Diferențe sexuale la nivelul ficatului, țesutului adipos și răspunsului transcripțional muscular la post și la

iro.waykun.com - Pași pentru a slăbi mâine

Nadezhda Bazhan

1 Laboratorul de genetică fiziologică, Institutul de citologie și genetică, 630090 Novosibirsk, Rusia; ur.xednay@avelvokajanaytat (T.J.); [email protected] (N.F.); ur.tsil@bisn_anele (E.D.); ur.liam@satsana_aninibud (A.D.); moc.liamg@avorakamne (E.M.)

2 Departamentul de fiziologie, Universitatea de Stat Novosibirsk, 630090 Novosibirsk, Rusia; ur.liam@211araik

Tatiana Jakovleva

Natalia Feofanova

Elena Denisova

Anastasia Dubinina

Natalia Sitnikova

2 Departamentul de fiziologie, Universitatea de Stat Novosibirsk, 630090 Novosibirsk, Rusia; ur.liam@211araik

Elena Makarova

Abstract

1. Introducere

Prevalența obezității crește în întreaga lume. Restricția alimentară este cunoscută a fi una dintre principalele abordări pentru corectarea obezității. Utilizarea eficientă a postului este limitată de „sindromul de realimentare”, care se exprimă ca aport crescut de alimente după foamete și creștere rapidă în greutate datorită creșterii masei țesutului adipos alb (WAT). Se știe că aspectele fundamentale ale homeostaziei metabolice sunt reglementate diferit la bărbați și femei [1,2,3,4]. Există dovezi din ce în ce mai mari că hormonii sexuali reglează expresia genelor și proteinelor implicate în rotația lipidelor și glucozei [5]. Mai mult, mii de gene prezintă dimorfism sexual în ficat [6], țesuturi adipoase [5,7] și mușchi [5].

Se știe că un număr de hormoni și molecule metabolice reglează adaptarea la post. Factorul de creștere a fibroblastelor 21 (FGF21), descoperit în urmă cu aproape două decenii, a fost adăugat la lista factorilor care reglementează răspunsul organismului la lipsa de alimente [8]. FGF21, un hormon secretat de ficat, a fost descoperit pentru prima dată ca un regulator metabolic care are efecte metabolice benefice asupra rezistenței la insulină și a diabetului [8]. Un corp crescut de cercetări sugerează că FGF21 joacă, de asemenea, un rol important în menținerea homeostaziei energetice în mai multe condiții stresante, inclusiv înfometarea nutrienților [9,10,11,12].

În foamete, nivelul plasmatic FGF21 crește datorită expresiei hepatice FGF21, care este indusă prin receptorul α (PPARα) activat de proliferatorul peroxizomului [10]. FGF21 stimulează lipoliza în țesutul adipos alb și ketogeneza în ficat. Inducția hepatică FGF21 contribuie la ameliorarea hepatosteatozei indusă de repaus alimentat prin îmbunătățirea expresiei genelor implicate în oxidarea acizilor grași [10,12]. Efectele FGF21 sunt realizate parțial prin reglarea expresiei genelor implicate în metabolismul carbohidraților-lipidelor în ficat, țesutul adipos visceral alb (TVA), țesutul adipos brun (BAT) și mușchiul [11,13,14,15 ].

Anterior, s-a demonstrat că creșterea indusă de post a expresiei genei Fgf21 hepatice și a nivelurilor circulante de FGF21 [16,17], precum și creșterea indusă de realimentare a TVA și a expresiei genei BAT Fgf21, au fost orientate spre femei [16]. Datele privind efectul FGF21 asupra expresiilor genei țintă au fost obținute în experimente cu activare/suprimare transgenică a expresiei genei Fgf21 în ficat și țesuturile adipoase [9,12] sau în experimente farmacologice cu administrare recombinantă de FGF21 [8,13]. Nu se știe dacă asimetria sexuală în răspunsul FGF21 la post/realimentare este asociată cu asimetria expresiilor sale genetice țintă în ficat, țesuturi adipoase și mușchi.

Multe studii efectuate pe oameni și rozătoare au demonstrat impactul sexului asupra reacției hormon-metabolice la post/reîncărcare. Benz și colab. [7] a constatat că restricția calorică a dus la o reducere relativă mai mare a masei totale și a grăsimilor gonadale, la creșterea activității lipolitice, la oxidarea crescută a lipidelor și la creșterea expresiilor enzimelor implicate în lipoliză (triglicerid lipidă adipoză, ATGL și lipază sensibilă la hormoni, HSL) la femele comparativ cu șoarecii masculi. De asemenea, diferențele de sex au fost descrise ca răspuns la hrănire și hrănire. Creșterile induse de realimentare ale concentrațiilor de leptină în circulație au fost mai mari la femele decât la șoareci masculi [18], iar creșterile postprandiale ale lipoproteinelor plasmatice bogate în trigliceride, insulinei și acidului gras liber (FFA) s-au dovedit a fi mai puțin pronunțate la femei comparativ cu bărbați [19]. Mecanismele transcripționale implicate în această adaptare a bilanțului energetic dependent de sex rămân neclare. Scopul acestui studiu a fost de a evalua mecanismele hormonale și transcripționale dependente de sex care stau la baza adaptării la post și reîncărcare la șoareci.

