Az alacsony zsírtartalmú étrend növeli a gerinc izom atrófiájának egérmodelljének túlélését

Regeneratív Orvostudományi Program, Ottawa Kórházkutató Intézet, Ottawa, Ontario, Kanada, K1H 8L6

Sejt- és Molekuláris Orvostan Tanszék, Ottawa Egyetem, Ottawa, Ontario, Kanada, K1H 8M5

Neuromuszkuláris Betegségek Központja, Ottawa Egyetem, Ottawa, Ontario, Kanada, K1H 8M5

Regeneratív Orvostudományi Program, Ottawa Kórházkutató Intézet, Ottawa, Ontario, Kanada, K1H 8L6

Sejt- és Molekuláris Orvostudományi Osztály, Ottawa Egyetem, Ottawa, Ontario, Kanada, K1H 8M5

Neuromuszkuláris Betegségek Központja, Ottawa Egyetem, Ottawa, Ontario, Kanada, K1H 8M5

Regeneratív Orvostudományi Program, Ottawa Kórházkutató Intézet, Ottawa, Ontario, Kanada, K1H 8L6

Regeneratív Orvostudományi Program, Ottawa Kórházkutató Intézet, Ottawa, Ontario, Kanada, K1H 8L6

Regeneratív Orvostudományi Program, Ottawa Kórházkutató Intézet, Ottawa, Ontario, Kanada, K1H 8L6

Sejt- és Molekuláris Orvostudományi Osztály, Ottawa Egyetem, Ottawa, Ontario, Kanada, K1H 8M5

Neuromuszkuláris Betegségek Központja, Ottawa Egyetem, Ottawa, Ontario, Kanada, K1H 8M5

Biokémiai, mikrobiológiai és immunológiai tanszék, Orvostudományi Kar és Orvostudományi Tanszék, Ottawa Egyetem, Ottawa, Ontario, Kanada, K1H 8M5

Levelezés

Rashmi Kothary, Ottawa Kórházkutató Intézet, 501 Smyth Road, Ottawa, Ontario, Kanada K1H 8L6. Tel: (613) 737-8707, fax: (613) 737-8803, e-mail: [email protected]

Regeneratív Orvostudományi Program, Ottawa Kórházkutató Intézet, Ottawa, Ontario, Kanada, K1H 8L6

Sejt- és Molekuláris Orvostan Tanszék, Ottawa Egyetem, Ottawa, Ontario, Kanada, K1H 8M5

Neuromuszkuláris Betegségek Központja, Ottawa Egyetem, Ottawa, Ontario, Kanada, K1H 8M5

Regeneratív Orvostudományi Program, Ottawa Kórházkutató Intézet, Ottawa, Ontario, Kanada, K1H 8L6

Sejt- és Molekuláris Orvostan Tanszék, Ottawa Egyetem, Ottawa, Ontario, Kanada, K1H 8M5

Neuromuszkuláris Betegségek Központja, Ottawa Egyetem, Ottawa, Ontario, Kanada, K1H 8M5

Regeneratív Orvostudományi Program, Ottawa Kórházkutató Intézet, Ottawa, Ontario, Kanada, K1H 8L6

Regeneratív Orvostudományi Program, Ottawa Kórházkutató Intézet, Ottawa, Ontario, Kanada, K1H 8L6

Regeneratív Orvostudományi Program, Ottawa Kórházkutató Intézet, Ottawa, Ontario, Kanada, K1H 8L6

Sejt- és Molekuláris Orvostan Tanszék, Ottawa Egyetem, Ottawa, Ontario, Kanada, K1H 8M5

Neuromuszkuláris Betegségek Központja, Ottawa Egyetem, Ottawa, Ontario, Kanada, K1H 8M5

Biokémiai, mikrobiológiai és immunológiai tanszék, Orvostudományi Kar és Orvostudományi Tanszék, Ottawa Egyetem, Ottawa, Ontario, Kanada, K1H 8M5

Levelezés

Rashmi Kothary, Ottawa Kórházkutató Intézet, 501 Smyth Road, Ottawa, Ontario, Kanada K1H 8L6. Tel: (613) 737-8707, fax: (613) 737-8803, e-mail: [email protected]

Finanszírozási információk:

Az RK-t a Cure SMA/SMA Canada családjai támogatták; Muscular Dystrophy Association (USA) (támogatás száma 575466); és Kanadai Egészségügyi Kutatóintézetek (CIHR) (PJT ‐ 156379 támogatásszám). A Vanderbilt Mouse Metabolikus Fenotipizáló Központot a Nemzeti Egészségügyi Intézetek DK59637 támogatása támogatta. A MOD-ot Frederick Banting és Charles Best CIHR Doktori Kutatási Díj támogatta.

