Az étrendi kalcium hatása az ateroszklerózisra, az aorta meszesedésére és az icterusra kiegészítő koleszterin-diétával etetett nyulaknál

Absztrakt

Háttér

Az erek meszesedése szerepet játszik a szívinfarktusban, az aorta fal instabilitásában és merevségében, valamint a bioprotetikus kudarcokban. Bár az atherogén étrend kalcium- (Ca) tartalmának növekedése kimutatta, hogy csökkenti az nyulak ateroszklerózisát, továbbra sem ismert, hogy a Ca-kiegészítés és -hiány befolyásolhatja-e az érelmeszesedéssel kapcsolatos aorta-meszesedést.

Eredmények

Az új-zélandi fehér hím nyúl alomtársakat 0,5% koleszterint és 2% mogyoróolajat tartalmazó aterogén étrenddel etették. Az étrend Ca-tartalmát, amely általában 1% -ot tartalmaz, 0,5 vagy 3% -ra állítottuk be. A mellkasi aorták szegmenseit boncoltuk nyulakból szövettani és Ca és Pi meghatározások céljából. A kalciumpótló nyulakat 4 hónapig, míg a kalciumhiányosakat 2 és 1/2 hónapig tartották fenn a súlyos icterus miatt ezen a szakaszon túl. Az intimális és a mediális területek arányát, valamint a meszesített és az intim területek arányát alkalmaztuk a lézió felhalmozódásának és a meszesedésnek a részleges mennyiségi meghatározásához. Az icterust a bőr, a sclera és a nyálkahártyák sárgulásának mértékéből, a máj lipidózisának és/vagy epeúti elzáródásoknak a durva bizonyítékaiból becsülték. 16 egyeztetett alomtárs statisztikai elemzése azt mutatja, hogy a Ca-kiegészítés szignifikánsan, 41% -kal csökkentette az elváltozásokat (p

Háttér

A koleszterinnel kiegészített étrendekben a megnövekedett Ca-tartalom kimutatta, hogy csökkenti az érelmeszesedést nyulakban [1, 2]. Két epidemiológiai tanulmány azt sugallta, hogy az ivóvíz magas Ca-szintje csökkentheti az érelmeszesedést [3, 4]. Nem világos azonban, hogy a Ca bevitel növekedése befolyásolhatja-e az aorta meszesedését az aortákban a megváltozott Ca × P iontermékek szintjén keresztül is. Ugyanígy lehetséges, hogy a Ca pótlása vagy hiánya az érelmeszesedésre gyakorolt elsődleges hatása révén befolyásolhatja a meszesedést. Mivel a vaszkuláris meszesedés szerepet játszik a miokardiális infarktusban [5], az aortafal instabilitásában és merevségében [6], valamint bioprotetikus kudarcokban [7], feltétlenül meg kell vizsgálni az étrendi Ca hatását az aorta meszesedésére.

E vizsgálat során azt is megállapítottuk, hogy a koleszterin-diéták gyakran fokozott bizonyítékot okoznak a májkárosodás okozta icterusra nézve, ami azt jelenti, hogy az étrendek akadályozhatják a máj képességét a lipidek metabolizálására, ezáltal befolyásolva a szérum koleszterinszintjét. Ebben a jelentésben arra kerestük a választ, hogy az étrendi Ca befolyásolja-e a kiegészítő koleszterin-diétákkal járó icterust. Megmutattuk, hogy a Ca-pótlás csökken, míg a hiány növeli az elváltozás kialakulását és az aorta meszesedését nyúlalomtársakban. Először bizonyítottuk, hogy az étrendi Ca-hiány növeli az icterus jeleinek kialakulásának esélyét, míg a kalcium-kiegészítés csökkenti az icterus kialakulásának esélyét az aterogén étrendben részesülő nyulaknál.