Studiul nostru a demonstrat asimetria sexuală atât în răspunsul hormonal, cât și în cel transcripțional la condițiile de contrast nutrițional. S-au observat diferențe de sex în creșterea concentrațiilor plasmatice de FGF21 și adiponectină în timpul postului și a nivelurilor de leptină și insulină în timpul alimentării. Creșterea prejudecată a femelei indusă de post în expresia genei Fgf21 în ficat și nivelul FGF21 circulant au fost asociate cu reglarea crescută a nivelului de mARN al genelor implicate în oxidarea lipidelor în ficat (Cpt1a) și mușchi (Cpt1b, Ucp3). Hiperinsulinemia specifică masculină indusă de realimentare a fost însoțită de creșterea nivelului de mARN al ficatului de Fasn care reglează rata lipogenezei. Aceste rezultate sugerează că insulina, leptina și FGF21 sunt implicate în formarea diferențelor de sex în răspunsul transcripțional la post și reîncărcare la șoareci.

2. Materiale și metode

2.1. Animale

Toate experimentele au fost efectuate în conformitate cu „Convenția europeană pentru protecția animalelor vertebrate utilizate în scopuri experimentale și alte scopuri științifice” (Consiliul Europei nr. 123, Strasbourg 1985) și instrucțiunile naționale rusești pentru îngrijirea și utilizarea animalelor de laborator. Protocoalele au fost aprobate de Comitetul Independent de Etică al Institutului de Citologie și Genetică (Divizia Siberiană, Academia Rusă de Științe, protocolul nr. 35 din 26 octombrie 2016).

Șoarecii C57BL/6J au fost crescuți în vivariul Institutului de Citologie și Genetică. Șoarecii au fost adăpostiți individual timp de 3 săptămâni înainte de începerea experimentului sub un regim de lumină: întuneric de 12 h: 12 h la o temperatură ambiantă de 22 ° C. Li s-a oferit acces ad libitum la chow-uri comerciale de șoareci (Assortment Agro, Satul Turakovo, regiunea Moscovei, Rusia) și apă. Au fost folosiți șoareci femele și masculi de cincisprezece săptămâni cu o greutate de 26,8 ± 0,3 g (masculi) și 22,5 ± 0,5 g (femele).

2.2. Design de studiu

Atât șoarecii masculi, cât și femelele au fost împărțiți în trei grupuri experimentale. Primul grup a fost compus din șoareci de control care au consumat chow standard de laborator; al doilea grup a fost compus din șoareci la post care au fost lipsiți de hrană timp de 24 de ore; al treilea grup a cuprins șoareci care au consumat alimente timp de 6 ore după 24 de ore de post (șoareci refed). Animalele au fost private de hrană la ora 9:00. Șoarecii din al doilea grup au fost decapitați după 24 de ore de lipsă de alimente în același timp cu șoarecii martor. Șoarecii din cel de-al treilea grup au fost uciși prin decapitare după 6 ore de realimentare. Pentru a măsura consumul de alimente, chow-ul pre-cântărit a fost plasat la 9:00 dimineața la șoareci din grupurile de control și de alimentare și a fost cântărit din nou după 24 de ore la șoareci de control și după 6 h la șoareci refed. Aportul de alimente a fost calculat prin scăderea restului de chow și de deversări de alimente din greutatea sa inițială. Indicele SAT, TVA, BAT și masa ficatului au fost calculați ca raportul dintre masa țesutului și greutatea corporală, exprimat ca procent. Au existat 8-10 șoareci în fiecare grup experimental.

Sângele portbagaj a fost colectat după decapitare pentru a măsura concentrațiile de hormoni și metaboliți. S-au cântărit ficatul, țesutul adipos visceral total (TVA), țesutul adipos subcutanat total (SAT) și țesutul adipos maro intercapular (BAT). Expresia genică a fost măsurată în probele de ficat, TVA (locație paragonadal), BAT, SAT (locație inghinală) și mușchi scheletal Musculus quadriceps femoris. La șoareci, mușchiul cvadriceps femural se caracterizează printr-o combinație a două căi metabolice: glicoliza anaerobă și beta-oxidarea aerobă, care interacționează strâns [23]. Prin urmare, transcrierea genelor implicate atât în glicoliză, cât și în oxidarea acizilor grași a fost măsurată. Expresia genică a fost măsurată la 6-7 șoareci din fiecare grup experimental.

