Карън Б. Кели

Джон П. Кенели

Марта Ордонес

2 Катедра по биохимия и молекулярна биология, Факултет по наука и технологии, Университет на Страната на баските (UPV/EHU), Билбао 48080, Испания; [email protected] (М.О.); [email protected] (A.G.-M.)

фолиева

Рандал Нелсън

Кели Леонард

Сали Стаблер

3 Катедра по медицина, Медицински факултет на Университета в Колорадо, Аврора, CO 80206, САЩ; [email protected]

Антонио Гомес-Муньос

2 Катедра по биохимия и молекулярна биология, Факултет по наука и технологии, Университет на Страната на баските (UPV/EHU), Билбао 48080, Испания; [email protected] (М.О.); [email protected] (A.G.-M.)

Катрин Дж. Фийлд

Рене Л. Джейкъбс

4 Катедра по биохимия, Университет на Алберта, Едмънтън, AB T6G2R7, Канада

Резюме

Приемът на фолиева киселина се е увеличил до високи нива в много страни, което поражда опасения относно възможните неблагоприятни ефекти, включително нарушения в енергийния и липидния метаболизъм. Нашата цел беше да изследваме ефектите от излишния прием на фолиева киселина (EFA) в сравнение с адекватния прием на фолиева киселина (AFA) върху метаболитното здраве при модел на гризачи. Проведохме тези изследвания в условията на диета с 15% енергия с ниско съдържание на мазнини (LF) или 60% енергия с високо съдържание на мазнини (HF). Няма разлика в наддаването на тегло, мастната маса или глюкозния толеранс при плъхове, хранени с EFA, в сравнение с плъхове, хранени с AFA, когато са били хранени с LF диета. Въпреки това, плъхове, хранени с EFA в комбинация с високочестотна диета, имат значително по-голямо наддаване на тегло и мастна маса в сравнение с плъхове, хранени с AFA (p Ключови думи: фолиева киселина, затлъстяване, метаболитен синдром, мастна тъкан

1. Въведение

Метаболитният синдром, който обхваща излишното коремно затлъстяване, инсулинова резистентност, дислипидемия и хипертония, представлява най-голямото предизвикателство за общественото здраве в развитите страни [1]. Нарастването на разпространението на метаболитния синдром през последните десетилетия е отразено от промени в диетичните модели, отразяващи повишената наличност на хранителни вещества [2]. Диетите, богати на мазнини и бързо смилаеми въглехидрати, са увеличили общия енергиен прием [2]. В същото време обогатяването на основни храни и широкото използване на добавки са увеличили приема на фолиева киселина в много западни страни, което е от значение за разследванията на възможните неблагоприятни ефекти [3].

Приемът на фолат от майката [17,18] или донор на метил [19] по време на бременност при животински модели причинява наддаване на тегло или компоненти на метаболитния синдром при потомството. Тези ефекти могат да бъдат по-изразени, когато потомството се храни с високомаслена диета [20,21]. При хората високият статус на фолат на еритроцитите по време на бременност се свързва с повишена мастна маса на деца на шестгодишна възраст [22]. Изглежда, че фолиевата киселина влияе върху енергийния и липидния метаболизъм чрез модулиране на метилирането на ДНК и моделите на генна експресия [17,18,23]. Диетно-генните взаимодействия остават важни определящи фактори за здравето през целия живот [24] и така излишъкът от фолиева киселина може да продължи да насърчава промените в енергийния и липидния метаболизъм в зряла възраст. Въпреки това, ефектите от прекомерния прием на фолиева киселина върху риска от метаболитен синдром и затлъстяване в зряла възраст остават слабо разбрани.

Ефектите от прекомерния прием на фолиева киселина с храната върху черния дроб, важно място както на метаболизма на фолатите, така и на липидите, са изследвани при модели на гризачи [23,25]. Излишният прием на фолиева киселина може да насърчи промени в един метаболитен път на въглерод и модели на генна експресия, което води до увреждане на черния дроб [25]. Съществуват доказателства, че влиянието на донорите на метил, включително фолиева киселина, върху генната експресия може да бъде специфично за тъканите, мястото и гените, така че проучванията за влиянието на излишната фолиева киселина върху други тъкани (напр. Мастна) са оправдани [3].

Целта на нашето проучване беше да се изследват ефектите от излишния прием на фолиева киселина (EFA) в сравнение с адекватния прием на фолиева киселина (AFA) върху метаболитното здраве на плъховете. Ние предположихме, че консумацията на диета, съдържаща EFA, ще предизвика промени в метаболизма на липидите и глюкозата. Диетите с високо съдържание на мазнини обикновено се използват за изследване на наддаване на тегло и компоненти на метаболитния синдром при животински модели. Следователно, ние проведохме нашите проучвания при определяне на 15% от енергията с ниско съдържание на мазнини (LF) и 60% от енергията с високо съдържание на мазнини (HF). Нашите данни показват, че EFA, в комбинация с високочестотна диета, увеличава наддаването на тегло, мастната маса на мастната тъкан и маркерите на възпалението в сравнение с AFA и че тези ефекти не се наблюдават при определянето на диета с НЧ. Проведохме подкрепящи експерименти in vitro, резултатите от които предполагат, че фолиевата киселина може да увеличи натрупването на триглицериди в 3T3-L1 клетки чрез индуциране на активиран от пероксизома пролифератор рецептор γ (PPARγ).

