Izomspecifikus adaptációk, károsodott oxidációs kapacitás és a kontraktilis funkció fenntartása jellemzi az étrend okozta elhízott egér csontvázizomzatát

Társadalmi Klinika Patológiai és Molekuláris Orvostudomány, McMaster Egyetem, Hamilton Ontario, Kanada, Izomegészségügyi Kutatóközpont, York Egyetem, Toronto, Ontario, Kanada

Kineziológiai és Egészségtudományi Egyetem, York Egyetem, Toronto, Ontario, Kanada

Társadalmi Klinika Patológiai és Molekuláris Orvostudomány, McMaster Egyetem, Hamilton Ontario, Kanada, Izomegészségügyi Kutatóközpont, York Egyetem, Toronto, Ontario, Kanada

Kapcsolatok Izomegészségügyi Kutatóközpont, York Egyetem, Toronto, Ontario, Kanada, Kinesiológiai és Egészségtudományi Iskola, York Egyetem, Toronto, Ontario, Kanada

Társadalmi Klinika Patológiai és Molekuláris Orvostudomány, McMaster Egyetem, Hamilton Ontario, Kanada, Izomegészségügyi Kutatóközpont, York Egyetem, Toronto, Ontario, Kanada

Karin E. Shortreed,
Matthew P. Krause,
H. Huang Julianna,
Dili Dhanani,
Jasmin Moradi,
Rolando B. Ceddia,
Thomas J. Hawke

Ábrák

Absztrakt

Háttér

A diéta által kiváltott elhízásnak a vázizom működésére gyakorolt hatása nagyrészt ismeretlen, különösen, mivel az oxidatív anyagcsere és a morfológia változásaihoz kapcsolódik.

Fő megállapítások

A kontroll táplált egerekhez képest, az egerek 8 hétig magas zsírtartalmú étrendet (HFD; 60% kcal: zsír) tápláltak, megnövekedett testtömeg és inzulinrezisztencia volt nyilvánvaló koplalás nélküli hiperglikémia (azaz pre-diabétesz) nélkül. A szövettani elemzés nagyobb oxidatív potenciált mutatott ki a HFD gastrocnemius/plantaris (megnövekedett IIA, csökkentett IIB rost típusú százalékok) és soleus (megnövekedett I, IIA keresztmetszeti területek) izmokban, de a tibialis elülső izmokban nem változott a rosttípus százalékos aránya vezérlésekhez. Az intramyocelluláris lipidszintek szignifikánsan megemelkedtek a HFD gastrocnemius/plantaris kontrollhoz viszonyítva, de hasonlóak voltak a HFD soleus kontrollértékeihez. Újszerű, egyetlen izomrost-megközelítés alkalmazásával a teljes palmitát- és a glükóz-oxidáció károsodása (a kontroll 72,8 ± 6,6% és 61,8 ± 9,1% -a; p. 1. ábra. A magas zsírtartalmú étrend (HFD) nyolc hete kiváltja a cukorbetegséget.

(A) Az éheztetett testtömeget a kísérleti étrend megkezdése előtt, valamint 4 és 8 hét után értékeltük (N = 19 CON, 20 HFD). (B) Epididymális zsírtömeg 8 hetes diétás beavatkozás után (N = 19 CON, N = 20 HFD). (C) Intraperitoneális glükóz tolerancia teszt (IPGTT), amelyet egy éjszakán át tartó böjt (16 óra) után végeztek 1 héttel a betakarítás előtt (N = 19 CON, N = 18 HFD). (D) A plazma inzulinszintet 4 héten keresztül értékelték az étrendbe történő beavatkozással (8 óra gyors, N = 10) és az IPGTT-nél 45 perces időponttal (16 óra gyors, N = 4). A szignifikanciát a * vs. CON azonos időpontban (A – D), a vagy b vs. 0 hét étrendcsoporton belül és c vs. 4 hét képviseli az étrendcsoporton belül, p 2. ábra. A morfometriai változások izom-specifikusak.

A várakozásoknak megfelelően az IMCL szintek az egyes száltípusok között eltérőek voltak; az oxidatív rosttípusok nagyobb abszolút IMCL-szintet mutatnak, mint a glikolitikus rosttípusok. A HFD gastrocnemius/plantaris izmok szignifikánsan növelték az IMCL szintet a kontroll izmokhoz képest (2D ábra középső panel). A HFD gastrocnemius/plantaris összes száltípusa hasonló százalékos növekedést (~ 50–60%) mutatott az IMCL szintjeinél, amely meghaladja az adott kontroll rost típusnál mért értéket. Érdekes, hogy az egyedüli izmok keresztmetszeti területéhez viszonyított IMCL-szintje nem különbözött a kontroll és a HFD között, a rost típusától függetlenül (2D. Ábra, jobb oldali panel). A HFD egyedüli izom keresztmetszeti területének megfigyelt növekedése lehetővé tette az IMCL-ek diszperzióját úgy, hogy az IMCL-ek sűrűsége változatlan volt az étrendcsoportok között.

A teljes palmitát és a glükóz oxidációs sebessége romlik a HFD vázizomzatában

A teljes glükóz és zsír oxidációvá (CO2-re) egy új, ép, egyetlen izomrost protokollt, valamint a jól bevált egész vázizom-készítményt [9], [10] alkalmaztuk. A teljes izomkészítményt alkalmazták a palmitát-oxidációs eredmények megerősítésére egyetlen szálban, és a glükóz-oxidáció és a glikogén-szintézis értékelésével tovább igazolhattuk az inzulinrezisztenciát a HFD egerek intakt vázizmán belül. A HFD extensor digitorum longus (EDL) és peroneus longus izmainak intakt rostjaiban a palmitát oxidációs aránya körülbelül 65% -a volt a kontroll izomrostokban mért értékeknek (3A. Ábra). Ezzel az egyszálas technikával azt is kimutattuk, hogy a bazális glükóz-oxidációs sebesség jelentősen csökkent a HFD-izom egyes rostjaiban, összehasonlítva a kontroll etetett egerek egyetlen rostjaival (3B. Ábra).