2.3. Analize plasmatice

Concentrațiile de FGF21, insulină, adiponectină și leptină au fost măsurate folosind următoarele kituri ELISA: Kit șobolan/șoarece Fibroblast Growth Factor-21 ELISA (cat. # EZRMFGF21-26K; EMD Millipore St. Louis, MI, SUA; test intra-test: Tabelul 1 și qPCRmix-HS LowROX Master Mix (Evrogen, Moscova, Rusia) au fost utilizate pentru cuantificarea relativă în timp real PCR cu β-actină ca control endogen. Amplificarea secvenței și detectarea fluorescenței au fost efectuate cu Applied Biosystems ViiA ™ 7 Real -Time PCR System (Life Technologies, 5791 Van Allen Way, Carlsbad, CA, SUA). Cuantificarea relativă a fost efectuată prin metoda CT comparativă, unde CT este pragul ciclului.

tabelul 1

Testele de expresie genică TaqMan.

ProteinGeneGene Expression Assay

Carnitina palmitoiltransferaza 1a	Cpt1a	Mm01231183_m1
Carnitina palmitoiltransferaza 1b	Cpt1b	Mm00487191_g1
Deiodinază, iodotironină, tip II	Partea 2	Mm00515664_m1
Acid gras sintazat	Fasn	Mm00662319_m1
Factorul de creștere a fibroblastelor 21	Fgf21	Mm00840165_g1
Glucoză-6-fosfatază, catalitică	G6pc	Mm00839363_m1
Glucokinaza	Gck	Mm00439129_m1
Receptorul insulinei	Insr	Mm01211875_m1
Lipaza, sensibil la hormoni	Lipe	Mm00495359_m1
Lipoprotein lipaza	Lpl	Mm00434764_m1
Receptor activat proliferativ peroxisom, gamma, coactivator 1 alfa	Ppargc1a	Mm01208835_m1
Proliferatorul peroxizom activează receptorul alfa	Ppara	Mm0040939_m1
Receptorul gamma activat de proliferator de peroxizomi	Pparg	Mm00440940_m1
Fosfoenolpiruvat carboxicinaza 1, citosolic	Pck1	Mm01247058_m1
Ficatul piruvat kinazei și celulele roșii din sânge	Pklr	Mm00443090_m1
Familia de purtători de solut 2 (transportor de glucoză facilitat), membru 1 (GLUT1)	Slc2a1	Mm00441480_m1
Familia purtătorului de solut 2 (transportor de glucoză facilitat), membrul 2 (GLUT2)	Slc2a2	Mm00446229_m1
Familia purtătorului de solut 2 (transportor de glucoză facilitat), membrul 4 (GLUT4)	Slc2a4	Mm00436615_m1
Decuplarea proteinei 1 (mitocondrială, purtătoare de protoni)	Ucp1	Mm01244861_m1
Decuplarea proteinei 3 (mitocondrial, purtător de protoni)	Ucp3	Mm01163394_m1
Beta-actină	Actb	Mm00607939_s1

2.5. Analize statistice

Rezultatele sunt prezentate ca medii ± SE din numărul indicat de șoareci. ANOVA bidirecțional a fost utilizat cu sexul și grupul experimental (control, post, reîncărcare) ca factori. Diferențele dintre medii au fost determinate prin testul post hoc al Diferenței celei mai semnificative (LSD) Fisher. Unde s-a indicat, grupurile au fost, de asemenea, comparate folosind testul t Student. Semnificația a fost determinată ca p Figura 1), dar nu a afectat ponderile absolute ale TVA sau BAT. În toate grupurile experimentale, greutățile corpului feminin au fost mai mici, iar greutățile SAT au fost de aproximativ două ori mai mari decât cele ale bărbaților (Figura 1). Postul a scăzut semnificativ și realimentarea a inversat greutățile corpului (p Figura 1). Nu au existat diferențe în ceea ce privește greutatea organelor și corpului la animalele controlate și controlate, cu excepția greutăților TVA la masculi care nu au crescut în timpul alimentării și au rămas mai mici decât la masculii martor (Figura 1). Astfel, modificările induse de post/realimentare au fost mai pronunțate în SAT la șoareci femele și în TVA la șoareci masculi. Modificările greutății relative ale organelor au reflectat modelul modificărilor greutății lor absolute (Tabelul 2): sexul a afectat greutatea relativă a SAT (a fost mai mare la femei), iar postul/realimentarea a afectat greutatea relativă a ficatului și SAT. Greutatea relativă a BAT a fost mai mare la femei.

Popular

Citesc acum

Diferențe sexuale în ficat, țesut adipos și răspuns muscular transcripțional la post și reîncărcare la șoareci