Джин Панг

1 Ключовата лаборатория по гериатрия, Пекинска болница и Пекински институт по гериатрия, Министерство на здравеопазването, Пекин, Китай

глюкозата

Чао Си

2 Колеж по науки за живота, Пекински нормален университет, Пекин, Китай

Xiuqing Huang

1 Ключовата лаборатория по гериатрия, Пекинска болница и Пекински институт по гериатрия, Министерство на здравеопазването, Пекин, Китай

Джу Куи

1 Ключовата лаборатория по гериатрия, Пекинска болница и Пекински институт по гериатрия, Министерство на здравеопазването, Пекин, Китай

Хуан Гонг

1 Ключовата лаборатория по гериатрия, Пекинска болница и Пекински институт по гериатрия, Министерство на здравеопазването, Пекин, Китай

Тиемей Джанг

1 Ключовата лаборатория по гериатрия, Пекинска болница и Пекински институт по гериатрия, Министерство на здравеопазването, Пекин, Китай

Замислени и проектирани експерименти: JP CX TZ. Изпълнени експерименти: JP CX XH JC HG. Анализирани данни: JP CX XH TZ. Реактиви/материали/инструменти за анализ, допринесени: JP CX XH JC HG. Написа хартията: JP CX TZ.

Свързани данни

Всички съответни данни са в хартията.

Резюме

Въведение

Затлъстяването е независим високорисков фактор за метаболитни заболявания, като диабет тип 2 и неалкохолна мастна чернодробна болест. Съставките на съвременната ни диета се промениха; поради това разпространението на затлъстяването, предизвикано от хранителен дисбаланс, се увеличава [1]. Смята се, че излишният прием на енергия е основен фактор за затлъстяването и метаболитните нарушения.

Мишките, хранени с високоенергийна храна, се използват като моделна система за разбиране на механизмите на нарушаване на метаболитната хомеостаза. Ad libitum достъп до диета с високо съдържание на мазнини при мишки индуцира инсулинова резистентност, хипергликемия и дислипидемия [2]. В допълнение към храната с високо съдържание на мазнини, фруктозата, която съществува в много плодове, меда и царевичния сироп с високо съдържание на фруктоза, се консумира в големи количества от хората [3]. Все повече доказателства показват, че високата консумация на фруктоза може също да доведе до инсулинова резистентност и чернодробна стеатоза [4, 5].

В допълнение към състава на високоенергийните храни, към диетата бяха добавени различни количества мазнини и фруктоза, за да се изследват вредните ефекти от преяждането с енергийно плътни храни. Мишките, хранени или с 60% обогатена с фруктоза диета, или с 20% фруктоза в питейна вода, развиват глюкозна непоносимост и дислипидемия [6, 7]. Диета с високо съдържание на мазнини (съдържаща 60% мазнини) обикновено се използва за създаване на модели за затлъстяване при животни, за да се наблюдават последиците от хранителния дисбаланс [8]. Напоследък много изследвания комбинират диета с високо съдържание на мазнини и вода с много фруктоза, за да индуцират основните характеристики на човешките метаболитни нарушения [9, 10].

Според тези проучвания различни количества и състави на енергийно гъсти храни могат да увеличат наддаването на тегло и инсулиновата резистентност. Въпреки това дали повишеният прием на калории води до по-вредни ефекти и какви видове енергийни доставчици са по-ефективни за предизвикване на метаболитна дисфункция, все още трябва да се проучи. За да сравним ефектите на различни енергийни състави и количества върху метаболитната хомеостаза, ние изследвахме ефектите от диета с високо съдържание на мазнини, диета с високо съдържание на фруктоза и комбинация от диети с високо съдържание на мазнини/високо съдържание на фруктоза върху метаболизма на глюкозата и липидите при C57BL/6 мишки. Това проучване ни позволи да оценим степента на метаболитни нарушения при различни енергийни състояния, индуцирани от различни материали, и дава улики за избор на по-добър животински модел за бъдещи изследвания.

Материали и методи

Това проучване е проведено в строго съответствие с препоръките в Ръководството за грижа и употреба на лабораторни животни от Националните здравни институти. Протоколът е одобрен от Комитета по биомедицинска етика на нормалния университет в Пекин. Всички операции бяха извършени под 10% анестезия с хлорален хидрат и бяха положени всички усилия за свеждане до минимум на страданието на животните.