2. Материали и методи

2.1. Животни и диети

маса 1

Състав на диетите (на килограм диета).

Съставки LF-AFALF-EFAHF-AFAHF-EFA
Фолиева киселина (mg)0,757.50,757.5
l-цистеин (g)3344
Царевично нишесте (g)263.7263.7--
Захароза (g)209.7209.7106.3106.3
Малтодекстрин (g)130130160160
Соево масло (g)60603030
Свинска мас (g)--310310
Целулоза (g)505020.20.
Пектин (g)50505050
Сукцинилсулфатиазол (g)10101010
Без витамин казеин (g)195195265265
Минерален микс, AIN-93G (g)35354848
Третичен-бутилхидрохинон (mg)121234003400
Холин битартрат (g)2.52.533
Ниацин (mg)30306363
Калциев пантотенат (mg)16.16.3434
Пиридоксин HCl (μg)771515
Тиамин HCl (μg)661313
Рибофлавин (mg)661313
Биотин (μg)200200400400
Витамин В12 (μg)25254040
dl-алфа токоферилацетат (500 IU/g) (mg)150150315315
Витамин А палмитат (500 000 IU/g) (mg)881717
Холекалциферол (500 000 IU/g) (mg)2244
Филохинон (μg)80080016001600

2.2. Хистологичен анализ на мастни и чернодробни проби

Мастната тъкан беше събрана, дехидратирана и вградена в парафин. Приготвят се напречни разрези на тъкан (5 μm) и се оцветяват с хематоксилин и еозин (Н и Е). Размерът на адипоцитите е изчислен с помощта на софтуера ImageJ (Националните здравни институти на САЩ, Bethesda, MD, САЩ).

2.3. Тестове за толерантност към глюкоза

Осем седмици след започване на проучването за хранене с високо съдържание на мазнини (HFD), плъховете са гладували цяла нощ, преди да получат 2 g/kg глюкоза чрез интраперитонеална (IP) инжекция. Кръвни проби бяха събрани чрез кървене от опашната вена на 15, 30, 60, 90 и 120 минути.

2.4. Измервания на плазмата

Плазмената глюкоза и аланин аминотрансферазата (ALT) бяха измерени, като се използват търговски налични комплекти (WAKO Diagnostics (Mountain View, CA, USA) и Biotron (Diagnostic Inc., Hemet, CA, USA), съответно). Плазменият инсулин се измерва чрез ELISA (ALPCO, Salem, NH, USA). Плазмените нива на метаболитите в един въглероден цикъл, включително фолат, общ хомоцистеин, метионин, цистеин, N, N-диметилглицин, N-метилглицин, глицин, серин, цистатионин, α-аминобутират, са измерени чрез капилярна стабилна изотопна газова хроматография/мас спектрометрия, както е описано по-рано [26]. Неутралните липиди в плазмата се определят количествено чрез газо-течна хроматография, както е описано по-горе [27], с тридеканоин като вътрешен стандарт.

2.5. Култура на 3T3L1 адипоцити

3T3-L1 клетки бяха култивирани до сливане в модифицираната среда на Dulbecco Eagle’s (DMEM), допълнена с 10% (v/v) фетален говежди серум (FBS). На два дни след сливането (определен ден 0), клетките бяха индуцирани да се диференцират с DMEM, допълнен с 10% (v/v) FBS, 1 μM дексаметазон, 0.5 mM изобутилметилксантин, 1 μg/ml инсулин. Клетките се инкубират с 9 цМ (стандартно ниво) или 20 цМ (добавка) фолиева киселина. Диференциращата среда се освежаваше ежедневно. След 48 часа средата беше заменена с DMEM, допълнена с 10% FBS и 1 μg/mL инсулин и същото ниво на фолиева киселина, което беше използвано по време на диференциацията. Клетъчната среда се обновява на всеки 24 след диференциацията.

2.6. Аналитични процедури

Количествените нива на цитокини и хемокини се определят с помощта на ELISA комплекти, съгласно инструкциите на производителя (Preprotech, Rocky Hill, NJ, USA или eBioscience, San Diego, CA, USA). За измерване на триглицеридите в 3T3L1 адипоцити, клетките се изплакват три пъти в стерилен PBS, след което се събират в 2 ml PBS чрез изстъргване. Клетките се разрушават чрез завихряне, последвано от обработка с ултразвук 3 × 15 s. Триглицеридите са измервани чрез колориметричен анализ, съгласно инструкциите на производителя (Sekisui Diagnostics, Lexington, MA, USA).

2.7. количествено определяне на иРНК

иРНК е количествено определена, както е описано по-рано [28]. Накратко, общата РНК беше изолирана от тъкан, използвайки реактив Trizol (Invitrogen, Carlsbad, CA, USA). След това РНК се транскрибира обратно, като се използва Superscript II (Invitrogen, Carlsbad, CA, USA). Универсалната пробна библиотека (Roche Diagnostics, Индианаполис, IN, САЩ) се използва за проектиране на праймери и съответни сонди за всеки ген, който се оценява. Количествената PCR се провежда в три екземпляра на системата Biomark (Fluidigm, Южен Сан Франциско, Калифорния, САЩ) за 40 цикъла. Относителната експресия на иРНК за всеки ген се изчислява, използвайки метода ΔΔCT, нормализиран до циклофилин.