Резюме

ОБЕКТИВЕН-Промените в перинаталната среда, които водят до повишено разпространение на метаболитния синдром в зряла възраст, програмират регулиране на системния и/или метаболизма на мастната тъкан глюкокортикоиди (11β-хидроксистероид дехидрогеназа тип 1 [11β-HSD-1] -индуцирана реактивация на кортикостерон). Ние предположихме, че постнаталното програмиране може да модулира индуцирана от диетата дисрегулация на мастната тъкан в зряла възраст.

глюкокортикоидния

ПРОЕКТИРАНЕ И МЕТОДИ НА ИЗСЛЕДВАНИЯ -Сравнихме ефектите от хроничната (след отбиването) диета с високо или ниско съдържание на мазнини при постнатално нормофидирани (контрол) или прехранени (програмирани) плъхове.

РЕЗУЛТАТИ—Постнаталното програмиране подчертава наднорменото тегло, индуцирано от високо съдържание на мазнини, инсулинова резистентност, непоносимост към глюкоза и намаляване на адипонектина в циркулиращата и епидидималната мастна тъкан. Нито една манипулация не променя чернодробната функция. Програмирането след раждането или диетата с високо съдържание на мазнини повишава системното производство на кортикостерон, което не е допълнително модифицирано, когато двете манипулации са свързани. Постнаталното програмиране потиска индуцираното от диета намалено намаление на чувствителността към мезентериална мастна тъкан (MAT) към глюкокортикоиди и задействаното от диетата повишено увеличение на експозицията на глюкокортикоиди на MAT, вследствие на подобрената експресия на гена MAT 11β-HSD-1. MAT тумор некрозис фактор (TNF) -α, TNF-рецептор 1, интерлевкин (IL) -6, резистин и инхибитор на плазминогенен активатор-1 mRNAs не се променят при хранене с високо съдържание на мазнини при контролни плъхове и показват голямо увеличение при програмирани животни, с този ефект допълнително засилен от диета с високо съдържание на мазнини за TNF-α и IL-6.

ЗАКЛЮЧЕНИЯ—Нашите данни показват за първи път, че постнаталната манипулация програмира повишена регулация на излагане на МАТ глюкокортикоиди, чувствителност и възпалителен статус, предизвикана от диета с високо съдържание на мазнини и следователно разкрива основната роля на околната среда през перинаталния период върху развитието на индуцирана от диетата мастна тъкан нарушена регулация в зряла възраст. Те също настояват за необходимостта от клинични изпитвания със специфични 11β-HSD-1 инхибитори.

  • 11β-HSD-1, 11β-хидроксистероид дехидрогеназа тип 1
  • AUC, площ под кривата
  • C/EBP, CCAAT/енхансер-свързващи протеини
  • CHF, контролирайте диетата с високо съдържание на мазнини
  • CLF, контролирайте диетата с ниско съдържание на мазнини
  • Яжте, епидидимална мастна тъкан
  • FFA, свободна мастна киселина
  • GR, глюкокортикоиден рецептор
  • IL, интерлевкин
  • МАТ, мезентериална мастна тъкан
  • PAI, инхибитор на плазминогенов активатор
  • PHF, програмирана диета с високо съдържание на мазнини
  • PLF, програмирана диета с ниско съдържание на мазнини
  • PPAR, рецептор, активиран от пероксизомен пролифератор
  • TNF, фактор на туморна некроза
  • TNF-R1, TNF рецептор 1

ПРОЕКТИРАНЕ И МЕТОДИ НА ИЗСЛЕДВАНИЯТА

Всички експериментални процедури бяха одобрени от местната комисия за грижи и употреба на животните. Плъховете Wistar (Janvier, Le Genest St. Isle, Франция) бяха настанени при стандартни условия на светлина (12-часов цикъл светлина/тъмнина; светлини включени в 0600 ч) и температура (22–24 ° C), със свободен достъп до крана вода и стандартна диета с пелети. Девите-жени са били съчетани по време. Фигура 1 изобразява експерименталния протокол. На постнаталния ден 3 мъжки малки от девет котила бяха смесени и произволно преразпределени (10 новородени за плъхове с нормално хранене [контроли] или до 3 малки за прехранени плъхове [програмирани]) сред 9-те майки. Впоследствие животните бяха оставени необезпокоявани, с изключение на претеглянето и почистването на клетката в постнаталния ден 8 и 14. Плъховете бяха отбити в постнаталния ден 21 и им беше дадено или нискомаслено (3,2 kcal/g; липиди 3,1%, протеини 16,1%, въглехидрати като царевично нишесте 23,0% и като захароза 37,0%, витамини и минерали 5,0%, влага 15,8%; SAFE, Villemoisson-sur-Orge, Франция) или богата на мазнини (5 kcal/g, липиди като свинска мас 30,0%, протеини 16,1%, въглехидрати като захароза 37,0%, витамини и минерали 5,0%, влага 11,9%; БЕЗОПАСНО) диета ad libitum.

Базални и динамични изследвания.

Във възрастна възраст, шест произволно избрани плъхове на група бяха поставени в метаболитни клетки за 2-седмичен период на аклимация; след това се събира урина за измерване на кортикостерон. Всички възрастни плъхове (на възраст 5 месеца) се гладуват през нощта и се инжектират интраперитонеално с 1,5 mg/g d-глюкоза (30% основен разтвор във физиологичен разтвор). Взети са кръвни проби под лека анестезия Forene чрез венезия на опашката преди инжектиране и 30 и 120 минути след натоварването с глюкоза. Една седмица по-късно, хранени плъхове бяха убити чрез бързо безстресово обезглавяване между 1400 и 1600 часа. Кръвта от багажника се събира в епруветки с или без 5% разтвор на EDTA. Кръвта се центрофугира при 4000 об/мин в продължение на 20 минути при 4 ° С и получената плазма или серум се съхраняват до -70 ° С до анализ. Чернодробните и бели мазнини бяха претеглени и замразени или вложени парафин. Тъканите се съхраняват при -70 ° C до по-нататъшна обработка.

Анализи.

Кортикостеронът се изследва в урината след екстракция на дихлорометан с помощта на радиоимунологичен анализ, както е описано по-рано (20). Плазмената глюкоза и свободните мастни киселини (FFA) бяха измерени с помощта на ензимни методи (Biomérieux, Marcy l'Etoile, Франция, и Oxoid, Dardilly, Франция, съответно). Плазменият инсулин и адипонектин са изследвани с помощта на радиоимуноанализ (Linco Research, St. Charles, MO).

In situ хибридизация и морфологичен анализ.

Секции (12 или 20 μm) бяха нарязани в криостат микротом при -20 ° C в черния дроб или в епидидималната мастна тъкан (EAT) и мезентериалната мастна тъкан (MAT). Секциите бяха размразени, монтирани върху предметни стъкла, покрити с желатин, изсушени върху нагревател за слайдове и държани при -70 ° C. In situ хибридизация е извършена при описаните по-рано (21). Глюкокортикоиден рецептор (GR), 11β-HSD-1, TNF-α, TNF – рецептор 1 (TNF-R1), интерлевкин (IL) -6, резистин, адипонектин, PEPCK, инхибитор на плазминогенов активатор (PAI) -1 и пероксизома γ антисмислени сонди с активиран пролифератор-активиран рецептор (PPAR) са генерирани чрез in vitro транскрипция в присъствието на 35 S-уридин трифосфат (Perkin Elmer, Париж, Франция) от кДНК, вмъкнати в pPCR скрипт и съответстващи на бази 1617-2150, 18-271, 24-272, 998-1284, 727-1004, 6-186, 54-355, 174-531, 1346-1788 и 1080-1587 от съответните им иРНК. Слайдовете бяха изложени на рентгенови филми (BIOMAX MR; Kodak, Le Pontet, Франция) заедно с 14 C стандарти. Хибридизацията със сензорните сонди не показва сигнал, демонстрирайки специфичността на сондите (не е показано). Сигналите за хибридизация бяха количествено определени на авторадиограмите на филма с помощта на софтуера Image и преобразувани в nCi/g, използвайки 14 C стандартите. Повърхността на адипоцитите беше измерена на оцветени парафинови участъци на мастната тъкан (шест произволно избрани полета на депо на плъх).

Статистически анализ.

Данните са представени като средни стойности ± SE. Статистическият анализ беше извършен с програмата за анализ на Statview, използвайки двупосочен ANOVA, последван от многократен сравнителен post-hoc тест на Fisher. Тестът на Колмогоров-Смирнов е използван за сравняване на повърхностите на адипоцитите. Площта под кривата (AUC) за плазмената глюкоза, инсулин и FFAs беше изчислена с помощта на трапецовиден метод. Извършен е линеен регресионен анализ за идентифициране на корелати на мастната тъкан 11β-HSD-1 и е извършен ковариационен анализ (SPSS софтуер; SPSS, Чикаго, IL) за променливи, за които е установено, че са P Вижте тази таблица:

  • Преглед на линия
  • Преглед на изскачащия прозорец

Ефект от постнаталното хранене и диетата с високо съдържание на мазнини върху теглото на тялото и мастните възглавнички, повърхността на адипоцитите и метаболитните параметри

При гладуващите животни гликемията не се различава между групите, докато инсулинемията, плазмените FFA и съотношението инсулин към глюкоза се подобряват при плъхове CHF и PLF в сравнение с плъхове CLF и се увеличават допълнително при плъхове PHF. Тестът за интраперитонеален глюкозен толеранс потвърждава, че храненето с високо съдържание на мазнини или постнаталното програмиране предизвикват глюкозна непоносимост, инсулинова резистентност и дислипидемия. Всъщност AUC за плазмената глюкоза, инсулин и циркулиращите FFA се увеличава при плъхове CHF и PLF в сравнение с тази при плъхове CLF. AUC за плазмената глюкоза и FFA са сравними при животни с CHF и PLF, докато AUC за плазмен инсулин е по-голям при CHF в сравнение с този при PLF плъхове. Когато програмирани плъхове се хранят с диета с високо съдържание на мазнини, AUC за плазмена глюкоза, инсулин и плазмени FFA се увеличават допълнително.

