Energiakorlátozás társul a sípcsont és a combcsont alsó csont ásványianyag-sűrűségével sovány, de nem elhízott nőstény patkányokban 1–3

Jaleah Hawkins

4 Táplálkozástudományi Tanszék, Rutgers University, New Brunswick, NJ; 5 Instituto de Nutrición y Tecnología de los Alimentos, Universidad de Chile, Santiago, Chile; 6 Kutatási részleg, Speciális Sebészeti Kórház, New York, NY 10021

Mariana Cifuentes

Nancy L. Pleshko

Hasina Ambia-Sobhan

Sue A. Alakzatok

Társított adatok

Absztrakt

Az energiakorlátozás csökkenti a csont ásványianyag-sűrűségét (BMD), és az epidemiológiai vizsgálatok szerint a fogyás okozta csontvesztés kockázata nagyobb sovány, mint nehezebb egyéneknél. Célunk ebben a tanulmányban annak meghatározása volt, hogy a csontsűrűség és a geometria hogyan reagál az energiakorlátozásra érett, elhízott patkányokban, összehasonlítva a sovány patkányokkal. 6 hónapos korban 36 étrend okozta elhízott és sovány nőstény Sprague-Dawley nőstény patkányt allokáltunk kontroll (CTL; ad libitum; n = 18) és korlátozott energiájú (EnR; 40% korlátozás; n = 18) étrendhez. 10 hetes táplálkozási beavatkozás után az elhízott EnR patkányok nagyobb súlyt vesztettek (–61 ± 14 g), mint a sovány EnR patkányok (–91 ± 34 g) (P 7 (9–11). A BMD elvesztésére számos mechanizmust javasoltak a testsúlycsökkentés után, beleértve a csökkent mechanikai terhelést, a megváltozott hormonszintet és az étrendi tényezőket, például a csökkent kalcium- és energiafogyasztást (12). Egyesek a súlycsökkenés miatt jobban ellenállhatnak a csontvesztésnek, mint mások. Például egyes tanulmányok azt sugallják, hogy a fiatalabb felnőtteknél nincs csontvesztés mérsékelt súlycsökkenéssel, ha a mikroelem-bevitel állandó (13,14), és nagyobb csontveszteséget mutattak ki idősebb (10 hónapos) patkányoknál is, összehasonlítva a fiatalabb (3 hónapos) patkányokkal, akiket 9 hét energia korlátozás (7).

A legtöbb tanulmány 1-2% -os csontvesztést mutat, 10% -os súlyvesztéssel (12). Megfigyelési tanulmányok azt mutatják, hogy a csontvesztés nagyobb lehet a karcsúbb személyeknél, akik fogynak (15–17). Ennek oka lehet számos tényező, például a csökkent terhelés, az alacsonyabb ösztrogénszint, a nagyobb gyengeség vagy a bél kalcium felszívódásának csökkenése (12, 18). Fontos megérteni, hogy a csontot hogyan befolyásolja az energiakorlátozás, ha a kezdeti testtömeg eltér, mert a túlsúlyos egyéneknek azt mondják, hogy fogyjanak, hogy csökkentsék az adipozitással járó társbetegségeket (19), és a normál- súlypopulációk a közelmúltban a hosszú élettartammal való összefüggés miatt (20). Tudomásunk szerint egyetlen korábbi prospektív tanulmány sem foglalkozott azzal, hogy a csontot hogyan befolyásolja a fogyás, ha a kezdeti testsúly eltér. Ebben a tanulmányban elhízott és sovány érett rágcsáló modellt használtunk annak meghatározására, hogy az energia korlátozása a mikroelemek ajánlott bevitelével hogyan befolyásolja a csontváltozókat, ha a kezdeti testtömeg eltér. Ezenkívül megvizsgálták azokat a csontszabályozó hormonokat, amelyeket az adipozitás is befolyásolhat (12), ideértve a szérum ösztradiolt (E2), a mellékpajzsmirigy-hormont (PTH) és a 25-hidroxi-D-vitamint (25OHD). elhízott patkányok.

Anyagok és metódusok

Fogyókúrák.

