Резюме

Заден план

Калцификацията на съдовете е свързана с инфаркт на миокарда, нестабилност и ригидност на аортната стена и биопротезиране. Въпреки че е доказано, че увеличаването на съдържанието на калций (Са) в атерогенните диети намалява атеросклерозата при зайци, дали добавките и дефицитът на Са могат да повлияят на калцификацията на аортата, свързана с атеросклероза, остава неизвестно.

Резултати

Новозеландските бели мъжки зайци бяха хранени с атерогенна диета, съдържаща 0,5% холестерол и 2% фъстъчено масло. Съдържанието на Са в диетата, което обикновено съдържа 1%, беше коригирано на 0,5 или 3%. Сегменти от гръдни аорти бяха дисектирани от зайци за хистологични оценки и определяне на Ca и Pi. Зайци с добавка на калций се поддържат в продължение на 4 месеца, докато тези с дефицит на калций се поддържат в продължение на 2 1/2 месеца поради тежък иктер след този етап. Съотношенията между интимни и медиални зони и калцирани към интимни области са използвани за полуколичествено натрупване на лезии, съответно. Icterus се оценява от степента на пожълтяване на кожата, склерата и лигавиците, заедно с груби доказателства за чернодробна липидоза и/или жлъчни обструкции. Статистическият анализ на 16 съвпадащи кученца показва, че добавянето на Са значително намалява лезиите с 41% (стр

Заден план

Доказано е, че повишеното съдържание на Са в диети, допълнени с холестерол, намалява атеросклерозата при зайци [1, 2]. Две епидемиологични проучвания предполагат, че високите нива на Са в питейната вода могат да намалят атеросклерозата [3, 4]. Не е ясно обаче дали увеличаването на приема на Ca също може да повлияе на калцификацията на аортата чрез променени нива на Ca × P йонни продукти в аортите. Също толкова е възможно добавянето или дефицитът на Са да повлияе на калцификацията чрез неговия основен ефект върху атеросклерозата. Тъй като съдовата калцификация е свързана с инфаркт на миокарда [5], нестабилност и ригидност на аортната стена [6] и биопротетични нарушения [7], наложително е да се проучи ефектът на диетичния Ca върху калцификацията на аортата.

По време на това проучване също така установихме, че диетите с холестерол често причиняват увеличени доказателства за иктер от чернодробно увреждане, което означава, че диетите могат да възпрепятстват способността на черния дроб да метаболизира липидите, като по този начин влияе върху нивата на серумния холестерол. В този доклад ние се опитахме да определим дали диетичният Ca също влияе върху иктер, свързан с допълнителни диети с холестерол. Тук показваме, че добавянето на Са намалява, докато дефицитът увеличава образуването на лезии и калцификацията на аортата при зайци. За първи път демонстрираме, че недостигът на Са в храната увеличава шанса за развитие на признаци на иктер, докато добавките с калций намаляват шанса за развитие на иктер при зайци, получаващи атерогенна диета.

Резултати и дискусия

Ефекти на добавките с калций върху атеросклерозата и калцификацията на аортата

ефекти

Ефекти от диетичния дефицит на калций върху атеросклерозата и калцификацията на аортата

Фиг. 2 показва ефекта на недостига на калций в храната за 2 1/2 месеца върху натрупването на лезии и калцификацията в група от братя и сестри. Проучването за дефицит на Ca не е продължено след този период от време, тъй като зайците едва оцеляват поради тежко чернодробно увреждане и последваща иктерия. Ефектът е полуквантифициран, като се използват съотношенията на удебеляване на интимата/среда за образуване на лезии и калцирана площ/интима за отлагане на минерали. Заек брат или сестра с нормални нива на диетичен Са в атерогенната диета не показва нито лезии в напречното сечение на средната част на аортите (фиг. 2А), нито минерални отлагания в проксималната част (фиг. 2С). За разлика от това, брат или сестра с диета с калциев дефицит показва образуване на лезии със съотношение интима/среда 0,28 (фиг. 2В) и съотношение калцифицирана площ/интима 0,12 (фиг. 2D). Статистическият анализ на 11 съвпадащи кученца показва, че дефицитът на Са значително увеличава лезиите с 2,7 пъти (p Фигура 2

Ефекти от диетата с дефицит на калций за 2 1/2 месеца върху развитието на лезии и калцификация при зайци от братя и сестри. Напречните сечения на средната част на аортите бяха оцветени с H&E (панели A и B), а проксималната част с AR (панел C и D). Панели А и С: напречни сечения, получени от брат или сестра, хранени с атерогенната диета с нормални нива на Са. Панели B и D: Секциите от брат или сестра хранеха атерогенната диета с дефицит на калций. Полуколичественото за удебеляване и калциране на интимата е описано на фиг. 1 легенда. Панел E предоставя сдвоения студентски т-тест за значимостта на разликите в тези съотношения между двете съответни групи, всяка с 11 братя и сестри. Имайте предвид, че графичната лента, представяща калцирането за нормални диетични Ca групи, не е била видяна, тъй като в тази група не е имало калцификация по време на 2 1/2 месеца интервенция на холестерола.