Eredmények és vita

A kalciumpótlás hatása az érelmeszesedésre és az aorta meszesedésére

Az étrend kalciumhiányának hatása az érelmeszesedésre és az aorta meszesedésére

A 2. ábra az étrendi kalciumhiány 2 1/2 hónapos hatását mutatja az elváltozások felhalmozódására és a meszesedésre egy testvércsoportban. A Ca-hiány vizsgálatot nem hosszabbították meg ezen az időszakon túl, mivel a nyulak alig élték túl a súlyos májkárosodás és az azt követő icterus miatt. A hatást félig kvantifikáltuk az intima megvastagodás/táptalaj arányának felhasználásával az elváltozás kialakulásához és a meszesített terület/intima arányához az ásványi lerakódáshoz. Az atherogén étrendben normális táplálékkal bevitt Ca szinttel rendelkező nyúl testvér nem mutatott elváltozást az aorták középső részének keresztmetszetében (2A. Ábra), és nem tartalmazott ásványi lerakódásokat a proximális részben (2C. Ábra). Ezzel szemben a kalciumhiányos étrenddel rendelkező testvér elváltozások képződését mutatja 0,28 intima/tápközeg aránnyal (2B ábra) és 0,12 meszesített terület/intima aránnyal (2D ábra). 11 egyeztetett alomtárs statisztikai elemzése azt mutatja, hogy a Ca-hiány jelentősen, 2,7-szeresére növelte az elváltozásokat (p 2. ábra

A 2/2 hónapos kalciumhiányos étrend hatása az elváltozások kialakulására és a meszesedésre testvérnyulaknál. Az aorták középső szakaszának keresztmetszeteit H&E-vel (A és B panel), a proximális metszetet AR-val (C és D panel) festettük. A és C panel: A testvértől kapott keresztmetszetek normál Ca-szinttel táplálták az aterogén étrendet. B és D panel: A testvér részei kalciumhiánnyal táplálták az aterogén étrendet. Az intim megvastagodás és meszesedés félkvantifikálását az 1. ábra jelmagyarázata írja le. Az E panel a párosított hallgatókat tartalmazza t-tesztelje ezeknek az arányoknak a különbségét a két, 11 testvérrel rendelkező csoport között. Ne feledje, hogy a normál étrendi Ca-csoportok meszesedését ábrázoló grafikus sáv nem volt látható, mivel ebben a csoportban 2 1/2 hónapos koleszterin-intervenció alatt nem volt meszesedés.

Az étrendi Ca hatása a magas koleszterinszinttel táplált nyulak szérum lipidjeire

Annak megállapításához, hogy az étrendi Ca befolyásolhatja-e a szérum különféle lipid rizikófaktorainak szintjét, és ezáltal befolyásolhatja-e az érelmeszesedést és a meszesedést, mértük a különféle Ca diétákkal kezelt nyulak szérum lipidjeit. Összhangban Yacowitz et al. [1, 10], a Ca-kiegészítés a szérum koleszterinszintjének 30% -os csökkenését okozta (p 0,05). Egy további statisztikai elemzés 30–40% -os teljesítményszinteket mutatott ki a 3. ábrán

Az étrendi Ca hatása a szérum koleszterinszintjére. A teljes szérum koleszterinszintet kereskedelmi készlet (Thermo DMA) alkalmazásával mértük. Az A panel a kalciumpótlás (3% Ca) hatását mutatja a kontroll csoporthoz (1% Ca) képest 4 hónapig. A B panel a kalciumhiány (0,5% Ca) hatását mutatja 2 1/2 hónapig. Minden csoportban 11 egyeztetett alomtárs volt.

A Ca-hiány hatása a lipid kockázati tényezők szérumszintjére. Mivel a HDL-koleszterin és a triglicerid szérumszintje a kalciumhiányos csoportban jelentéktelen mértékben különbözött a normál Ca-csoporttól (p> 0,05), a kalciumhiány és a kiegészítés összehasonlítását alkalmazták a Ca-hatások jobb megismeréséhez. A hígított szérumminták LDL- és HDL-koleszterinszintjét és trigliceridjét egy klinikai laboratórium automatizálási rendszerével mértük. A magas és alacsony kalciumcsoportok között 11 alomtárs volt.