6 hónapos korban a sovány és elhízott patkányokat súly-egyeztetéssel (minden csoporton belül), majd véletlenszerűen ad libitum táplálékfelvételhez (kontroll (CTL)] (AIN 93-M) (21) vagy 40% -os EnR diétához rendeltük. (Research Diets) a korábban leírt módon (18). Összesen 4 kezelési csoport volt: sovány CTL, sovány EnR, elhízott CTL és elhízott EnR. A CTL diéta 75,6% szénhidrátot, 14,9% fehérjét és 9,5% zsírt tartalmazott, míg az EnR étrend 59,1% szénhidrátot, 25,0% fehérjét és 15,9% zsírt tartalmazott. Ezeket a százalékokat úgy számoltuk, hogy az EnR és a CTL patkányok páros etetésekor (az egyes csoportok eltérő mennyiségű étellel fogyasztották) a fehérje, a zsír, a rost, a vitaminok és az ásványi anyagok napi bevitele azonos volt mind a CTL, mind az EnR csoportban (Kiegészítő Asztal 1). Például a CTL-diéták 5,0 és 3,0 mg/g diétát tartalmaztak Ca és P esetén, az EnR diéta pedig 8,1 és 4,9 mg/g diétát tartalmazott Ca és P esetén, így 40% -os korlátozás mellett a bevitel nem különbözött szignifikánsan a kezelési csoportok között. Ezen túlmenően a kísérletek tisztított étrendjét úgy tervezték, hogy elegendő legyen minden tápanyagban, beleértve a Ca-t (0,5%) és a P-t (0,3%).

Hormonok.

Az E2 és a 25OHD koncentrációját a szérumban RIA-val mértük (kettős antitest, DPC az E2 és a DiaSorin a 25OHD esetében). A szérum intakt PTH szintjét a szérumban patkány-specifikus RIA-val (Immutopics) mértük. Az E2, 25OHD és PTH intra- és inter-assay CV értéke ≤5,5, 12,5, illetve 8,9% volt. A szérumhormonszintet kiinduláskor és 10 hét CTL- vagy EnR-étrend fogyasztása után értékeltük.

Csontösszetétel.

A proteoglikán-tartalmat az összes szulfatált glikozaminoglikán mennyiségi meghatározásával becsültük meg. A teljes combcsontokat 1,7 mol/l jégecetben 3 napig demineralizáltuk (23). A demineralizált szövetet papain-emésztéssel oldjuk 60 ° C-on 18 órán át. A glikozaminoglikánokat 1,9 dimetil-metilénkékkel, kondroitin-6-szulfát-standarddal (ICN Biochemicals) és spektrofotometriával elemeztük 540 és 595 nm kettős hullámhosszon.

A hidroxi-prolintartalmat 6 mol/l sósavoldatban 110 ° C-on 16 órán át végzett hidrolízissel, exszikkátorban szárítottuk és vizsgálati pufferrel hígítottuk. Az oldatot 15 percig 1000 x g-vel centrifugáltuk, és a felülúszót 1: 2: 1 arányban alaposan összekevertük klór-amin-T-vel és dimetil-amino-benzaldehiddel, majd 15 percig 60 ° C-on inkubáltuk. A hidroxi-propolin koncentrációt spektrofotometriával mértük 550 nm-en.

A csontokat 0,05 mol/l EDTA-t és 0,1 mol/l nátrium-acetátot, cisztein-hidrokloridot (10 mmol cisztein-hidroklorid/l papain puffer) és papain enzimet (Sigma Chemical) tartalmazó papainpuffer segítségével emésztettük, és 18 órán át 60 ° C-on inkubáltuk. . Az emésztett teljes csontot fordított fázisú HPLC-vel mértük a piridinolin (PYD) és a deoxipiridinolin (DPD) koncentrációira, miután a hidrolizált mintákat prefrakcionálási eljárásnak vetettük alá. A csúcsokat fluoreszcenciával detektáltuk, és külső standardokkal számszerűsítettük, a PYD és DPD CV-je pedig 1. ábra ). Az energia korlátozása súlycsökkenést és alacsonyabb végsúlyt eredményezett (P 1. ábra). A sovány EnR patkányok kevesebbet vesztettek (P 2. ábra ), a sovány EnR patkányok által elvesztett súly nagysága kisebb volt (P † A kiindulási értékről a végsőre történő változás eltér a CTL, P Asztal 1; P 2. ábra (vagyis az EnR-hez rendelt sovány csoport minden patkányának súly-egyeztetett sovány CTL patkánya volt, a módszerekben leírtak szerint). Az energiakorlátozás alacsonyabb BMD-vel társult sovány, de nem elhízott patkányokban, összehasonlítva a megfelelő CTL-vel (P 2. táblázat ). Ezenkívül a trabecularis vastagság alacsonyabb volt az összes EnR-ben, összehasonlítva a CTL patkányokkal (diétás hatás; P 2. táblázat).

ASZTAL 1

A sípcsont és a combcsont helyének BMD-je sovány és elhízott patkányokban, akik ad libitum ételt fogyasztottak, vagy 40 hétig korlátozott energiájúak voltak 10 hétig.

