Patkányok glükokortikoid anyagcseréjének posztnatális programozása modulálja a zsírtartalmú étrend által kiváltott zsigeri zsírszövet glükokortikoid expozíciójának és érzékenységének, valamint az adiponektin és a gyulladásos adipokinek gének kifejeződését felnőttkorban

Absztrakt

CÉLKITŰZÉS-A perinatális környezet változásai, amelyek a metabolikus szindróma felnőttkori megnövekedett előfordulásához vezetnek, a szisztémás és/vagy a zsírszöveti glükokortikoid anyagcsere (11β-hidroxi-szteroid-dehidrogenáz 1-es típusú [11β-HSD-1] által indukált kortikoszteron-reaktiváció) szabályozását programozzák. Feltételeztük, hogy a posztnatális programozás felnőttkorban módosíthatja a magas zsírtartalmú étrend által kiváltott zsírszövet diszregulációt.

KUTATÁSI TERVEZÉS ÉS MÓDSZEREKÖsszehasonlítottuk a krónikus (elválasztás óta tartó) magas vagy alacsony zsírtartalmú étrend hatásait postnatálisan normofed (kontroll) vagy overfeed (programozott) patkányokban.

EREDMÉNYEK-A szülés utáni programozás hangsúlyozta a magas zsírtartalmú étrend által kiváltott túlsúlyt, inzulinrezisztenciát, glükóz intoleranciát, valamint a keringő és epididymális zsírszövet adiponectin csökkenését. Egyik manipuláció sem változtatta meg a máj működését. A szülés utáni programozás vagy a magas zsírtartalmú étrend fokozta a szisztémás kortikoszteron termelést, amelyet nem módosítottak tovább, amikor mindkét manipuláció társult. A szülés utáni programozás elnyomta a magas zsírtartalmú étrend okozta csökkenést a mesenterialis zsírszövet (MAT) glükokortikoid érzékenységében és kiváltotta a magas zsírtartalmú étrend által kiváltott MAT glükokortikoid expozíció növekedését, a fokozott MAT 11β-HSD-1 génexpressziót követően. A MAT tumor nekrózis faktor (TNF) -α, TNF-receptor 1, interleukin (IL) -6, rezisztin és plazminogén aktivátor gátló-1 mRNS-eket nem változtatták meg magas zsírtartalmú etetés kontroll kontroll patkányokban, és nagy növekedést mutattak a programozott állatokban, ezt a hatást tovább fokozza a magas zsírtartalmú étrend a TNF-α és az IL-6 számára.

KÖVETKEZTETÉSEKAdataink először mutatják be, hogy a posztnatális manipuláció a magas zsírtartalmú étrend által indukált MAT glükokortikoid expozíció, érzékenység és gyulladásos állapot upregulációját indokolja, és ezért feltárja a környezet perinatalis időszakában betöltött kulcsfontosságú szerepét az étrend okozta zsírszövet kialakulásában. diszreguláció felnőttkorban. Sürgetik továbbá a specifikus 11β-HSD-1 inhibitorokkal végzett klinikai vizsgálatok szükségességét.

11β-HSD-1, 11β-hidroxi-szteroid-dehidrogenáz, 1. típus
AUC, a görbe alatti terület
C/EBP-k, CCAAT/enhancer-kötő fehérjék
CHF, ellenőrizze a magas zsírtartalmú étrendet
CLF, ellenőrizze az alacsony zsírtartalmú étrendet
EAT, epididymális zsírszövet
FFA, szabad zsírsav
GR, glükokortikoid receptor
IL, interleukin
MAT, mesenterialis zsírszövet
PAI, plazminogén aktivátor inhibitor
PHF, programozott magas zsírtartalmú étrend
PLF, programozott alacsony zsírtartalmú étrend
PPAR, peroxiszóma proliferátor-aktivált receptor
TNF, tumor nekrózis faktor
TNF-R1, TNF-receptor 1