Az étrendi Ca hatása a magas koleszterinszinttel táplált nyulak icterusának fejlődésére

A vizsgálat során gyakran tapasztaltuk, hogy a koleszterin-kiegészítés icterust okozott a nyulakban. Mivel az icterus májkárosodás eredménye lehet, amely befolyásolhatja a lipidek májkiürülését, ezáltal megváltoztathatja a szérum lipidszintjét, megvizsgáltuk a Ca hatását az icterus kialakulására. Amint az 5. ábrán látható, a kalciumhiány 33% -kal növelte az icterust (p

A Ca-kiegészítés és a hiány hatása az icterusra. Az icterust a bőr, a sclera és a nyálkahártyák sárgulásának mértéke, valamint a máj lipidosisának durva bizonyítéka alapján diagnosztizálták. Az 5-ös skálát önkényesen adtuk meg az icterus kombinált jeleivel az icterus relatív mértékének jelzésére. 3 csoportban 11 egyeztetett alomtárs volt, különböző diétás Ca-szintekkel.

Az étrendi Ca hatása a szérum Ca-ra

Az étrendi Ca mechanizmusát az ateroszklerózisra és az aorta meszesedésére nehéz felderíteni, mivel a Ca különféle sejtekre sokféleképpen hat. Elképzelhető, hogy az atherogén étrendben lévő diétás Ca befolyásolhatja a szérum Ca-szintjét. A szérum Ca változásai ekkor befolyásolhatják a Ca szöveti szintjét, ezáltal befolyásolva a lipid anyagcserét vagy a sejtek koleszterin iránti sérülékenységét. Amint a 6. ábrán látható, a koleszterin-kiegészítés szignifikánsan növelte a szérum Ca-szintet a normál 3,70 ± 0,57 mM (10) szintről 4,49 ± 0,69 (10) szintre, ami 20% -os növekedést jelent (p 0,05). A Ca-diéták hatása a szérum Pi-re statisztikailag jelentéktelen volt, valószínűleg a szérum-foszfáttartalom nagy ingadozása miatt, szemben a szérum Ca-val (az adatokat nem mutatjuk be). A koleszterin etetés eredményeként megnövekedett szérum Ca szintek kóros jelentősége nem volt világos, valamint az étrendi Ca hatástalansága a szérum Ca szintjének megváltoztatására.

Az étrendi Ca hatása az oldható Ca felhalmozódására aortákban

Annak eldöntésére, hogy a Ca diéták megváltoztathatják-e a Ca felhalmozódását az aortákban, és ezáltal befolyásolhatják az aorta meszesedését, megmértük az aorták oldható Ca értékét. Az oldható Ca-frakciókat úgy kaptuk meg, hogy az aorta-fragmensek kollagenáz-emésztéseit 300 000 x g-vel 30 percig centrifugáltuk az összes szubcelluláris organellum kicsapása céljából. A 4 hónapos koleszterin-diéták az oldható Ca és Pi koncentrációjának jelentős növekedését okozták (7. ábra). Mind az ásványi anyag, mind az oldható Ca és Pi mennyisége Ca-kiegészítéssel csökkent (p 7. ábra

A kalciumpótlás 4 hónapig tartó gátló hatása az étrend koleszterin okozta ásványi és oldható Ca/foszfát felhalmozódására aortákban. Az ásványianyag-tartalmat a Ca (felső panel) és a foszfát (alsó panel) szintjeként fejeztük ki 1% ecetsavban oldódó, 800 × g-os csapadék frakciókban, amelyek 1 cm-es aorták kollagenázos emésztésével nyertek [8]. A Ca és a foszfát oldható formáit Ca és foszfáttartalomként fejeztük ki a felülúszó frakciókban, amelyeket a kollagenáz-emésztések 250 000 × g-vel 30 percig végzett ultracentrifugálásával kaptunk.

Összefoglalva, a jelen megfigyelések azt mutatják, hogy az étrendi Ca-szintek az aterogén étrendekben nemcsak mélyen befolyásolják az érelmeszesedést, hanem az aorta meszesedését és a koleszterin-kiegészítéssel járó icterust is. Bár az étrendi Ca hatásai figyelemre méltóak voltak, az étrendi Ca hatásának az érelmeszesedésre és a meszesedésre gyakorolt pontos mechanizmusait nehéz megmagyarázni, mivel a Ca szerepek sokfélesége van a célsejtekben és szövetekben a különböző jelutakban.