Ефекти на диетичния Ca върху серумните липиди при зайци, хранени с диети с висок холестерол

За да се определи дали диетичният Ca може да повлияе на нивата на различни липидни рискови фактори в серума и по този начин да повлияе на атеросклерозата и калцификацията, измерихме серумните липиди от зайци, лекувани с различни диети на Ca. В съответствие с тези констатации от Yacowitz et al. [1, 10], Добавянето на Са причинява значително 30% намаление на серумния холестерол (р 0,05). Допълнителен статистически анализ разкри нивата на мощност от 30-40% при α Фигура 3

Ефекти на диетичния Ca върху серумния холестерол. Общият серумен холестерол се измерва с помощта на търговски комплект (Thermo DMA). Панел А показва ефекта от добавянето на калций (3% Са) спрямо контролната група (1% Са) за 4 месеца. Панел В показва ефекта на дефицита на калций (0,5% Са) за 2 1/2 месеца. Във всяка група имаше 11 съотборници.

Ефекти на дефицита на Са върху серумните нива на липидните рискови фактори. Тъй като серумните нива на HDL-холестероли и триглицериди в групата с дефицит на калций се различават незначително от нормалната група Ca (p> 0,05), използвано е сравнение между дефицита на калций и добавките, за да се видят по-добре Ca-ефектите. LDL- и HDL-холестеролът и триглицеридите от разредени серумни проби се измерват с помощта на система за автоматизация в клинична лаборатория. Имаше 11 съвпадащи котила между групи с високо и ниско съдържание на калций.

Ефект на диетичния Ca върху развитието на иктер при зайци, хранени с диети с висок холестерол

По време на това разследване често откривахме, че добавките с холестерол причиняват иктер при зайците. Тъй като иктерът може да е резултат от чернодробно увреждане, което може да повлияе на чернодробния клирънс на липидите, като по този начин променя нивата на серумните липиди, бяха изследвани ефектите на Са върху развитието на иктер. Както е показано на фиг. 5, калциевият дефицит увеличава иктер с 33% (p Фигура 5

Ефекти от добавянето на Ca и дефицита върху иктер. Icterus е диагностициран по степента на пожълтяване на кожата, склерата и лигавиците, заедно с груби доказателства за чернодробна липидоза. Скала от 5 е дадена произволно, като се използват комбинираните признаци на иктер, за да се посочи относителната степен на иктер. Имаше 11 съвпадащи съседи между 3 групи с различни диетични нива на Са.

Ефект на диетичния Ca върху серумния Ca

Механизмът на диетата на Ca при атеросклероза и аортна калцификация е трудно изясним, тъй като Ca има различни ефекти върху различни клетки. Предполага се, че диетичният Ca при атерогенни диети може да повлияе на серумните нива на Ca. Тогава промените в серумния Са могат да повлияят нивото на Са в тъканите, като по този начин засягат липидния метаболизъм или клетъчната уязвимост към холестерола. Както е показано на фиг. 6, добавянето на холестерол значително повишава серумните нива на Са от нормално ниво от 3,70 ± 0,57 тМ (10) на 4,49 ± 0,69 (10), което представлява 20% увеличение (р 0,05). Ефектът от диетите с Ca върху серумния Pi е статистически незначителен вероятно поради големите колебания в съдържанието на серумен фосфат за разлика от серумния Ca (данните не са показани). Патологичната значимост на повишените нива на серумен Ca в резултат на хранене с холестерол беше неясна, както и неефективността на диетичния Ca за промяна на серумните нива на Ca.

