Az étrend okozta változások a sztearoil-CoA deszaturáz 1 expressziójában elhízásra hajlamos és rezisztens egerekben

Endokrinológiai osztály, Lilly Research Laboratories, Eli Lilly and Company, Indianapolis, Indiana 46285

Lilly Corporate Center, DC 0545, Eli Lilly and Company, Indianapolis, IN 46285. E-mail: [email protected] A szerző további cikkeinek keresése

Endokrinológiai osztály, Lilly Research Laboratories, Eli Lilly and Company, Indianapolis, Indiana 46285

Lilly Corporate Center, DC 0545, Eli Lilly and Company, Indianapolis, IN 46285. E-mail: [email protected] A szerző további cikkeinek keresése

Az amerikai kódex szerint minden folyóiratnak, amely a szerzői oldal díjának fizetését kéri a kiadás költségeinek fedezése érdekében, kötelező a felelősség kizárása. Ezért ezt a cikket az U.S.C. Az 1734. § kizárólag ennek a ténynek a feltüntetésére.

Absztrakt

Célkitűzés: A sztearoil-koenzim A-deszaturáz (SCD) 1 expressziójának megvizsgálása elhízásra hajlamos C57BL/6 egerekben és elhízás-rezisztens FVB egerekben a SCD1 kifejeződés és fogékonyság az étrend okozta elhízásra.

Kutatási módszerek és eljárások: Kilenc hetes C57BL/6 és FVB egereket magas vagy alacsony zsírtartalmú diétával tápláltak 8 héten keresztül. A testsúlyt és a testösszetételt a vizsgálat előtt és a 4. és 8. héten mértük. Az energiafelhasználást a vizsgálat 1. és 5. hetében mérték. Máj SCD1 Az mRNS-t 72 órával és a vizsgálat végén mértük. A vizsgálat végén mértük a plazma leptin és inzulin koncentrációit.

Eredmények: Amikor a C57BL/6 egereket kalóriatartalmú, magas zsírtartalmú étrendre váltották, az állatok lényegesen nagyobb testtömeget nyertek, mint az alacsony kalóriatartalmú étrenden tartott állatok, elsősorban a fokozott zsírtömeg-felhalmozódás miatt. A zsírtömeg továbbra is felhalmozódott a vizsgálat 8 hete alatt. A megnövekedett kalóriabevitel nem számított minden súlygyarapodásnak. A magas zsírtartalmú étrendben a C57BL/6 egerek csökkentették energiafelhasználásukat az alacsony zsírtartalmú étrendet fogyasztó egerekhez képest. 8 hetes zsírtartalmú étrendre válaszul, SCD1 a gén expressziója a májban> kétszeresére nőtt. Ezzel szemben a magas zsírtartalmú étrend táplálása nem változtatta meg a testsúlyt, az energiafelhasználást, ill SCD1 expresszió FVB egerekben.

Vita: Vizsgálatunk kimutatta, hogy a magas zsírtartalmú hiperkalórikus étrend először a hiperfágia kialakulásával, majd az étrend okozta elhízásra fogékony egerek energiafelhasználásának csökkentésével növelte a test adipozitását. Az elhízásra hajlamos fajokban a magas zsírtartalmú étrend fogyasztása szelektíven megnőtt SCD1 gén expresszió a májban.

Bevezetés

Kutatási módszerek és eljárások

Állatgondozás

Mindkét törzs hím egereit Harlan Sprague-Dawley-tól (Indianapolis, IN) szereztük be 7 hetes korban. Az állatokat egyenként egy szabályozott hőmérsékletű (24 ° C) helyiségben helyeztük el, 12 órás fény/sötét ciklussal (a fények 22 órakor világítanak). Minden egér szabadon hozzáférhetett a vízhez és az élelemhez. Az egereknek 2 hétig hagyták az új környezethez való alkalmazkodást; majd 9 hetes korukban két csoportra osztották őket, így mindegyik csoportnak hasonló volt a testtömege. Az egerek egyik csoportját zsírszegény chow-val etették (12% zsírkalória, Purina 5001 chow; Ralston Purina Co., St. Louis, MO), a másik csoportnak pedig magas zsírtartalmú étrendet (40% kalóriatartalom)., TD95217; Teklad, Madison, WI) (1. táblázat). Az ebben a vizsgálatban használt összes állatot az NIH irányelveknek (NIH 86-23. Publikáció, 1985) összhangban kezeltük. A protokollt az intézmény állatgondozási és felhasználási bizottsága hagyta jóvá.