Következtetés

Az aterogén étrend Ca kiegészítése gátolja az érelmeszesedést, az aorta meszesedését és az icterust, míg a Ca hiányos étrend elősegíti őket.

Kísérleti eljárások

Az étrendi Ca-szint kiigazítása nyulakban koleszterinnel kiegészítve

Annak érdekében, hogy minimalizálják az ateroszklerózis kialakulásának eltéréseit a koleszterin-kiegészítésből a genetikai hozzájárulás miatt [11–13], csak 4 hónapos új-zélandi fiatal hím fehér nyulakat (kb. 2,5 kg súlyú), testvéreket használtak azonos almokból. A nyulakat 3 csoportra osztottuk a Ca szintje szerint 0,5% koleszterint és 2% mogyoróolajat tartalmazó aterogén étrendben. Az első csoportot atherogén étrenddel etettük, amely normál 1 tömeg% étrendi Ca-t tartalmaz. A második csoport ugyanazt az aterogén étrendet kapta, amelyben a Ca-tartalmat 3% -ra növelték. A harmadik csoport az atherogén étrendet kapta, amelyben a Ca-szintet 0,5% -ra csökkentették, ami minimális, amit a gyártó képes volt előállítani a nyúlban tartott állatok belső Ca-összetevői miatt (Harlan Teklad, Wisconsin). Mivel alomonként hozzávetőlegesen 3–5 hím áll rendelkezésre, a statisztikailag páros elemzéshez különféle időpontokban külön almokra volt szükség. A diéta Ca és koleszterin tartalmát rutinszerűen úgy értékeltük, hogy a pelleteket 1% ecetsavban és 100% piridinben feloldottuk.

Az elváltozások és az mineralizáció becslése nyúl mellkasi aortákban

Icterus diagnózis

A jéghéjat a bőr, a sclera és a nyálkahártyák sárgulásának mértékéből, valamint a máj lipidózisának és/vagy az epeelzáródásoknak az állati orvosok által az állati erőforrás-támogató központ állatorvosai által végzett súlyos bizonyítékai alapján becsülték. 0–5 skálát adtak az icterus mértékének felmérésére.

Szérum lipidek és Ca meghatározások

Mivel mind a szérumot, mind a plazmát rutinszerűen használják a nyúl lipid kutatásában, a vérmintákat összegyűjtötték, és hagyták szobahőmérsékleten koagulálni heparin vagy EDTA használata nélkül, ami egyébként befolyásolja a Ca-meghatározást. A vérmintákat 1800 fordulat/perc sebességgel 10 percig centrifugáltuk, majd a szérumokat lipidanalízishez gyűjtöttük. A mintákat megfelelően hígítottuk a standard vizsgálati tartományokra. Az LDL-C tartalmat közvetlenül mértük egy szokásos klinikai eljárással, Friedewald-egyenlet alkalmazása nélkül, amely HDL és triglicerid adatok bevitelét igényli az LDL-C becsléséhez. A közvetlen mérési eljárást a Nemzeti Koleszterin Oktatási Program lipoprotein-mérésekkel foglalkozó munkacsoportja tartalmazza. A lipidprofilt Beckman Synchron automatizálási rendszerrel vizsgáltuk egy klinikai laboratóriumban. Az adatok átlag ± S.E. A o értékeket a hallgatói értékektől t teszt a kísérleti és a kontroll nyulak közötti különbségek statisztikai szignifikanciáját jelöli. A Ca és Pi meghatározásokat kereskedelmi Arsenazo III festékkészlet (Sigma Chemicals Inc.) és standard foszfát-molibdát komplex kolorimetriás eljárás alkalmazásával hajtották végre.

Hivatkozások

Yacowitz H, Fleischman AI, Bierenbaum ML, Kritchevsky D: Kalcium- és lipid-anyagcsere: A megnövekedett étkezési kalcium hatása nyulak érelmeszesedésére. Trans N Y Acad Sci. 1971, 33: 244-250.