Absztrakt

A gerinc izom atrófiája (SMA) egy neuromuszkuláris rendellenesség, amely bénuláshoz és halálhoz vezet. A legújabb bizonyítékok azt mutatják, hogy a betegek fokozott érzékenységet mutatnak a dyslipidaemia és a máj steatosis iránt. Itt bizonyítékokat szolgáltatunk arról, hogy az alacsony zsírtartalmú étrend majdnem megduplázza a túlélést Smn 2B/- egerek, az SMA modellje, függetlenül az SMN-szint változásától, a máj steatosisától vagy a fokozott májfunkcióktól. A májkárosodás és a ketonszint csökkent, ami azt jelenti, hogy kevésbé támaszkodnak a zsírsav oxidációjára. A koncepció tanulmányának ez a preklinikai bizonyítéka megalapozza az étrendi szükségletek ellenőrzött klinikai vizsgálatát, és bizonyítékokat kínál az SMA-ra vonatkozó táplálkozási irányelvek megismertetéséhez.

Bevezetés

A gerinc izom atrófiája (SMA) egy pusztító neurológiai betegség, amely minden életkorú beteget érint. 1 A fiatal csecsemőket általában érintő SMA motoros neuronvesztést eredményez, amely általános gyengeséghez és bénuláshoz vezet. 1 Az SMA genetikai alapja a mindenütt expresszált deléció vagy mutáció Túlélő motoros neuron 1 (SMN1) gén, 2 amely a háztartás funkcióiban szerepet játszó fehérjét (SMN) kódol, ideértve az RNS metabolizmusát és a splicinget. 3

Itt megmutatjuk, hogy az alacsony zsírtartalmú étrend elegendő volt az élettartam megkétszerezéséhez Smn 2B/- egerekben, a megnövekedett máj TG-tartalom csökkenése nélkül, ami arra utal, hogy a zsírmáj patológiájában nem történt jelentős változás. A májfunkció, például a fehérje kibocsátás szintén nem mutatott javulást. A májkárosodás markereiben, valamint a glukagon-szerű 1-es peptid (GLP-1) és ketonszintekben javulást tapasztaltak, amelyek alacsony zsírtartalmú és magas szacharóztartalmú étrendben (HSD) normális irányba mozdultak el. Ez a munka összességében kiemeli a további ellenőrzött táplálkozási preklinikai és klinikai kutatások szükségességét. Ezután az SMA-ra vonatkozó táplálkozási irányelveket tovább kell fejleszteni ezekből a bizonyítékokon alapuló vizsgálatokból.

Anyagok és metódusok

Egér modellek

A Smn 2B/- (C57BL/6J háttér) 13 egeret tartottak az Ottawai Egyetemen, és a Kanadai Állatgondozási Tanács szerint gondozta őket. A szöveteket szabadon gyűjtöttük 9 és 11 óra között, hogy korlátozzuk a cirkadián ritmus hatását.

Diéta moduláció

A gátaknak túlzott normál chow-t (NC) (Teklad Global 18% Protein Rodent Diet), magas zsírtartalmú étrendet (HFD) (Research Diets D12492), alacsony zsírtartalmú étrendet (LFD) (Research Diets D12450J) vagy magas szacharózt/alacsony zsírtartalmú étrend (HSD) (Research Diets D12450B) a ketrec alján 2 héttel a tenyészpár összerakása után, amelyet 2 naponta cseréltek. Az elválasztást követően az egereknek biztosították a diétát a végpontig. Legalább három hímet és három nőt vettek fel minden csoportba a nemek közötti különbségek figyelembevétele érdekében.

Gén expressziós vizsgálatok

Az RNS extrakciót, a cDNS reverz transzkripciót és a qPCR-t a korábban publikált módon hajtottuk végre. 9 alapozó a következő: Ywhaz előre 5 'AAG ACA GCA CGC TAA TAA TGC 3', hátramenet 5 'TTG GAA GGC CGG TTA ATT TTC 3', hprt1 előre 5 'CCC AGC GTC GTG ATT AGT GAT G 3', hátramenet 5 A 'TTC AGT CCT GTC CAT AAT CAG TC 3', valamint a plin2 előre és hátra alapozót a primePCR-től rendeltük (Biorad - qMmuCIP0033479). Az eredményeket két olyan génnel normalizáltuk, amelyet megfelelő stabil belső referenciaértékként azonosítottunk, mivel az M értéke 0,5 alatt volt és a variancia együtthatója 0,25 alatt volt.