Ефект на диетичния Ca върху натрупването на разтворим Ca в аортите

За да се определи дали диетите на Ca могат да променят натрупването на Ca в аортите, като по този начин влияят на калцификацията на аортата, беше измерен разтворим Ca от аорти. Разтворимите Ca фракции се получават чрез центрофугиране на колагеназните усвоявания на аортни фрагменти при 300 000 × g за 30 минути, за да се утаят всички субклетъчни органели. Диетите с холестерол в продължение на 4 месеца причиняват значително увеличение на концентрациите на разтворими Ca и Pi (фиг. 7). Както минералните, така и разтворимите Ca и Pi са намалени чрез добавяне на Ca (p Фигура 7

Инхибиторният ефект на добавките с калций в продължение на 4 месеца върху натрупването на минерални и разтворими Ca/фосфати в аортите, предизвикани от холестерола. Съдържанието на минерали се изразява като нива на Са (горен панел) и фосфат (долен панел) в 1% разтворими във оцетна киселина фракции от 800 × g утайки, получени при разграждане на колагеназа на 1-сантиметрови аорти [8]. Разтворимите форми на Са и фосфат са изразени като съдържание на Са и фосфат във супернатантните фракции, които са получени чрез ултрацентрифугиране на колагеназните усвоявания при 250 000 × g за 30 минути.

В обобщение, наблюденията тук разкриват, че диетичните нива на Са в атерогенните диети не само влияят дълбоко на атеросклерозата, но също така влияят на калцификацията на аортата и иктер, свързани с добавките на холестерол. Въпреки че ефектите от диетата Ca бяха забележителни, точните механизми, чрез които диетичният Ca оказва въздействие върху атеросклерозата и калцификацията, биха били трудно изясними поради множеството Ca роли в различни сигнални пътища в целевите клетки и тъкани.

Заключение

Добавянето на Ca към атерогенна диета инхибира атеросклерозата, калцификацията на аортата и иктер, докато диетата с дефицит на Ca ги насърчава.

Експериментални процедури

Корекции на диетичните нива на Ca в заешките чау, допълнени с холестерол

За да се сведе до минимум вариацията в развитието на атеросклероза от добавки на холестерол поради генетичен принос [11–13], бяха използвани само братя и сестри от млади мъжки 4-месечни новозеландски бели зайци (с тегло около 2,5 kg) от идентични носилки. Зайците бяха разделени на 3 групи според нивата на Са в атерогенна диета, съдържаща 0,5% холестерол и 2% фъстъчено масло. Първата група е хранена с атерогенна диета, съдържаща нормално 1% от теглото на диетичния Ca. Втората група е получила същата атерогенна диета, при която съдържанието на Са е повишено до 3%. На третата група се дава атерогенна диета, при която нивото на Са е намалено до 0,5%, което е минималното, което производителят е успял да приготви поради присъщите съставки на Ca в заешките чау (Harlan Teklad, Wisconsin). Тъй като са налични приблизително 3 до 5 мъжки на котило, за статистически сдвоен анализ са необходими отделни котила по различно време. Съдържанието на Са и холестерол в диетата се определя рутинно чрез разтваряне на пелети в 1% оцетна киселина и 100% пиридин, съответно.

Оценка на лезиите и минерализацията в гръдните аорти на заека

Диагностика на иктер

Icterus е оценен от степента на пожълтяване на кожата, склерата и лигавиците, заедно с груби доказателства за чернодробна липидоза и/или жлъчни обструкции, оценени от ветеринарните лекари в Центъра за подкрепа на животинските ресурси. За оценка на степента на иктер е дадена скала от 0–5.

Серумни липиди и определяне на Са

Тъй като както серумът, така и плазмата се използват рутинно при изследване на липиди при зайци, се вземат кръвни проби и се оставя да се коагулират при стайна температура без използването на хепарин или EDTA, което иначе влияе върху определянето на Са. Кръвните проби се центрофугират при 1800 rpm в продължение на 10 минути и серумите се събират за липидни анализи. Пробите бяха правилно разредени до стандартни диапазони за анализ. Съдържанието на LDL-C беше директно измерено чрез стандартна клинична процедура, без прилагането на уравнението на Friedewald, което изисква данни за HDL и триглицериди за оценка на LDL-C. Процедурата за директно измерване е включена в Националната работна група за измерване на липопротеините на образователната програма за холестерола. Липидният профил се изследва с помощта на система за автоматизация на Beckman Synchron в клинична лаборатория. Данните са средни ± S.E. The стр стойности от студентските т тестът обозначава статистическа значимост на разликите между експериментални и контролни зайци. Определянето на Ca и Pi се извършва с помощта на търговски комплект за багрило Arsenazo III (Sigma Chemicals Inc.) и съответно стандартна фосфатно-молибдатна сложна колориметрична процедура, съответно.