Sovány elhízott P-érték Csont helyeCTLEnRCTLEnRDietSizeDiet × size

g/cm 2
Egész sípcsont	0,168 ± 0,008 a	0,154 ± 0,006 b	0,163 ± 0,007 ab	0,162 ± 0,013 ab	0,031	- 2	0,073
Egész combcsont	0,208 ± 0,022	0,188 ± 0,015	0,211 ± 0,007	0,207 ± 0,017	0,096	0,072	-
Distalis combcsont	0,322 ± 0,021 a	0,262 ± 0,035 b	0,303 ± 0,017 ab	0,312 ± 0,049 a	0,063	-	0,015
Közeli combcsont	0,186 ± 0,012 a	0,167 ± 0,014 b	0.180 ± 0.004 ab	0,174 ± 0,012 b	0,008	-	-
FN 3	0,254 ± 0,032 a	0,218 ± 0,025 b	0,267 ± 0,016 a	0,249 ± 0,021 ab	0,009	0,027	-
Trabecular FN 3	2,51 ± 0,11 a	2,15 ± 0,25 b	2,40 ± 0,29 ab	2,24 ± 0,27 b	0,009	-	-
Mediális kérgi FN 3	2,41 ± 0,15	2,31 ± 0,20	2,45 ± 0,14	2,34 ± 0,17	-	-	-
Oldalsó kérgi FN 3	2,03 ± 0,24	1,88 ± 0,44	2,24 ± 0,37	2,06 ± 0,48	-	-	-

2. TÁBLÁZAT

vBMD, a csontmennyiség frakciója és a combnyak trabekuláris vastagsága, száma és elválasztása sovány és elhízott patkányokban, akik ad libitum ételt fogyasztottak, vagy 10 hétig 40% -ban korlátozottak voltak az energiájuk.

Sovány elhízott P-érték CsontváltozóCTLEnRCTLEnRDietSizeDiet × size

vBMD, mg/cm 3	479,6 ± 45,9 a	329,8 ± 23,6 b	434,9 ± 45,5 a	441,7 ± 30,7 a	0,002	0,049	0,050
BV/TV,%	58,3 ± 5,4 a	38,0 ± 6,9 b	55,1 ± 6,8 a	51,4 ± 6,1 a	0,004	- 2	0,028
Tb.Th, mm	0,132 ± 0,025	0,092 ± 0,021	0,133 ± 0,021	0,113 ± 0,022	0,026	-	-
Tb.N, mm -1	4,224 ± 0,539	4,499 ± 0,086	4,254 ± 0,239	4,556 ± 0,390	-	-	-
Tb.S, mm	0,100 ± 0,015	0,124 ± 0,029	0,110 ± 0,018	0,107 ± 0,010	-	-	-

Csontösszetétel.

Az EnR nem befolyásolta szignifikánsan a hidroxiprolin, a DPD és a glikozaminoglikán csonttartalmát. A PYD keresztkötések általában alacsonyabbak voltak (P = 0,07) az EnR sovány (10,6 ± 2,8 ng/mg) és az elhízott (11,8 ± 1,6 ng/mg) patkányokban a CTL sovány (13,7 ± 4,8 ng/mg) és az elhízott (14,0 ±) 5,8 ng/mg) patkányok.

Szérum hormonok.

Az E2 kiindulási érték magasabb volt (P 3. ábraA). 10 hét energia korlátozás után a szérum E2 csökkent a sovány EnR csoportban az alapszinttől a végsőig (P 3A. Ábra). Az étrendnek, a méretnek vagy kölcsönhatásnak nem volt szignifikáns hatása a szérum E2, 25OHD vagy PTH abszolút változására. A szérum 25OHD végső koncentrációja azt mutatta, hogy az elhízottaknál magasabbak voltak a sovány patkányoknál (mérethatás; P 3B. Ábra), tendenciával (P 3C. Ábra).

Szérum E2 (A), 25OHD (B) és PTH (C) sovány CTL (n = 8) és sovány EnR (n = 8), valamint elhízott CTL (n = 7) és elhízott EnR (n = 7) patkányok esetében 0 hétnél és 10 hét étrendi beavatkozás után. A rudak átlag ± SEM. Időponton belül (alapvonal vagy végső), a közös betű nélküli eszközök eltérnek egymástól, P 1 Támogatja az NIH-AG12161 az S.A.S. és NIH-AR046121 - N.L.P.

2 A szerző közzététele: J. Hawkins, M. Cifuentes, N. L. Pleshko, H. Ambia-Sobhan és S. A. Shapses, nincsenek összeférhetetlenségek.

3 Az 1. és a 2. ábra és az 1. táblázat elérhető e cikk online közzétételével a jn.nutrition.org címen.

7 Használt rövidítések: BMD, a csont ásványi sűrűsége; CTL, kontroll étrend; DPD, dezoxipiridinolin; E2, ösztradiol; EnR, korlátozott energiájú; mikro-CT, mikrokomputert tomográfia; 25OHD, 25-hidroxi-D-vitamin; PTH, mellékpajzsmirigy hormon; PYD, piridinolin; vBMD, volumetrikus csont ásványi sűrűség.