KUTATÁSI TERVEZÉS ÉS MÓDSZEREK

Az összes kísérleti eljárást a helyi állatgondozási és felhasználási bizottság hagyta jóvá. A Wistar patkányokat (Janvier, Le Genest St. Isle, Franciaország) normál fény (12 órás fény/sötét ciklus; fények 0600 órakor világítanak) és hőmérsékleten (22–24 ° C) tartották, szabad hozzáféréssel a csapokhoz víz és szokásos pellet-étrend. A szűz nőstényeket időben pározták. Az 1. ábra a kísérleti protokollt ábrázolja. A 3. születésnapi napon kilenc alom hím kölykeit összekeverték és véletlenszerűen elosztották (10 újszülött normofed patkányoknál [kontrollok] vagy 3 kölyköknél túletetett patkányoknál [programozva]) a 9 anya között. Az állatokat ezt követően zavartalanul hagyták, kivéve a mérést és a ketrecek tisztítását a posztnatális 8. és 14. napon. A patkányokat a posztnatális 21. napon elválasztották, és alacsony zsírtartalmúakat kaptak (3,2 kcal/g; lipidek 3,1%, fehérje 16,1%, szénhidrátok kukoricakeményítőként) 23,0% és szacharózként 37,0%, vitaminok és ásványi anyagok 5,0%, nedvesség 15,8%; SAFE, Villemoisson-sur-Orge, Franciaország) vagy magas zsírtartalmú (5 kcal/g, lipidek zsírként 30,0%, fehérje 16,1%, szénhidrátok mint szacharóz 37,0%, vitaminok és ásványi anyagok 5,0%, nedvességtartalom 11,9%; BIZTONSÁGOS) étrend ad libitum.

Alapvető és dinamikus tanulmányok.

Felnőtt korban csoportonként hat véletlenszerűen kiválasztott patkányt helyeztek metabolikus ketrecekbe egy 2 hetes akklimatizációs periódusra; majd vizeletet gyűjtöttek a kortikoszteron mérésére. Az összes felnőtt patkányt (5 hónapos korban) egy éjszakán át éheztettük, és intraperitoneálisan 1,5 mg/g d-glükózt (30% -os sóoldat törzsoldat) injektáltunk. A vérmintákat könnyű Forene érzéstelenítésben vettük farok venesekcióval az injekció beadása előtt, valamint 30 és 120 perccel a glükózterhelés után. Egy héttel később az etetett patkányokat gyors stresszmentes lefejezéssel leöltük 1400 és 1600 óra között. A törzsvért csövekbe vettük 5% EDTA oldattal vagy anélkül. A vért 4000 fordulat/perc sebességgel 20 percig 4 ° C-on centrifugáltuk, és a kapott plazmát vagy szérumot a vizsgálatig -70 ° C-on tároltuk. A máj- és fehér zsírpárnákat lemértük, fagyasztottuk vagy paraffinba ágyazottuk. A szöveteket további feldolgozásig -70 ° C-on tároltuk.

Vizsgálatok.

A kortikoszteront a vizeletben vizsgáltuk diklór-metán extrakció után radioimmun-assay segítségével, a korábban leírtak szerint (20). A plazma glükóz- és szabad zsírsavakat (FFA) enzimatikus módszerekkel mértük (Biomérieux, Marcy l'Etoile, Franciaország és Oxoid, Dardilly, Franciaország). A plazma inzulint és az adiponektint radioaktív immunvizsgálattal (Linco Research, St. Charles, MO) vizsgáltuk.

In situ hibridizáció és morfológiai elemzés.

A metszeteket (12 vagy 20 μm) kriosztát mikrotómába vágtuk -20 ° C-on a májban vagy az epididymális zsírszövetben (EAT) és a mesenterialis zsírszövetben (MAT). A metszeteket felolvasztottuk zselatinnal bevont tárgylemezekre, tárgylemez melegítőn szárítottuk és -70 ° C-on tartottuk. Az in situ hibridizációt a korábban leírt helyen végeztük (21). Glükokortikoid receptor (GR), 11β-HSD-1, TNF-α, TNF – 1 receptor (TNF-R1), interleukin (IL) -6, rezisztin, adiponektin, PEPCK, plazminogén aktivátor inhibitor (PAI) -1 és peroxiszóma proliferátor-aktivált receptor (PPAR) γ antiszensz próbákat állítottunk elő in vitro transzkripcióval 35 S-uridin-trifoszfát (Perkin Elmer, Párizs, Franciaország) jelenlétében a pPCR szkriptbe inszertált és az 1617-2150, 18-271 bázisoknak megfelelő cDNS-ekből., 24-272, 998-1284, 727-1004, 6-186, 54-355, 174-531, 1346-1788 és 1080-1587 megfelelő mRNS-ek. A tárgylemezeket röntgenfilmeknek (BIOMAX MR; Kodak, Le Pontet, Franciaország) tették ki 14 C standarddal együtt. Az érzékelő szondákkal végzett hibridizáció nem mutatott jelet, ami a szondák (nem látható) specifitását bizonyítja. A hibridizációs jeleket mennyiségileg meghatároztuk a film autoradiogramjainkon az Image szoftver segítségével, és a 14 C-os szabványok alkalmazásával nCi/g-ra alakítottuk át. Az adipociták felületét ellenfestett paraffin zsírszövet metszeteken mértük (hat véletlenszerűen kiválasztott mező depónként és patkányonként).