Renaud S, Ciavatti M, Thevenon C, Ripoll JP: Az étrendi kalcium és magnézium védőhatásai a vérlemezkék működésére és az érelmeszesedésre telített zsírt tápláló nyulakban. Atherosclerosis. 1983, 47: 187-198. 10.1016/0021-9150 (83) 90154-5

Morris J, MD, Crawford, Heady JA: A helyi vízkészletek keménysége és a szív- és érrendszeri betegségek okozta halálozás Anglia és Wales országaiban. Pikás. 1961, 1: 860, 10.1016/S0140-6736 (61) 90180-5

Biorck G, Borstrom H, Widstrom A: A vízkeménység és a halálozási arány kapcsolatáról szív- és érrendszeri betegségekben. Acta Med Scand. 1965, 178: 239-252.

Vliegenthart R, Oudkerk M, Song B, van der Kuip DAM, Hofman A, Witteman JCM: A koronária meszesedése detektálva elektronnyaláb-komputertomográfiával és miokardiális infarktussal. European Heart J. 2002, 23: 1596-1603. 10.1053/euhj.2002.3240.

Guerin AP, London GM, Marchais SJ, Metivier F: Artériás merevítés és vaszkuláris meszesedés végstádiumú vesebetegségben. Nephrol Dial Transplant. 2000, 15: 1014-1021. 10.1093/ndt/15.7.1014

Schoen FJ, Levy BJ, Nelson AC, Bernhard WF, Nashet A, Hawley M: A kísérleti bioprotetikus szívszelep meszesedésének kezdete és progressziója. Lab Invest. 1985, 52: 523-532.

Hsu HHT, Camacho NC, Tawfik O, Sun F: Meszesedés indukálása nyúl aortákban magas koleszterinszintű diétákkal: a meszesedő vezikulák szerepe a distrofikus meszesedésben. Atherosclerosis. 2002, 161: 85-94. 10.1016/S0021-9150 (01) 00623-2

Hsu HHT, Tawfik O, Sun F: A distrofikus meszesedés mechanizmusai nyúl aortákban: A meszesedő vezikulák és a meszesedéssel kapcsolatos szerkezeti fehérjék időbeli és térbeli eloszlása. Kardiovaszkuláris út. 2004, 13: 3-10. 10.1016/S1054-8807 (03) 00093-0.

Yacowitz H, Fleischman AI, Bierenbaum ML: Az orális kalcium hatása az ember szérum lipidjeire. Brit Med J., 1965, 1: 1352-1354.

Gofman JW, Lindgren F, Elliott H, Mantz W, Hewitt J, Strisower B, Herring V, Lyon TP: A lipidek és lipoproteinek szerepe az érelmeszesedésben. Tudomány. 1950, 111: 166-186.

Overturf ML, Smith SA, Hewett-Emmett D, Loose-Mitchell DS, Soma MR, Gotto AM, Morrisett JD: Nyulak diétás koleszterinrezisztens kolóniájának fejlesztése és részleges metabolikus jellemzése. J Lipid Res. 1989, 30: 263-273.

Nasir K, Michos ED, Rumberger JA, Braunstein JB, Post WS, Budoff MJ, Blumenthal RS: A koszorúér meszesedése és a korai szívkoszorúér-betegség családi kórtörténete. A testvérek története szorosabban kapcsolódik a szülők történetéhez. Keringés. 2004, 110: 2150-2156. 10.1161/01.CIR.0000144464.11080.14

Anitschkow N: Kísérleti érelmeszesedés állatoknál. Arteriosclerosis: A probléma felmérése. Szerkesztette: Cowdry EV. 1933, 271-322. New York: Macmillan

Köszönetnyilvánítás

Köszönetet mondunk Dr. M. Montellónak a kézirat szerkesztéséért, B. Abbo a technikai segítségért, L. Gorman a szövettanért és W.L Xu az állatok gondozásáért. Ezt a munkát az NIH HL65287 támogatása támogatta.

Szerzői információk

Hovatartozások

Patológiai és laboratóriumi osztály, Kardiovaszkuláris Kutatási Osztály, Kansasi Egyetem Orvosi Központ, Kansas City, KS, 66160, USA

Howard HT Hsu és Nathan C Culley

Laboratory Animal Resources, Kansas Egyetem Orvosi Központ, Kansas City, KS, 66160, USA

Nathan C Culley

A PubMed Google Scholar alkalmazásban is kereshet erre a szerzőre