Резюме

Заден план

Противоречивите данни за последиците от продължителната диета с високо съдържание на мазнини изискват подробно проучване на влиянието на хранителните механизми с високо съдържание на мазнини върху особеността на липидния метаболизъм в кръвта и черния дроб. Настоящото проучване е предприето за изследване на състава на мастните киселини на полярни и неутрални липиди на кръвната плазма, еритроцитите и черния дроб при плъхове Wistar при условия на продължителна диета с високо съдържание на мазнини.

диета

Методи

Изследването е проведено върху 60 възрастни бели мъжки плъхове Wistar. Животните са били хранени на диета с високо съдържание на мазнини, състояща се от телешка мазнина и холестерол (съответно 19% и 2% от общата диета) до 180 дни. Съставът на мастните киселини на полярните и неутрални липиди на плазмата, еритроцитите и черния дроб бяха анализирани чрез газова хроматография. Статистическата обработка на данните се извършва по методите на описателната статистика със Statistica 6.0.

Резултати

Продължителната небалансирана диета, богата на холестерол и наситени мастни киселини, доведе до компенсаторна биосинтеза на мастните киселини в черния дроб на плъха, инхибиране на синтеза на апопротеини и липопротеини, нарушаване на активния транспорт на мастни киселини до тъканните клетки. Това стартира натрупването на 20: 4n-6, 20: 5n-3, 22: 5n-3 и 22: 6n-3 в черния дроб и кръвната плазма и дефицит от 18: 2n-6, 20: 5n-3 и 22: 6n-3 в еритроцитите.

Заключения

Адаптивна корекция на липидния метаболизъм в условията на диета с високо съдържание на мазнини, индуцирана инхибиране на образуването на липопротеини (VLDL холестерол) в черния дроб, компенсаторен синтез от 18: 1n-9, 20: 5n-3 и 20: 3n-6 с първична естерификация на PUFA n-3 серия до неутрални липиди.

Заден план

Противоречивата информация изисква подробно проучване на влиянието на хранителните механизми с високо съдържание на мазнини върху особеността на липидния метаболизъм в кръвта и черния дроб на плъхове. Целта на настоящата работа е да изследва състава на мастните киселини на полярните и неутрални липиди на кръвната плазма, еритроцитите и черния дроб при плъхове Wistar при условията на продължителна диета с високо съдържание на мазнини.

Методи

Субекти

Проведени са експерименти върху 60 мъжки плъхове Wistar. Оформиха се следните групи животни: Експеримент 1 върху плъхове, хранени с експериментална диета в продължение на 30 дни; Експеримент 2, експерименталната диета за 90 дни; и експеримент 3, експерименталната диета за 180 дни. Контролната група 1 включва 30 непокътнати мъже, държани на стандартна диета с вивариум в продължение на 30 дни, същите в продължение на 90 дни (контролна група 2) и същите в продължение на 180 дни (контролна група 3). Всяка тестова група беше сравнена със съответната контролна група, получавайки диетата през същото време. Експерименталната диета съдържа говежди мазнини (19% от общата диета) и холестерол (2% от общата диета) [5] в допълнение към стандартната дажба.

Съставът на мастните киселини в телешката мазнина включва наситени FA (12: 0, 14: 0, 16: 0 и 18: 0) до 66% от общия FA, мононенаситени FA (35%) и полиненаситени мастни киселини (2% ). Евтаназията на животните се извършва чрез обезглавяване под етерна анестезия в съответствие с изискванията на Европейската конвенция за защита на опитни животни, 86/609 ЕИО [16]. Графикът за евтаназия беше следният: плъхове от тестовата група 1 и съответните контролни групи бяха евтаназирани на 31-ия ден; плъхове от тестовата група 2 и съответната контролна група 2 бяха евтаназирани на 91-ия ден; плъхове от тестовата група 3 и съответната контролна група 3 бяха евтаназирани на 181-ия ден. Сутрин на гладно кръв за изследване е взета от яремната вена на плъховете след обезглавяване. Черният дроб за изследване на мастните киселини е отстранен от плъхове след обезглавяване. Телесното тегло на плъховете се записва преди и след експеримента.