Statisztikai analízis.

Az adatokat átlag ± SE értékként adjuk meg. A statisztikai elemzést a Statview analízis programmal végeztük kétirányú ANOVA alkalmazásával, majd Fisher többszörös utólagos összehasonlítással. Az adipocita felületek összehasonlítására Kolmogorov-Smirnov tesztet alkalmaztunk. A görbe alatti területet (AUC) a plazma glükózhoz, inzulinhoz és FFA-khoz trapezoid módszerrel számoltuk. Lineáris regresszióanalízist végeztünk a 11β-HSD-1 zsírszövet korrelátumainak azonosítására, és kovariancia-analízist (SPSS szoftver; SPSS, Chicago, IL) hajtottunk végre a P-nek talált változók tekintetében. Tekintse meg ezt a táblázatot:

Soron belüli megtekintése
Felugró ablak megtekintése

A posztnatális túltáplálás és a magas zsírtartalmú étrend hatása a test- és zsírpárnák súlyára, az adipocita felületére és a keringő anyagcsere-paraméterekre

Az éhomi állatokban a glikémia nem volt különbözõ a csoportok között, míg az inzulinémia, a plazma FFA-k és az inzulin-glükóz arány megnövekedett a CHF és a PLF patkányokban a CLF patkányokhoz képest, és tovább emelkedett a PHF patkányokban. Az intraperitoneális glükóz tolerancia teszt megerősítette, hogy a magas zsírtartalmú táplálás vagy a szülés utáni programozás glükóz intoleranciát, inzulinrezisztenciát és diszlipidémiát váltott ki. Valóban, a plazma glükóz, inzulin és a keringő FFA-k AUC-értéke nőtt a CHF és PLF patkányokban, összehasonlítva a CLF patkányokéval. A plazma glükóz és FFA-k AUC-értékei összehasonlíthatók voltak a CHF és PLF állatokban, míg a plazma inzulin AUC-értéke nagyobb volt a CHF-ben, mint a PLF patkányokban. Amikor a programozott patkányokat magas zsírtartalmú táplálékkal etették, a plazma glükóz, inzulin és plazma FFA-k AUC-értékei tovább növekedtek.

A posztnatális programozásnak ellentétes hatása volt a máj 11β-HSD-1 és GR mRNS szintjére. A CLF patkányokkal összehasonlítva a PLF állatok megnövekedett GR mRNS-szintet és csökkent 11β-HSD-1 mRNS-koncentrációt mutattak. A magas zsírtartalmú étrend csökkentette a máj 11β-HSD-1 mRNS-ét a kontroll és a programozott patkányokban, míg a máj GR mRNS-értéke csak a programozott állatokban csökkent szignifikánsan. A PEPCK mRNS koncentrációja összehasonlítható volt az összes csoport között. A máj PAI-1 mRNS-koncentrációit sem a postnatalis programozás, sem a magas zsírtartalmú étrend nem befolyásolta, de szignifikáns növekedést mutatott, amikor mindkét kezelés társult (2. ábra).

EAT GR (A) és 11β-HSD-1 (C) mRNS (bal oldali panel) és MAT GR (B) és 11β-HSD-1 (D) (jobb oldali panel) mRNS szemikvantitatív elemzése kontroll vagy programozott patkányokban, alacsony zsíros (□) vagy magas zsírtartalmú (▪) étrend (n = 10, 10, 9, illetve 12). Az adatok átlag ± SE. A statisztikai elemzést kétirányú ANOVA-val, majd Fisher post hoc teszttel végeztük. * P 0,05 az alacsony zsírtartalmú étrendhez képest) vagy posztnatálisan programozott állatoknál (5,0 ± 0,5 és 6,3 ± 0,6 nCi/g EAT-ban vagy MAT-ban; P> 0,05 szemben az alacsony zsírtartalmú étrendben).