Постнаталното програмиране има противоположни ефекти върху нивата на чернодробни 11β-HSD-1 и GR mRNA. В сравнение с плъховете CLF, PLF животните показват повишени нива на GR mRNA и намалени концентрации на 11β-HSD-1 mRNA. Диетата с високо съдържание на мазнини намалява чернодробната 11β-HSD-1 иРНК при контролите и програмираните плъхове, докато стойностите на GR mRNA на черния дроб са значително намалени само при програмирани животни. Концентрациите на PEPCK иРНК са сравними между всички групи. Чернодробните концентрации на PAI-1 иРНК не са засегнати нито от постнаталното програмиране, нито от диетата с високо съдържание на мазнини, но показват значително увеличение, когато двете лечения са свързани (Фиг. 2).

Полуколичествен анализ на EAT GR (A) и 11β-HSD-1 (C) иРНК (ляв панел) и MAT GR (B) и 11β-HSD-1 (D) (десен панел) иРНК при контролни или програмирани плъхове, хранени с ниско- диета с мазнини (□) или с високо съдържание на мазнини (▪) (n = 10, 10, 9 и 12, съответно). Данните са средно ± SE. Статистическият анализ беше извършен чрез двупосочен ANOVA, последван от post hoc тест на Fisher. * P 0,05 спрямо диета с ниско съдържание на мазнини) или при програмирани след раждането животни (съответно 5,0 ± 0,5 и 6,3 ± 0,6 nCi/g в EAT или MAT; P> 0,05 спрямо диета с ниско съдържание на мазнини).

Постнаталното програмиране и диетата с високо съдържание на мазнини се асоциират за намаляване на циркулиращия адипонектин.

В сравнение с тези при контролните животни, концентрациите на адипонектин в циркулация са намалени чрез постнатално програмиране или диета с високо съдържание на мазнини. Двупосочният ANOVA анализ разкрива, че има значително взаимодействие (F = 5,30, P = 0,0262) между постнаталното програмиране и диетата с високо съдържание на мазнини при намаляване на плазмения адипонектин. В EAT, но не в MAT, храненето с високо съдържание на мазнини или постнаталното програмиране намалява нивата на адипонектин иРНК, като този ефект е по-изразен при PHF животни (Фиг. 5).

Полуколичествен анализ на MAT TNF-α (A), TNF-R1 (B), IL-6 (C), резистин (D) и PAI-1 (E) иРНК при контролни или програмирани плъхове, хранени с ниско съдържание на мазнини (□) или диета с високо съдържание на мазнини (▪) (n = 10, 10, 9 и 12, съответно). Данните са средно ± SE. Статистическият анализ беше извършен чрез двупосочен ANOVA, последван от post hoc тест на Fisher. * P Вижте тази таблица:

  • Преглед на линия
  • Преглед на изскачащия прозорец

Корелати на MAT 11β-HSD-1

ДИСКУСИЯ

И накрая, нашите данни показват, че екологичните и/или хранителните разпоредби на местния глюкокортикоиден метаболизъм са специфични за тъканите. Установихме, че храненето с високо съдържание на мазнини регулира чернодробната GR и експресията на 11β-HSD-1, както е описано по-рано (14), независимо от постнаталното програмиране. Такива промени биха могли да представляват адаптивен механизъм, противодействащ на метаболитно заболяване, илюстрирано от липсата на промени в нивата на иРНК на PEPCK в черния дроб в лицето на повишеното постнатално програмиране или индуцираното от кортикостерон диета с високо съдържание на мазнини. Разлики в активността на CCAAT/свързващи енхансери протеини (C/EBP), които са необходими за диференциацията и узряването на адипоцитите, между черния дроб и мастната тъкан. Доказано е, че в черния дроб C/EBPα е мощен активатор на гена 11β-HSD-1, докато C/EBPβ действа като доминиращ репресор на C/EBPα стимулираната активност на 11β-HSD-1 промотор (46). И обратно, въпреки че и C/EBPα, и -β са необходими за основната транскрипционна активност на 11β-HSD-1 в 3T3-L1, преадипоцитна клетъчна линия, C/EBPβ е силно ангажиран с индуцирана от форсколин стимулация на 11β-HSD-1 генна транскрипция (47). Интересното е, че наскоро беше демонстрирано, че мишки с делеция в гена за C/EBPβ са защитени срещу затлъстяване, предизвикано от диета (48).

В заключение, нашите данни показват за първи път, че манипулацията на околната среда, като например прехранване след раждане, програмира повишено регулиране на експозицията, чувствителност и възпалителен статус на МАТ глюкокортикоиди, предизвикано от диета, и следователно разкрива основната роля на околната среда по време на перинаталният период за развитието на дирекция на мастната дисрегулация на мастната тъкан в зряла възраст. Данните също настояват за необходимостта от клинични изпитвания със специфични 11β-HSD-1 инхибитори.

Благодарности

Благодарим на проф. A. Auquier и д-р A. Loundou (отдел за клинични изследвания, AP-HM, Марсилия, Франция) за помощта при статистическия анализ.