Immunblot

Western-blotokat hajtottunk végre az előzőekben leírtak szerint. 9 Az eredményeket az összes fehérjére normalizáltuk.

A lipid mennyiségi meghatározása és a vérkémia

A szöveti lipid elemzést a Vanderbilt Mouse Metabolikus Fenotipizáló Központban végeztük. Az ebben a vizsgálatban összegyűjtött összes vért véletlenszerűen (azaz éhgyomorra nem) vették 9 és 11 óra között. Az alanin-aminotranszferázt (ALT), az összes fehérjét és a nem észterezett zsírsavakat (NEFA) értékelték a Comparative Clinical Pathology Services, LLC., Columbia, Missouri. A glükagon és a GLP-1 mennyiségi meghatározását kiszervezték az Eve Technologies Corp.-re (Calgary, Alberta). A ketont és a glükózt Freestyle Precision Neo vércukorszint és keton monitorozó rendszerrel elemeztük.

Statisztika

Az adatokat az átlag ± az átlag standard hibájaként mutatjuk be. Egyirányú ANOVA elemzést használtak Tukey-vel utólagos tesztként. A túlélési görbéket Mantel ‐ Cox teszttel hasonlítottuk össze. A statisztikai elemzést a GraphPad Prism alkalmazásban végeztük. Grubbs-tesztet (alfa = 0,05) végeztünk a kiugró értékek azonosítására, amelyeket eltávolítottunk az elemzésből. Jelentősége a következő volt: P ≤ 0,05 * esetén, P ≤ 0,01 ** esetén, P ≤ 0,001 a *** esetében, és P ≤ 0,0001 **** esetén. N az egyes kísérletek száma megegyezik az ábra jelmagyarázatával.

Adatok és anyagok elérhetősége

Nyers adatok kérésre megadhatók.

Eredmények

az alacsony zsírtartalmú étrend fokozott túléléshez vezet a máj trigliceridjének vagy a máj működésének korrekciója nélkül

alacsony

Vita

Az SMA 19, 20 konszenzusa az ellátás színvonaláról többször kiemelte az SMA metabolizmusának további kutatásának szükségességét. Ennek ellenére még mindig hiányoznak az SMA-betegek optimális táplálkozási irányelvei. Jelenleg sok SMA-beteg alultáplált, alultáplált vagy túl táplált. 21, 22 Az évek során számos SMA család alkalmazta az „aminosav-diétát”. Ezt az étrendet kizárólag a gondozók megfigyelései és tapasztalatai alapján fejlesztették ki, és a többi összetevő mellett a csökkent zsírfogyasztásból (10–20%) és az elemi szabad aminosav formulából áll. Ennek ellenére nincsenek tudományos és preklinikai bizonyítékok az étrend előnyére vonatkozóan.

Szerzői közreműködés

A MOD tervezett tanulmányt, kísérleteket hajtott végre, a 2. ábra fő közreműködője. Elemezte az adatokat és létrehozta az összes ábrát. Írta a kéziratot. Az AT elvégezte és támogatta a 2. ábrán szereplő kísérleteket. Az LC támogatta a 2. ábra kísérleteit. Az AB támogatást nyújtott a kísérletekhez. Az RK tanulmányt tervezett és kéziratot készített.

Köszönetnyilvánítás

Köszönetünket fejezzük ki Sabrina Gibeault, My Tran Trung és Rebecca Yaworski, valamint az Ottawai Egyetem Állatgondozási és Állategészségügyi Szolgálatának munkatársainak a kísérletekhez nyújtott segítségükért. Az RK-t a Cure SMA/Kanadai SMA családok támogatták; Muscular Dystrophy Association (USA) (támogatás száma 575466); és a kanadai Egészségügyi Kutatóintézetek (CIHR) (PJT ‐ 156379 támogatásszám). A Vanderbilt Mouse Metabolikus Fenotipizáló Központot az NIH DK59637 támogatása támogatta. A MOD-ot Frederick Banting és Charles Best CIHR Doktori Kutatási Díj támogatta.

Összeférhetetlenség

Marc ‐ Olivier Deguise tiszteletdíjat és utazási szállást kapott Biogen részéről a montreali SMA 2018-as csúcstalálkozóra és a kanadai Torontóban megrendezett SMA Academy 2019-re. Az RK és az ottawai kórházi kutatóintézet licencszerződéssel rendelkezik a Biogennel a Smn 2B/- egér modell. Ezek a COI kívül esnek a tanulmány körén. Az összes többi szerzőnek nincsenek egymással versengő érdekei.