A posztnatális programozás és a magas zsírtartalmú étrend csökkenti a keringő adiponektin mennyiségét.

A kontrollállatokéval összehasonlítva a keringő adiponektin-koncentrációt postnatalis programozással vagy magas zsírtartalmú étrenddel csökkentették. Kétirányú ANOVA-elemzés feltárta, hogy a plazma adiponectin csökkenésében szignifikáns kölcsönhatás volt (F = 5,30, P = 0,0262) a posztnatális programozás és a magas zsírtartalmú étrend között. Az EAT-ban, de a MAT-ban nem, a magas zsírtartalmú táplálás vagy a postnatalis programozás csökkentette az adiponectin mRNS szintjét, ez a hatás markánsabban jelentkezett a PHF állatokban (5. ábra).

MAT TNF-α (A), TNF-R1 (B), IL-6 (C), rezisztin (D) és PAI-1 (E) mRNS szemikvantitatív elemzése kontroll vagy programozott patkányokban, alacsony zsírtartalmú táplálékkal (□) vagy magas zsírtartalmú (▪) étrend (n = 10, 10, 9, illetve 12). Az adatok átlag ± SE. A statisztikai elemzést kétirányú ANOVA-val, majd Fisher post hoc teszttel végeztük. * P Tekintse meg ezt a táblázatot:

Soron belüli megtekintése
Felugró ablak megtekintése

A MAT 11β-HSD-1 korrelátumai

VITA

Végül adataink azt mutatják, hogy a helyi glükokortikoid metabolizmus környezeti és/vagy táplálkozási szabályai szövetspecifikusak. Megállapítottuk, hogy a magas zsírtartalmú táplálkozás csökkentette a máj GR és 11β-HSD-1 expresszióját, amint azt korábban leírtuk (14), függetlenül a posztnatális programozástól. Az ilyen változások adaptív mechanizmust jelenthetnek az anyagcsere-betegség ellen, amint azt a máj PEPCK mRNS-szintjének változásainak hiánya szemlélteti a fokozott posztnatális programozás vagy a magas zsírtartalmú étrend által kiváltott kortikoszteron-termelés mellett. A máj és a zsírszövet közötti különbségek szerepet játszhatnak a CCAAT/enhancer-kötő fehérjék (C/EBP) aktivitásában, amelyek szükségesek az adipociták differenciálásához és éréshez. Kimutatták, hogy a májban a C/EBPα a 11β-HSD-1 gén erőteljes aktivátora, míg a C/EBPβ a C/EBPα által stimulált 11β-HSD-1 promoter aktivitás domináns represszoraként működik (46). Ezzel szemben, bár a C/EBPα és a -β egyaránt szükséges a 11β-HSD-1 bazális transzkripciós aktivitásához a 3T3-L1-ben, egy preadipocita sejtvonalban, a C/EBPβ erősen részt vesz a 11β-HSD-1 forskolin által kiváltott stimulációjában. génátírás (47). Érdekes módon nemrégiben bebizonyosodott, hogy a C/EBPβ génjében delécióval rendelkező egerek védettek az étrend okozta elhízás ellen (48).

Összegzésként elmondható, hogy adataink először mutatják be, hogy egy olyan környezeti manipuláció, mint például a posztnatális túltáplálás, a magas zsírtartalmú étrend által kiváltott MAT glükokortikoid expozíció, érzékenység és gyulladásos állapot szabályozását programozza fel, és ezért feltárja a környezet sarkalatos szerepét a a perinatális periódus az étrend által kiváltott zsírszövet-diszreguláció felnőttkori fejlődésében. Az adatok szükségessé teszik specifikus 11β-HSD-1 inhibitorokkal végzett klinikai vizsgálatok szükségességét is.

Köszönetnyilvánítás

Köszönjük Prof. A. Auquier és Dr. A. Loundou (Klinikai Kutatások Egysége, AP-HM, Marseille, Franciaország) segítségét a statisztikai elemzésben.