Анализ на липиди и мастни киселини

Липидният профил на кръвния серум е изследван на биохимичен анализатор FP-901 («Labsistems», Финландия). Общият холестерол, триацилглицеридът (TAG) и липопротеинът с висока плътност (HDL) са измерени. Концентрацията на LDL холестерол и липопротеин с много ниска плътност (VLDL) са изчислени по формулата на Friedwald. Резултатите се изразяват в mmol/L.

Индексът на атерогенност (IA) се изчислява като IA = (Общ холестерол - HDL)/HDL холестерол.

Липидите се екстрахират, като се използва система разтворител хлороформ - метанол, 1: 2 (обем/обем) и след това се добавят хлороформ - метанол (1: 1 обем/обем) и 0.9% натриев хлорид, докато се постигне пълно разделяне на фазите [17] . Разделянето на фосфолипиди и триацилглицероли от липидите на черния дроб се извършва чрез тънкослойна хроматография (TLC) върху силикагел, използвайки система от разтворители, състояща се от хексан/диетилов етер/оцетна киселина (80: 20: 1, v/v) . Метиловите естери на мастни киселини (FAME) се получават чрез последователно третиране на общите липиди с 1% натриев метилат/метанол и 5% HCl/метанол съгласно Carreau и Dubacq [18] и се пречистват чрез препаративна силикагелна тънкослойна хроматография, като се използва плаките от силикагел, разработени в бензен. MEFA бяха анализирани на газов хроматограф Shimadzu GC-2010 (Япония), оборудван с пламъчно-йонизационен детектор, като се използва капилярна колона от разтопен силициев диоксид (Supelcowax-10, 30 m × 0,25 mm i. D. Supelco, Bellefonte, PA). Хелий се използва като газ-носител с линейна скорост 30 cms –1. Температурата на колоната е 210 ° C, температурата на инжектора и детектора е 250 ° C. Мастните киселини бяха идентифицирани чрез сравнение със стандартни смеси и еквивалентни стойности на дължината на веригата [19]. Резултатите са изразени в относителни% от общия FA.

Статистически анализ

Статистическата обработка на данните беше извършена с помощта на приложната статистическа програма със Statistica 6.1. Разликите в съдържанието на мастните киселини между контролните групи и експерименталните групи на плъховете бяха тествани с помощта на Student’s т-тест. Разликите се считат за статистически значими при P

Резултати и дискусия

Биометрия

Телесното тегло на плъхове от експериментална група 1, които консумираха диета с високо съдържание на мазнини в продължение на 30 дни, се увеличи със 151 ± 11 g, което е с 84% по-високо в сравнение с първоначалното тегло. След 90 дни от експеримента телесното тегло на животните от експериментална група 2 се е увеличило с 182 ± 6 g. При плъхове от експериментална група 3 (180 дни диета с високо съдържание на мазнини) телесното тегло се е увеличило с 295 ± 65 g (2,6 пъти) от първоначалното тегло. Всички стойности са значителни при P маса 1 Липиди в кръвен серум на плъхове при високо съдържание на мазнини

Известно е, че повишаването на съдържанието на липиди в кръвта след консумация на храна е нормален физиологичен процес на храносмилателната и липидната транспортна система. Нивото на липидите в кръвта достига най-голяма концентрация за 30 минути след консумация на храна, богата на мазнини. В нашето проучване кръвта на гладно беше взета от плъховете сутрин. Минималният период от време между последната консумация на храна от тестваните животни и вземането на кръв е 12 часа. Съответно, с този интервал от време, промените в съдържанието на атерогенни липопротеини в кръвния серум, които са регистрирани на 90-ия и 180-ия ден от експеримента, са резултат от намаляване на синтеза на апопротеини и VLDL в черния дроб. Дажбата, богата на наситени мазнини, може да инхибира синтеза на VLDL в черния дроб [21, 22]. Тъй като VLDL транспортира TAG от черния дроб до органи и тъкани в тялото, недостатъчният синтез на VLDL причинява натрупване на TAG в мастните и паренхимните тъкани и в черния дроб.

Концентрацията на LDL в кръвта зависи от активността на образуването им от липопротеини на VLDL и ефективността на улавянето на LDL от апоВ-100 рецептори. Следователно, натрупването на LDL холестерол в кръвта и интерстициалната течност се случва при блокиране на апоБ-100 рецептор-медиираната ендоцитоза на LDL и при инхибиране на хидролизата на TAG, съдържаща се в VLDL [23]. Показател за такива нарушения е повишаването на концентрацията на LDL в кръвта. Основната роля на LDL е да пренася PUFA към клетките под формата на неполярни естери на холестерола. Блокирането на активно LDL улавяне от клетките може да доведе до развитие на дефицит на PUFA в клетките. Пряко доказателство за такова разстройство може да бъде повишена циркулация на липиди, богати на ненаситени FA в кръвта при едновременен дефицит на тези FA в клетъчните мембрани. За да потвърдим това предположение и да установим особеностите на липидния обмен по време на продължително хранително натоварване, ние изследвахме състава на мастните киселини на полярни и неутрални липиди в кръвната плазма и в червените кръвни клетки на плъхове в динамиката на въздействието на високо мастна диета.

Мастни киселини в кръвната плазма и еритроцитите

Установено е, че нивата 14: 0 и 15: 0 в пула от фосфолипиди (PL), TAG и стеролови естери (ES) в кръвта на плъховете са на 30-ия ден от повишеното натоварване с мазнини (Таблица 2 ). В сравнение с контролната група, делът на 18: 0 е намален в TAG и увеличен в PL. В еритроцитите е установено повишение на съдържанието 18: 1n-9. Установено е значително намаление на относителното съдържание на 18: 2n-6 в TAG и PL (P Таблица 2 Съдържанието на мастни киселини (тегловни%) в плазмата и еритроцитите на плъхове при високо съдържание на мазнини

На 90-ия ден от експеримента съдържанието на мастни киселини 15: 0 и 20: 3n-9 в PL и ES в кръвната плазма е намалено. Нивото от 18: 0 е повишено в PL и TG на кръвната плазма и еритроцитите. Делът на 18: 1n-9 е увеличен в еритроцитите и в ES на кръвната плазма. Намалено съдържание от 20: 4n-6 е идентифицирано в плазмената ES, докато в кръвните клетки нивото на 20: 4n-6 и неговия предшественик 20: 3n-6 е повишено. В еритроцитите се установява спад на нивото от 20: 5n-3 на фона на повишаването на ES и TG на кръвната плазма. Относителното съдържание на 22: 5n-3 и 22: 6n-3 в липидите на кръвната плазма не се различава от тези в контролната група. В кръвните клетки нивата на 22: 5n-6 и 22: 6n-3 бяха намалени, докато нивото 22: 4n-6 беше увеличено. Следователно векторът на промените в състава на PUFA на плазмените липиди и червените кръвни клетки имаше на 90-ия ден от експеримента обратна посока. Установено е увеличение на количествата от 20: 5n-3, 22: 6n-3 и 22: 5n-6 в кръвната плазма с едновременен дефицит на тези мастни киселини в клетъчните мембрани.

След 180 дни диета с високо съдържание на мазнини, FA профилът на плазмените липиди при плъхове се характеризира с намаляване на количествата от 14: 0 и 15: 0. Пулът PUFA (с изключение на PL) е изчерпан през 18: 2n-6. Нивото 18: 1n-9 остава повишено. В ES е открит дефицит от 20: 4n-6. Съдържанието на 20: 5n-3 и 22: 4n-6 в TAG беше увеличено. Нивото от 22: 6n-3 остава непроменено в PL, повишава се в TAG и намалява в ES на плазмата. Парадоксалният на пръв поглед феномен на повишаващите се нива на C20 и C22 PUFA в липидите на кръвната плазма ясно се вписва в концепцията за разстройството на транспорта на FA. Нарушаването на рецепторното улавяне на липопротеините от клетките води до дефицит на PUFA в клетъчните мембрани и до компенсаторно активиране на пасивния транспорт на наситените FA. Всъщност модификацията на FA състава на еритроцитите на 180-ия ден от диетата с високо съдържание на мазнини се характеризира с повишени нива на наситени киселини (14: 0, 16: 0, 18: 0), по-ниско съдържание на 18: 2n-6, 20: 5n-3 и 22: 6n-3. Можем да предположим, че индикаторът за дефицит на мастните киселини n-6 и n-3 в клетките може да бъде повишено ниво на медовина киселина (20: 3n-9) в мембраните на еритроцитите.

Мастни киселини на черния дроб на плъховете

Увеличение на съдържанието от 16: 0 и намаляване на съдържанието от 18: 0 бяха разкрити в състава на FA на черния дроб на плъхове след 30 дни натоварване с високо съдържание на мазнини (Таблица 3). Повишеното ниво от 16: 0 в черния дроб се дължи на особеността на експерименталната диета, обогатена с този FA. Всъщност наситените с диета FA и холестерол, т.е. ефектори на експресия на транскрипционните фактори (протеин, свързващ стерол регулаторен елемент, SREBP) индуцират синтеза на 16: 0 и TAG и инхибират производството на VLDL, като по този начин причиняват стеатоза на черния дроб [7] . Повишеното съдържание на 18: 1n-9 е придружено от намаляване на концентрацията от 18: 0; това може да означава активиране на Δ9-десатураза, която извършва метаболитно превръщане в реакцията 18: 0 → 18: 1n-9. Освен това се наблюдава едновременно увеличение на съдържанието на 18: 3n-6 и 18: 4n-3 и намаляване на съдържанието на 20: 4n-6, 20: 5n-3, 22: 5n-3 и 22: 6n -3.

След 90 дни от експеримента, съдържанието на 14: 0 в ES на черния дроб беше увеличено. Нивото от 16: 0 е намалено при всички липидни фракции (Таблица 4). Нивото от 18: 0 се повишава в PL и намалява в ES. Метаболитните конверсии на PUFA след 90 дни от експеримента доведоха до увеличаване на съдържанието на 18: 1n-9 в PL, TAG и ES; от 18: 3n-3 в TAG и EC; от 18: 2n-6 в TAG, ES и PL; от 20: 5n-3 в ES и 20: 3n-6 в PL и TAG. Намалени количества от 20: 4n-6 и 20: 3n-9 бяха открити във всички липидни фракции на черния дроб на плъх. Количеството 22: 5n-3 беше увеличено в TAG. Поддържането на нивата на C20 и C22 PUFA n-3 и n-6 играе важна роля в адаптацията на организма към временното им хранително ограничение.

Известно е, че синтезите на TAG, PL и ES се случват в организма от двата основни пула: от свободен FA на плазмата и от FA синтезиран de novo в черния дроб [9]. Хранителният дефицит на есенциалния PUFA в диетата с високо съдържание на мазнини стартира компенсаторния синтез на ендогенни FA [8, 9]. Ефектът на хранителните липиди върху генната експресия представлява адаптивна реакция на промените в количеството и вида на консумираната мазнина. Директният ефект на наситения FA се дължи на взаимодействието с транскрипционните фактори. Диетата с високо съдържание на мазнини, богата на наситени мастни киселини (14: 0, 16: 0 и 18: 0), индуцира експресията на липогенетичните гени (PGC-1β, SREBP 1c и други), отговорни за de novo синтез на FA и тяхното удължаване, но също така инхибира сглобяването на VLDL-TAG чрез потискане на синтеза на mRNA апо-протеини [6–8]. Съответно натоварването с високо съдържание на мазнини в черния дроб стартира два физиологично противоположни процеса; натрупване на екзогенен наситен FA и ендогенен биосинтез на мононенаситени FA и PUFA.

По този начин продължителната небалансирана диета, богата на холестерол и наситени FA, насърчава компенсаторния синтез на полиненаситени мастни киселини; това се потвърждава от повишаване на концентрациите на дихомо-γ-линоленова киселина 20: 3n-6, ейкозапентаенова киселина 20: 5n-3 и арахидонова киселина 20: 4n-6, както и на олеинова киселина 18: 1n-9 в липидите на кръвна плазма и черния дроб. В същото време, поради разстройството на активния транспорт на апоВ-100 рецептор на мастни киселини, съдържащи се в LDL, синтезирани полиненаситени мастни киселини de novo в черния дроб не се улавят от клетките на периферните органи. Този факт се доказва от експериментално доказания дефицит на PUFAs n-3 и n-6 в еритроцитите при отчетливо натрупване на липидни фракции в кръвната плазма. Показател за нарушения на блокадата на липопротеините, транспортиращи полиненаситени мастни киселини от черния дроб до други органи, е повишеното ниво на LDL холестерол в кръвния серум. Данните, получени в нашия експеримент, отварят възможност да се разбере физиологичната роля на хранителните фактори и някои механизми на развитие на много хранително-зависими заболявания, включително атеросклероза, диабет и стеатохепатит.