Alacsony zsírtartalmú Magas zsírtartalmú

Kalória (kg)	3630	4380
Zsírból származó kalória (%)	12.	40
Telített (g/kg)	16.7	54.2
Egyszeresen telítetlen (g/kg)	17.3	67,9
Többszörösen telítetlen (g/kg)	16.5	32
Koleszterin (mg/kg)	207	156
Összes szénhidrát (g/kg)	548	531

Az energiafelhasználás mérése

Az energiafogyasztást az elfogyasztott oxigénből és CO2 előállítva, közvetett kalorimetriával mérve, a korábban leírtak szerint ((9)).

A testösszetétel elemzése

A zsírtömeget magmágneses rezonanciával elemeztük egy Echo Medical System (Houston, TX) készülékkel. A testösszetételt elemeztük az étrend kiosztása előtt, valamint 4 és 8 héttel azután. Meghatároztuk a zsírtömeget, és kiszámítottuk a különbséget a teljes testtömeg és a zsírmentes tömeg meghatározása céljából.

Valós idejű reverz transzkripciós polimeráz láncreakció (PCR)

A májokat 72 órával és a vizsgálat befejeztével boncoltuk egerekből, és a teljes RNS-t az RNA Easy mini kit (QIAGEN, Valencia, CA) alkalmazásával extraháltuk. A cDNS-t 1 μg teljes RNS-ből szintetizáltuk véletlenszerű hexamerek és SuperScript első szálú szintézis rendszer (Invitrogen, Carlsbad, CA) alkalmazásával. SCD1 a génexpressziót valós idejű PCR-rel mértük egy ABI PRISM 7700 Sequence Detection System készülékben (Perkin-Elmer Corp., Foster City, CA), 10 ng teljes RNS-nek megfelelő fordított transzkripciójú cDNS-sel. Az összes mintát három példányban vizsgáltuk, és kétszer vizsgáltuk. Normalizátorként a β-aktin gént használták. SCD1 az expresszió szintjét a SCD1 β-aktinhoz. A kifejezési szint SCD1 az alacsony zsírtartalmú étrendet tápláló egereknél önkényesen 100 értéket adtak. A β-aktin és a SCD1 a közzétett szekvenciákból tervezték, és a következők voltak:SCD1 értelemben), 5′-CAGGACGGATGTCTTCTTCCA (SCD1 antiszensz) és a 6FAM-aggtgaagacggtgcccctccac-TAMRA (SCD1 szonda).

Biokémiai elemzések

A törzsvért egerekről lefejezéssel gyűjtöttük össze a vizsgálat befejeztével. A plazmamintákat leptin és inzulin koncentráció szempontjából elemeztük radioimmunassay-készletek segítségével (Linco Research, St. Louis, MO).

Statisztikai analízis

Valamennyi adatot átlag ± SE értékként fejeztük ki. A statisztikai elemzéseket egyirányú ANOVA-val, post-hoc teszteléssel, Tukey's alkalmazásával végeztük t teszt.

Eredmények

Annak megvizsgálása, hogy az étrend szabályozza-e SCD1 gének expressziója alapján összefoglaltuk a kalóriasűrű étrend testtömegre gyakorolt hatását az elhízásra hajlamos C57BL/6 és az elhízás-rezisztens FVB egerekben. Az egereket tipikus chow-val (Purina 5001) etették 9 hetes korukig, majd a magas zsírtartalmú étrendet (TD95217) rendelték hozzá, vagy 8 hétig alacsony zsírtartalmú chow-n folytatták. A magas zsírtartalmú étrendet fogyasztó C57BL/6 egerek 19% -kal több kalóriát fogyasztottak a vizsgálat első 4 hetében (1A. Ábra). A C57BL/6 egerek kezdeti testtömege mindkét csoport esetében 26,2 gramm volt (1B. Ábra). A magas zsírtartalmú étrendet tápláló C57BL/6 egerek súlya lényegesen nagyobb volt, mint 4 hét után az alacsony zsírtartalmú chow-nál (36,7 ± 2,1 vs. 28,5 ± 0,4 gramm; o

A C57BL/6 egerek összesített kalóriabevitele (A) és testtömege (B), valamint a magas vagy alacsony zsírtartalmú étrendet fogyasztó FVB egerek kumulatív kalóriabevitele (C) és testtömege (D). Az értékek hét egér/csoport átlag ± SE. *o

A C57BL/6 egerek zsír (A) és sovány (B) testtömege 4 és 8 hét után magas zsírtartalmú étrenden. Az értékek hét egér/csoport átlag ± SE. * o

Az indirekt kalorimetriát az étrend megváltoztatása után 1 és 5 héttel végeztük C57BL/6 és FVB egerekben. A magas zsírtartalmú étrend egy héten keresztül történő táplálása nem változtatta meg az energiafelhasználást, összehasonlítva az egerek alacsony zsírtartalmú étrendet fogyasztó egereivel (3. A és D ábra). A magas zsírtartalmú étrend 5 héten át történő táplálása C57BL/6 egereknek jelentősen csökkentette az energiafogyasztást a sötét fotoperiódusban, összehasonlítva az alacsony zsírtartalmú étrenddel rendelkező csoporthoz, míg a fényfotóperiódus alatt nem volt különbség a bazális energiafelhasználás csoportjai között (3. ábra B és C). Ezzel szemben az FVB egerek 5 héttel a zsírtartalmú étrendre való áttérés után nem mutattak változást az energiafelhasználásban (3. E és F ábra).

A C57BL/6 egerek energiafelhasználása 1 (A) és 5 (B) hét után a magas zsírtartalmú étrenden. (C) A C57BL/6 egerek sötét és világos fotoperiódusa során elért átlagos energiafogyasztás a vizsgálat öt hetében. Az FVB egerek energiafelhasználása 1 (D) és 5 (E) hét után a magas zsírtartalmú étrenden. (F) Átlagos energiafogyasztás az FVB egerek sötét és világos fotoperiódusaiban a vizsgálat öt hetében. Az értékek öt egér/csoport átlaga ± SE. * o

A májmintákat az étrend megváltoztatása után 72 órával és a 8 hetes vizsgálat végén gyűjtöttük. SCD1 expresszió C57BL/6 egerekben, valós idejű PCR-rel elemezve és β-aktinná normalizálva, 40% -kal nőtt az étrendi változás utáni 72 órával (4A. ábra). Kifejezése> kétszeresére nőtt (227,5 ± 17,6 vs. 100 ± 6, o

(A) A. Relatív kifejezése SCD1 mRNS a C57BL/6 egerek májában 72 óra (A) és 8 hét (B) után magas zsírtartalmú étrenden. Az értékek hét egér/csoport átlag ± SE. * o

A. Relatív kifejezése SCD1 mRNS az FVB egerek májában 8 hetes zsírtartalmú étrend után. Az értékek hét egér/csoport átlag ± SE.

A vizsgálat végén plazmamintákat gyűjtöttünk. A magas zsírtartalmú étrendben lévő C57BL/6 egereknél a leptin és az inzulin szintje szignifikánsan magasabb volt az alacsony zsírtartalmú étrend kontrollokhoz képest (2. táblázat). A magas zsírtartalmú FVB egerekben általában nőtt a leptin és az inzulin szintje; ez a különbség azonban nem érte el a statisztikai szignifikanciát (2. táblázat).

Alacsony zsírtartalmú Magas zsírtartalmú

Leptin (ng/ml)
C57BL/6	7,6 ± 2,7	24,2 ± 4,8 *
FVB	4,6 ± 0,3	13,1 ± 3,0
Inzulin (ng/ml)
C57BL/6	1,1 ± 0,2	10,1 ± 4,9 *
FVB	1,0 ± 0,3	1,6 ± 0,4

Az értékek csoportonként nyolc egér átlag ± SE értékét jelentik.
* o

Vita

Megfigyeltük ezt SCD1 Az mRNS szintje megnőtt a C57BL/6-ban, de az FVB egerekben nem, ha magas zsírtartalmú étrendet tápláltak. A máj táplálkozási szabályozása SCD1 kifejezést korábban leírták. Különösen arról számoltak be, hogy az éhgyomri egerek etetése zsírmentes, magas szénhidráttartalmú étrendet váltott ki SCD1 mRNS. Ezt a génexpressziós indukciót visszaszorítják a zsírmentes étrend kiegészítése többszörösen telítetlen zsírsavakat tartalmazó triacil-gliceridekkel ((14)). SCD1 a patkány máj szintézisét a telített zsírsavak és negatívan a többszörösen telítetlen zsírsavak szabályozzák ((15), (16), (17)). Az ebben a vizsgálatban alkalmazott magas zsírtartalmú étrend magas volt telített és telítetlen zsírokban (1. táblázat). A diéta nettó hatása a SCD1 kifejezés nem világos. A vizsgálat adatai azt mutatták, hogy a SCD1 Az mRNS 72 óra múlva fordult elő (4A. ábra). Azt sugallja, hogy a kezdeti hyperphagia bizonyos mértékben hozzájárul az indukcióhoz SCD1 kifejezés. Más magyarázatok is lehetségesek. A diéta által kiváltott zsírbetegség szintén hozzájárulhat a további indukcióhoz SCD1 gén.