Препратки

Yacowitz H, Fleischman AI, Bierenbaum ML, Kritchevsky D: Калциев и липиден метаболизъм: ефекти на повишения хранителен калций върху атеросклерозата при зайци. Trans N Y Acad Sci. 1971, 33: 244-250.

Renaud S, Ciavatti M, Thevenon C, Ripoll JP: Защитни ефекти на диетичния калций и магнезий върху функцията на тромбоцитите и атеросклерозата при зайци, хранени с наситени мазнини. Атеросклероза. 1983, 47: 187-198. 10.1016/0021-9150 (83) 90154-5

Morris J, Crawford MD, Heady JA: Твърдост на местните водоснабдявания и смъртност от сърдечно-съдови заболявания в кварталите на Англия и Уелс. Лансър. 1961, 1: 860 10.1016/S0140-6736 (61) 90180-5

Biorck G, Borstrom H, Widstrom A: За връзката между твърдостта на водата и смъртността при сърдечно-съдови заболявания. Acta Med Scand. 1965, 178: 239-252.

Vliegenthart R, Oudkerk M, Song B, van der Kuip DAM, Hofman A, Witteman JCM: Коронарната калцификация се открива чрез електронно-лъчева компютърна томография и миокарден инфаркт. European Heart J. 2002, 23: 1596-1603. 10.1053/euhj.2002.3240.

Guerin AP, London GM, Marchais SJ, Metivier F: Артериално втвърдяване и съдова калцификация при краен стадий на бъбречно заболяване. Нефрол Dial трансплантация. 2000, 15: 1014-1021. 10.1093/ndt/15.7.1014

Schoen FJ, Levy BJ, Nelson AC, Bernhard WF, Nashet A, Hawley M: Начало и прогресиране на експериментална биопротезна калцификация на сърдечната клапа. Лаборатория Инвест. 1985, 52: 523-532.

Hsu HHT, Camacho NC, Tawfik O, Sun F: Индукция на калцификация в заешки аорти чрез диети с висок холестерол: роли на калцифициращите везикули в дистрофичната калцификация. Атеросклероза. 2002, 161: 85-94. 10.1016/S0021-9150 (01) 00623-2

Hsu HHT, Tawfik O, Sun F: Механизми на дистрофична калцификация в заешки аорти: Времево и пространствено разпределение на калциращите везикули и свързаните с калцирането структурни протеини. Сърдечно-съдов път. 2004, 13: 3-10. 10.1016/S1054-8807 (03) 00093-0.

Yacowitz H, Fleischman AI, Bierenbaum ML: Ефекти на оралния калций върху серумните липиди при човека. Brit Med J. 1965, 1: 1352-1354.

Gofman JW, Lindgren F, Elliott H, Mantz W, Hewitt J, Strisower B, Herring V, Lyon TP: Ролята на липидите и липопротеините в атеросклерозата. Наука. 1950, 111: 166-186.

Overturf ML, Smith SA, Hewett-Emmett D, Loose-Mitchell DS, Soma MR, Gotto AM, Morrisett JD: Развитие и частична метаболитна характеристика на диетична холестеролоустойчива колония на зайци. J Lipid Res. 1989, 30: 263-273.

Nasir K, Michos ED, Rumberger JA, Braunstein JB, Post WS, Budoff MJ, Blumenthal RS: Калцификация на коронарните артерии и фамилна анамнеза за преждевременна коронарна болест на сърцето. Историята на братя и сестри е по-силно свързана с историята на родителите. Тираж. 2004, 110: 2150-2156. 10.1161/01.CIR.0000144464.11080.14

Anitschkow N: Експериментална атеросклероза при животни. Артериосклероза: Проучване на проблема. Редактиран от: Cowdry EV. 1933, 271-322. Ню Йорк: Макмилан

Благодарности

Благодарим на д-р M. Montello за редактирането на ръкописа, B. Abbo за техническата помощ, L. Gorman за хистологията и W.L Xu за грижите за животните. Тази работа беше подкрепена от гранта на NIH HL65287.

Информация за автора

Принадлежности

Катедра по патология и лабораторна медицина, Отдел за сърдечно-съдови изследвания, Медицински център на Университета в Канзас, Канзас Сити, KS, 66160, САЩ

Хауърд HT Hsu & Nathan C Culley

Лабораторни животински ресурси, Медицински център на Университета в Канзас, Канзас Сити, KS, 66160, САЩ

Нейтън Къли

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar