a β- hidroxi-butirát szintézis (4b. ábra). Annak ellenére, hogy az LCHF csoport nem mutatott szignifikánsan kifejezett ketózist, az indirekt kalorimetria mind a sötét, mind a világos fázisban csökkent RER-értéket mutatott (p 5a), az RER-t az elfogyasztott oxigén és a termelt szén-dioxid mennyiségének arányaként határozták meg. Ezenkívül az energiafelhasználás (kcal/h) alacsonyabb volt az LCHF csoportban az inaktív (könnyű) fázisban (p 5b).

A légzési cserearány (RER) és az energiafelhasználás (kcal/h) a C57BL/6J nőstény egerekben, akiket rendszeres chow (kontroll) vagy alacsony szénhidráttartalmú, magas zsírtartalmú (LCHF) diétával táplálnak. a Az LCHF-diétával táplált egerek alacsonyabb RER-értékeket mutattak mind az aktív (sötét), mind az inaktív (világos) fázisban a kontroll egerekhez képest. b Az energiafogyasztás alacsonyabb volt azoknál az egereknél, akik inaktív (könnyű) fázisban táplálták az LCHF-étrendet, összehasonlítva a kontroll egerekkel. Az aktív (sötét) fázisban nem volt különbség az étrendcsoportok között. Az adatokat átlag ± SD-ként adjuk meg, n = 4 minden csoportban. ** p Finucane MM és mtsai. A testtömeg-index nemzeti, regionális és globális tendenciái 1980 óta: az egészségügyi vizsgálati felmérések és az epidemiológiai vizsgálatok szisztematikus elemzése 960 országévvel és 9,1 millió résztvevővel. Gerely. 2011; 377 (9765): 557–67. doi: 10.1016/S0140-6736 (10) 62037-5. [PMC ingyenes cikk] [PubMed] [CrossRef] [Google Tudós]