Az étrend kritikus az elhúzódó glikémiás kontroll szempontjából rövid idejű inzulinkezelés után a magas zsírtartalmú étrend által kiváltott, 2-es típusú cukorbeteg hím egerekben

Társulások Ohio University Heritage College of Osteopathic Medicine, Athén, Ohio 45701, Amerikai Egyesült Államok, The Diabetes Institute at Ohio University, Athén, Ohio 45701, Amerikai Egyesült Államok

Aili Guo,
Nigel A. Daniels,
Jean Thuma,
Kelly D. McCall,
Ramiro Malgor,
Frank L. Schwartz

Ábrák

Absztrakt

Háttér

Klinikai vizsgálatok arra utalnak, hogy az újonnan kialakuló 2-es típusú cukorbetegség (T2DM) rövid távú inzulinkezelése elősegítheti a tartós glikémiás kontrollt. A vizsgálat célja egy állatmodell létrehozása volt a korai inzulinterápia (EIT) ilyen „örökölt” hatásának vizsgálatára a hosszú távú glikémiás kontrollban az új T2DM-ben. A tanulmány célja a cukorbetegség kialakulását követő diéta szerepének vizsgálata volt az EIT kedvező kimeneteleiben.

Módszertan

Mint ilyen, a C57BL6/J hím egereket magas zsírtartalmú étrenddel (HFD) táplálták 21 héten keresztül a cukorbetegség kiváltása érdekében, majd 4 hétig napi glargin inzulint vagy színlelt szubkután injekciókat kaptak. Ezt követően az egereket vagy HFD-n tartották, vagy további 4 hétig alacsony zsírtartalmú étrendre (LFD) váltottak.

Fő megállapítások

A HFD-vel táplált egerek jelentős zsírtömeget nyertek és megnövekedett leptinszintet mutattak, növelve az inzulinrezisztenciát (gyenge HOMA-IR) és rosszabb glükóz tolerancia teszt (GTT) teljesítményt az LFD-vel táplált egerekhez képest, mint az várható volt. Az inzulinnal kezelt, de a HFD-n tartott cukorbeteg egerek még nagyobb súlygyarapodást és inzulinrezisztenciát mutattak, mint az ál-kezelt egerek. Az LFD-re váltott inzulinnal kezelt egerek azonban jobb HOMA-IR-t mutattak, mint a HFD-n maradt egerek. Továbbá az inzulinnal kezelt és az álkontroll egerek között, a hasonló HOMA-IR értékek ellenére, az inzulinnal kezelt egerek az inzulinkezelést követően LFD-re váltottak, szignifikánsan jobb HOMA-B% értékeket mutattak, mint az álkontroll és az inzulinnal kezelt HFD egerek.

Következtetés/Értelmezés

A CF7BL6/J egerekben a HFD által kiváltott T2DM korai inzulinkezelése csak azoknál az állatoknál volt előnyös, akik inzulinkezelés után LFD-re váltottak, ami megmagyarázhatja, miért érhető el klinikailag hasonló örökölt hatás csak a vizsgált esetek egy részében, hangsúlyozva az étrend betartásának létfontosságú szerepe a cukorbetegség kontrolljában.

Idézet: Guo A, Daniels NA, Thuma J, McCall KD, Malgor R, Schwartz FL (2015) Az étrend kritikus az elhúzódó glikémiás kontroll szempontjából a rövid ideig tartó inzulinkezelés után a magas zsírtartalmú étrend által kiváltott, 2-es típusú diabéteszes hím egerekben. PLoS ONE 10 (1): e0117556. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0117556

Szerkesztő: Kathrin Maedler, Hochschule Bremen, NÉMETORSZÁG

Fogadott: 2014. július 30 .; Elfogadott: 2014. december 26 .; Közzétett: 2015. január 29

Adatok elérhetősége: Az összes releváns adatot a támogató információk fájljai tartalmazzák.

Finanszírozás: Ezt a munkát az Ahi Guo kezdő finanszírozása támogatta az Ohio Egyetem Osteopátiás Orvostudományi Főiskoláján. A finanszírozóknak nem volt szerepük a tanulmányok tervezésében, adatgyűjtésben és elemzésben, a közzétételre vonatkozó döntésben vagy a kézirat elkészítésében.

Versenyző érdeklődési körök: A szerzők kijelentették, hogy nincsenek versengő érdekek.

Bevezetés

A 2-es típusú cukorbetegséget (T2DM) a zsigeri elhízás okozta inzulinrezisztencia és a hasnyálmirigy β-sejtjeinek progresszív romlása jellemzi [1–3]. A cukorbetegség mikrovaszkuláris szövődményeinek többsége a hiperglikémia hatásának mértékével és hosszával függ össze. Az Egyesült Királyság Prospektív Diabétesz Tanulmányának (UKPDS) utótanulmányának adatai hangsúlyozzák a glikémiás kontroll szerepét a rendellenesség korai szakaszában és annak értékét a késleltetésben vagy a későbbi szövődmények megelőzésében. A diabéteszes szövődmények elhúzódó jótékony hatásainak jelenségét a javított glikémiás kontroll időtartama után, tekintet nélkül a későbbi kezelésekre és a glikémiás kontroll mértékére, „örökölt hatásnak” nevezik. Az „örökölt hatás” vagy az „anyagcsere-memória” ilyen fogalma kiterjeszthető a diabéteszes „remisszióban” megfigyelt kedvező eredményekre is az újonnan megjelenő T2DM rövid távú, korai inzulinkezelése (EIT) után. Például egy új intenzív inzulinkezelés rövid időtartama után kétéves utánkövetés után, az újonnan megjelenő T2DM-ben a betegek 42–69% -a mentes volt a hiperglikémiától [4, 5].

Anyagok és metódusok

Állatok és inzulinkezelés

4 hetes egereknek HFD-t (H) vagy LFD-t (L) tápláltak 21 hétig, majd napi szubkután injektált Glargine inzulint (HI) vagy álfoszfáttal pufferolt sóoldatot (HS) kaptak 4 hétig. Az egereket ezután HFD-n (HHI vagy HHS) tartották, vagy LFD-re (HLI vagy HLS) váltottak még 4 hétig, mielőtt megölték őket. A LFD-vel etetett egerek egy másik csoportja a vizsgálat során ál-kezelést kapott, és kontrollként szolgált (LS). A különböző kezelési csoportokat szemléltető vázlatos diagram az 1. ábrán látható.

Testtömeg és testösszetétel elemzés

A testtömeg-méréseket minden héten reggel 9-kor végezték háziketrecükben, egy eljárási helyiségben. A testösszetétel-méréseket délután négyhetente hajtották végre laboratóriumba költözött otthoni ketrecükben, és a korábban leírt Minispec mq benchtop magmágneses rezonancia analizátorral (Bruker Instruments, Billerica, MA, USA) [13, 14].

Az éhomi vércukorszint, inzulin, C-peptid, leptin és koleszterinek mérése

Az éhomi vércukorszintet és a hormonokat az inzulinkezelés megkezdése előtt és a kísérleti időszak végén megmértük ugyanazon egereken, amelyek testösszetételét elemezték. Egy nappal a testösszetétel mérése után az egereket hat órán át éheztettük, és a farkacsúcsból 2 órás időkeretben 14 órától kezdődően vért gyűjtöttünk. Az éhomi vércukorszintet a farok hegyéből gyűjtött első csepp felhasználásával határoztuk meg, hogy minimalizáljuk a stressz okozta glükózszint-változásokat OneTouch UltraMini glükométer és OneTouch Ultra Blue tesztcsíkok alkalmazásával (LifeScan, Inc., Milpitas, CA, USA). A vért 4 ° C-on centrifugáltuk, hogy izoláljuk a plazmát, majd a későbbi felhasználásig -80 ° C-on tároltuk. Az inzulin, a c-peptid és a leptin vérszintjét MILLIPLEX MAP multiplex assay (EMD Millipore Corporation, Billerica, MA, USA) alkalmazásával határoztuk meg. Az inzulin, a c-peptid és a leptin mérések többszörös meghatározásának intra-assay együtthatói R2 = 0,999, 0,999 és 0,997 voltak. A vér koleszterin- és trigliceridszintjét Cholestech LDX analizátorral (Alere Inc., Waltham, MA, USA) mértük; a koleszterin és a triglicerid méréseknél a vizsgálaton belüli variációs együtthatók 5, illetve 7% voltak.

A Homeostasis Model Assessment (HOMA) elemzése

Az 1985-ben [15] publikált és 1998-ban [16] tovább módosított HOMA-t széles körben alkalmazták az egyensúlyi állapot β-sejtfunkciójának (HOMA-B) és inzulinrezisztenciájának (HOMA-IR) becslésére számos állatkísérletben, beleértve a HFD-t is. -indukált elhízás és csökkent glükóz-intolerancia [17–19]. A HOMA-IR és HOMA-B értékeket a következő képletek alapján számítottuk ki: HOMA-IR = (éhomi glükóz x éhomi inzulin)/22,5 és HOMA-B = (20 x éhomi inzulin)/(éhomi glükóz-3,5)%.

Glükóz tolerancia teszt (GTT) és inzulin tolerancia teszt (ITT)

Az egereket tiszta ketrecekben, friss kukoricacsutka-almokkal böjtölték hat órán át a házukban, majd 14 órakor kezdődtek a GTT eljárási helyiségébe. 10% glükózt PBS-ben intraperitoneálisan (IP) adtunk 1 mg glükóz/testtömeg-gramm dózisban. A glükózszinteket OneTouch UltraMini glükométerekkel (LifeScan) mértük 0, 5, 15, 30, 60, 90 és 120 percen belül. A GTT-ket 4 hetes kezelés előtt és után, valamint a kísérleti időszak végén végeztük. A kísérleti periódus végén ITT-t hajtottak végre minden állatcsoporton. A nem éhező egereket lemértük, és kiindulási vércukorszint-méréseket végeztünk. Inzulint adtak minden egérnek IP injekcióval, 0,75 egység/testtömeg-kg dózisban. Ezután az inzulin beadása után 15, 30, 60, 90 és 120 perccel mértük a vércukorszintet.

Sziget immunhisztokémia

A hasnyálmirigy-szigetek apoptotikus vizsgálata

A kísérleti periódus végén a hasnyálmirigy szöveteinek apoptózisát terminális dezoxinukleotidil-transzferáz dUTP nick end jelzés (TUNEL) assay (DeadEnd colorimetric TUNEL kit, Promega, Madison, WI, USA) alkalmazásával értékeltük a gyártó által leírt módon. A TUNEL-pozitív sejtek/szigetek számát mikroszkóppal számoltuk 10 különböző mezőben, 20-szoros nagyítással.

Statisztikai analízis

Az adatokat minden felhasznált állatról összegyűjtöttük, és átlag ± SE értékként fejeztük ki. Az ismételten mért változók adatait (azaz a testtömeg, a testösszetétel, a hormonszint és a vércukorszint) kétirányú ANOVA-nak vetették alá, a kiválasztott összehasonlításokhoz t-tesztekkel együtt. Az eredményeket szignifikánsnak tekintettük, ha p 1. táblázat: C56BL6/J hím egerek éhomi vércukorszintje és HbA1c-je 21 hétig LFD (L) vagy HFD (H) után.

(A) és (B) A HFD-vel táplált egerek rosszabb GTT teljesítményt mutattak, összehasonlítva az LFD-vel táplált egerekével (*** p 4. ábra. A HOMA-IR és HOMA-B értékek változása inzulinkezelés után.

A HOMA-IR és HOMA-B értékek változása az inzulinkezelés után. A kezelés előtt a HOMA-IR értékek (A) és a HOMA-B (B) szignifikánsan nagyobbak voltak a HFD-vel táplált egerekben, mint az LFD kontrollokban (*** p 5. ábra. A diéták és az inzulinkezelés hatása a és hasnyálmirigy-szigetek nagysága egerekben.

(A) - (F) A kísérleti időszak végén az LFD-vel táplált egerek túlnyomórészt kis méretű szigetekkel rendelkeztek (** p 6. ábra. Az inzulinkezelés hatása a szigeti gyulladásra és az apoptózisra.

Míg az LFD kontrollok szigetein (A) apoptózist nem azonosítottak, a HFD-vel táplált egerek (B-E) hasnyálmirigy-szöveteiben TUNEL-pozitív sejteket találtak, de a kezelési csoportok között nem voltak különbek (F). Megjegyzendő, hogy különös figyelmet fordítottak a peri-inzulitis értékelésére, és egyiket sem azonosították. Méretarány = 10 μm.

Vita

A T2DM természetes története a β-sejtek elégtelenségének progressziója és a β-sejtek tömegének csökkenése az idő múlásával. A β-sejtek diszfunkciójának visszafordítása és a β-sejt veszteség megelőzése a terápia egyik fő céljává vált. A legújabb klinikai tanulmányok szerint az intenzív EIT az újonnan diagnosztizált T2DM-ben ígéretet tesz arra, hogy jelentős tartóssággal járó, lehetséges betegségmódosító terápiás lehetőség [7, 21–26]. Azt a mechanizmust (mechanizmusokat), amelyek révén az EIT hozzájárul ehhez az örökölt hatáshoz, azonban még ki kell deríteni. Például az újonnan diagnosztizált T2DM-ben rövid intenzív inzulinkezelés után néhány betegnek kedvező, hosszú távú remissziója volt, másoknál azonban nem. Amint azt egy nemrégiben készült metaanalízis [27] javasolja, az EIT után kábítószer-mentes remisszióban résztvevők aránya 3 hónap után körülbelül 66%, 6 hónap után körülbelül 59%, 12 hónap után 46% és kb. 42% volt. 24 hónapos utánkövetés. Mivel a klinikai vizsgálatok során gyakran hiányzik az étrend betartásáról szóló információ, nem ismert, hogy az étrend-ellenőrzés hogyan befolyásolja az EIT ilyen jótékony hatásának kimenetelét. Nagy zsírtartalmú diétás állatmodellt alkalmaztunk az általános emberi étkezési szokások utánzásához, hogy tanulmányozzuk az étrend hatását a korai, rövid távú inzulinterápia lehetséges jótékony hatására az újonnan megjelenő T2DM-ben.

Mindazonáltal tanulmányunk létrehozott egy lehetséges állatmodellt az EIT jótékony hatásának tanulmányozására az új T2DM glükózkontrollra. Négy hetes EIT ebben a HFD-indukálta T2DM egérmodellben javított GTT teljesítményt és jobb HOMA-B% -ot mutatott az inzulin megvonása után a négy héten belül, de csak az egereknél váltottak LFD-re az inzulinkezelés után. Ez a fő megállapítás, miszerint az EIT-vel javult glikémiás kontroll csak az inzulinkezelés után LFD-re váltott egereknél volt megfigyelhető és fenntartható, megmagyarázhatja, miért érhető el ilyen hasonló öröklődés csak a vizsgált esetek egy részében, és hangsúlyozza az étrend betartásának létfontosságú a cukorbetegség kontrollja a betegség progressziójának bármely szakaszában.