A máj kifejezése SCD1 különféle jelek, például inzulin, glükagonok, glükokortikoidok és peroxiszóma proliferátorok is befolyásolják. Számos tanulmány kimutatta, hogy a magas zsírtartalmú hiperkalórikus étrend krónikus táplálása elhízást, hiperinszulinimát és hiperlipidémiát vált ki az elhízásra hajlamos rágcsálóknál ((18), (19)). A DNS mikroarray elemzés számos lipid metabolizmusban részt vevő gén up-szabályozását tárta fel, mint pl SCD1 és glicerin-3-foszfát-dehidrogenáz étrend által kiváltott elhízott patkányokban ((20)). Az elhízás, a hiperinsulimia és a hiperlipidémia megfigyelése és az SCD1 a C57BL/6 egerekben a magas zsírtartalmú étrend etetése után egyetért ezekkel a jelentésekkel. Ezen adatok alapján feltételezzük, hogy a tanulmányban szereplő magas telített étrendi zsír felelős lehet a megnövekedésért SCD1 expresszió és kezdeti elhízott fenotípus C57BL/6 egerekben. A megnövekedett zsírosság következtében ezekben az egerekben megemelkedik az inzulinszint, ami viszont megtartja az emelkedett SCD1 kifejezés.

Számos tanulmány szerint a leptin fontos szerepet játszik a szabályozásban SCD1 kifejezés. Cohen és mtsai. bizonyítékokat mutattak be arról SCD1 mRNS szintje és aktivitása nőtt ob/ob egerekben, és ezekben az állatokban leptin kezeléssel csökkentek ((21)). Kakuma és mtsai. számoltak be arról, hogy az adenovírus okozta hiperleptinémia csökkentette a SCD1 gén 96% -kal Zucker sovány patkányokban ((22)). A leptin beadása és az adenovírus által kiváltott hiperleptinémia csökkenti a test adipozitását. Ezek az eredmények összhangban vannak azon következtetéseinkkel, miszerint a test adipozitása párhuzamos SCD1 kifejezés szintje. Kakuma és mtsai. arról is beszámolt, hogy a magas zsírtartalmú táplálás csökkentette a májat SCD1 mRNS 80% -kal Sprague-Dawley patkányokban ((22)). Megfigyeltük a SCD1 gén az étrend által kiváltott elhízásra fogékony patkánytörzsben, hasonló ahhoz, amit itt közöltünk (publikálatlan adatok, C. Hu és Y. Chen). A különbség oka lehet a feszültségkülönbség.

Vizsgálatunk kimutatta, hogy a magas zsírtartalmú étrend nem váltott ki SCD1 expresszió FVB egerekben. Az FVB egerek nem változtatták meg a testsúlyt, az energiafelhasználást, ill SCD1 kifejezés az étrend 8 hetes fogyasztása után. Ez az első tanulmány, amely kimutatta, hogy a hagyományosan tápanyag-érzékenynek tekintik SCD1 a gén különböző egér törzsekben eltérően szabályozott. Ezek az adatok arra engednek következtetni SCD1 kifejezés csak étrendi zsírra érzékeny törzsekben érzékeny az étrendi tényezőkre. Erre spekulálunk SCD1 Az mRNS indukálhatósága lehet a fő meghatározó a diéta által kiváltott elhízás előrejelzésében.

Összegzésképpen elmondható, hogy a magas zsírtartalmú hiperkalórikus étrend először a hiperfágia kialakulásával, majd az étrend okozta elhízásra fogékony egerek energiafogyasztásának csökkentésével növeli a test adipozitását. Az étrendi összetétel és a genetikai háttér két fő szabályozó tényező SCD1 expresszió a májban.

Elismerés

Nem volt finanszírozás/külső támogatás ehhez a tanulmányhoz. A szerzők köszönetet mondanak Mark Heimannak és Craig Hammondnak a kézirat kritikai felülvizsgálatáért.