Животни и диети

Шест-осемседмични мъжки мишки (щам C57BL/6J) бяха настанени в пластмасови клетки, съдържащи дървесни стърготини и поддържани в стая с 12-часов цикъл на светлина при стайна температура 22 ± 2 ° C и влажност 50 ± 5%, със свободен достъп до храна и чешмяна вода. Мишките бяха адаптирани към тези условия в продължение на 1 седмица. По време на адаптацията мишките бяха здрави и нито една не умря или беше ранена.

Мишките бяха разделени в четири групи от по девет мишки всяка: (1) нормална диета с мазнини (3,42 kcal/g; GB14924, Huafukang, Китай) с нормална питейна вода (контрол); (2) нормална мастна диета с 20% D-фруктоза (0,8 kcal/ml; Amresco, САЩ) питейна вода (HFR); (3) диета с високо съдържание на мазнини (5,24 kcal/g; D12492, Huafukang) с нормална питейна вода (HFA); и (4) диета с високо съдържание на мазнини с 20% фруктоза питейна вода (HFF). Съставите на експерименталните диети са показани в Таблица 1. Всички мишки получават храна и вода ad libitum в продължение на 3 месеца. Телесното тегло се проследява на интервали от 1 седмица през цялото проучване. Консумацията на храна и вода се измерва на всеки две седмици. Енергийната ефективност на телесното тегло се изчислява като натрупано тегло (mg), разделено на енергийния прием (kcal) в периода от 0 до 4 седмици, 4 до 8 седмици и 8 до 12 седмици, съответно.

маса 1

Компонент Нормална диета Високомаслена диета
Въглехидрати (%)65.4220.
Протеин (%)22.4720.
Дебел (%)12.1160
Витамини++

Тест за толерантност към интраперитонеална глюкоза (IpGTT)

Животните са гладували 12 часа. След оценка на базалните нива на глюкоза, животните получиха интраперитонеална инжекция от 2 g глюкоза/kg телесно тегло. Кръвни проби се събират от върха на опашката на интервали от 15, 30, 60 и 120 минути. Глюкозата в кръвта се измерва с помощта на глюкомер на Bayer, Brio. Площта под кривата се изчислява като индекс за инсулинова чувствителност на цялото тяло. Чувствителността към инсулин също се оценява от степента на изчезване на глюкозата, която се изразява като спад на глюкозата в минута (mmol/L/min). В експеримента IpGTT с контролни мишки, концентрацията на глюкоза в кръвта започва да пада след 15 минути след инжектиране на глюкоза. По този начин скоростта на изчезване на глюкозата се изчислява чрез спадане на концентрацията на глюкоза, разделено на времето, в периодите от 15 до 30 минути, 30 до 60 минути и 60 до 120 минути след инжектиране на глюкоза.

Тест за интраперитонеален инсулинов толеранс (IpITT)

Базовата кръвна глюкоза беше измерена след 4-часово гладуване от 9.00 ч. До 13.00 ч. След това на мишките се дава интраперитонеална инжекция от 0,5 U инсулин/kg телесно тегло. След това глюкозата се измерва в кръвни проби на върха на опашката на интервали от 15, 30, 60 и 120 минути. Площта под кривата под изходната глюкоза се изчислява като индекс за инсулинова чувствителност на цялото тяло. По време на всеки период след инжектиране на инсулин (0–15 минути, 15–30 минути, 30–60 минути, 60–120 минути), степента на изчезване на глюкозата също се изчислява като мярка за инсулинова чувствителност.

Кръвни проби и събиране на тъкани

След 3-месечно лечение, мишките са гладували цяла нощ, след което кръвната глюкоза се проследява с помощта на глюкомер (Bayer). Цялата кръвна проба е събрана чрез ретро-орбитално кървене под анестезия с хлорален хидрат. Серумът се изолира чрез центрофугиране и аликвотни части се съхраняват при -80 ° С преди анализ. Триглицеридите, общият холестерол, липопротеиновият холестерол с висока плътност, липопротеиновият холестерол с ниска плътност, аспартат аминотрансферазата (AST) и аланин аминотрансферазата (ALT) се измерват с автоматичен анализатор (Hitachi, 7600, 7170A). Черният дроб и висцералните мазнини се отстраняват, претеглят и съхраняват в течен азот.

Индекси на инсулина и инсулиновата чувствителност

Серумният инсулин се анализира с помощта на търговски комплект за ензимно свързан имуносорбентен анализ (ELISA) (Alpco, САЩ). Инсулиновата резистентност се оценява чрез оценка на хомеостатичен модел - инсулинова резистентност (HOMA-IR), количествен индекс за проверка на чувствителността към инсулин (QUICKI) и индекс на инсулинова резистентност на гладно (FIRI) [11]. Формулите са дадени по-долу: