1 Departamente de Kinesiologie și Patologie și Biologie Cellulaire, Universitatea din Montreal, Montreal, Quebec, Canada H3C 3J7

1 Departamente de Kinesiologie și Patologie și Biologie Cellulaire, Universitatea din Montreal, Montreal, Quebec, Canada H3C 3J7

1 Departamente de Kinesiologie și Patologie și Biologie Cellulaire, Universitatea din Montreal, Montreal, Quebec, Canada H3C 3J7

1 Departamente de Kinesiologie și Patologie și Biologie Cellulaire, Universitatea din Montreal, Montreal, Quebec, Canada H3C 3J7

Abstract

ficatul gras, sau steatoza, se referă la o afecțiune histopatologică caracterizată printr-un exces de acumulare de lipide, în principal triacilgliceroli (TAG), în cadrul hepatocitelor (6). Deși steatoza simplă nu este strict o formă de hepatită, ea este inclusă ca parte a spectrului larg al bolilor hepatice grase nealcoolice (1). Semnificația clinică a ficatului gras este, în general, considerată a fi un proces benign. Cu toate acestea, un subgrup de pacienți continuă să dezvolte steatohepatită, care apoi progresează spre fibroză, ciroză și insuficiență hepatică (2, 20, 30). Ficatul gras poate fi clasificat ca steatoză macrovesiculară sau microvesiculară, în funcție de mărimea vacuolelor lipidice. În afară de ingestia cronică de alcool, ficatul gras macrovesicular se observă și în alte afecțiuni, inclusiv diabetul de tip 2, obezitatea și sindromul metabolic (18,30).

Interesul crescând pentru cauzele și consecințele infiltrării lipidelor hepatice a fost stimulat recent de constatarea că există o asociere între acumularea de TAG în alte țesuturi decât adipocitele și dezvoltarea unei stări de rezistență la insulină (23). Studiile efectuate pe șoareci fără grăsime au demonstrat că acumularea de grăsime în mușchiul scheletului și ficatul este asociată cu rezistența la insulină și defecte de semnalizare a insulinei (12, 21). Studiile la om au indicat, de asemenea, că conținutul de grăsime hepatică este strâns asociat cu cauzele rezistenței la insulină, cum ar fi obezitatea (18) și cu defecte în suprimarea insulinei a producției de glucoză, independent de obezitate (25). Aceste date oferă un sprijin semnificativ conceptului emergent conform căruia acumularea de grăsime în țesuturile sensibile la insulină este dăunătoare pentru acțiunea insulinei. În consecință, reducerea acumulării de grăsime hepatică ar putea fi considerată o nouă țintă terapeutică în problema generală a rezistenței la insulină.

Îngrijire animale.

Șobolani femele Sprague-Dawley (n = 37, Charles River, St-Constant, PQ), cântărind 180-200 g (6 săptămâni de vârstă), la sosirea lor, erau găzduite de perechi și aveau acces la alimente și apă de la robinet ad libitum. Mediul lor a fost controlat în termeni de lumină (ciclul lumină-întuneric 12: 12-h începând cu ora 6:00 AM), umiditatea și temperatura camerei (20-23 ° C). Toate experimentele descrise în acest raport au fost efectuate în conformitate cu directivele Consiliului canadian pentru îngrijirea animalelor.

Protocolul privind dieta și exercițiile fizice.

La câteva zile după sosirea lor, toate animalele au fost repartizate aleatoriu la o dietă standard (SD) sau HF timp de 8 săptămâni. Jumătate din animalele din fiecare afecțiune alimentară au fost antrenate concomitent la exerciții (TR) pentru întreaga perioadă de 8 săptămâni, în timp ce cealaltă jumătate a rămas sedentară (Sed). Prin urmare, cele patru grupuri experimentale au constat din șobolani hrăniți cu SD în Sed (SD-Sed, n = 9) sau starea TR (SD-TR,n = 9), sau șobolani hrăniți cu HF în Sed (HF-Sed,n = 9) sau starea TR, n = 10). Dieta HF a constat din 42% lipide, 36% carbohidrați și 22% proteine ​​(kcal) și a fost furnizată în pelete mici de la ICN Pharmaceuticals (New York, NY). Dieta SD (12,5% lipide, 63,2% carbohidrați și 24,3% proteine; kcal) a constat din chow-ul obișnuit cu șobolani (Agribrands Purina Canada, Woodstock, ON). Ambele diete sunt descrise în detaliu în Tabelul 1.

Tabelul 1. Compoziția dietelor bogate în grăsimi și dietele standard

VDFM, amestec de fortificare a dietei cu vitamine.

Antrenamentul de exerciții fizice a constat în alergarea continuă pe o bandă de alergare cu rozătoare cu acționare motoră (Quinton Instruments, Seattle, WA) de 5 ori/săptămână timp de 8 săptămâni. Șobolanii au fost alergați progresiv de la 15 min/zi la 15 m/min, 0% pantă, până la 60 min/zi la 26 m/min, 10% pantă, în ultimele 4 săptămâni.

Toți șobolanii au fost cântăriți de două ori pe săptămână, iar aportul de alimente în grame a fost monitorizat de trei ori pe săptămână.

Test de toleranță intravenoasă la glucoză.

Prelevarea de sânge și țesuturi.

La două săptămâni după ivGTT, toate animalele au fost ucise între orele 9:00 și 12:00. Toate animalele TR au fost reținute de la antrenament cu 48 de ore înainte de moarte. Hrana a fost scoasă din cușca animalelor cu cel puțin 2 ore înainte de moarte. După anestezie completă (pentobarbital sodic, 50 mg/kg ip), cavitatea abdominală a fost deschisă rapid urmând linia mediană a abdomenului. Sângele a fost rapid (2 au fost considerate ca microvesicule, în timp ce vacuolele lipidice cu o suprafață> 1 μm 2 au fost considerate ca macrovesicule. Pentru a ține cont de discrepanțele dimensiunii sinusoidale între animale, se exprimă numărul și suprafața vacuolelor lipidice pentru o suprafață standardizată a parenchimului hepatic de 200.000 μm 2 .

analize statistice.

Valorile sunt exprimate ca medii ± SE. Analizele statistice au fost efectuate de un ANOVA bidirecțional pentru proiectarea măsurilor nerepuse, cu dieta și antrenamentul de exerciții ca efecte principale. Testul post hoc al lui Fisher a fost utilizat în cazul unui test semnificativ (P

Tabelul 2. Greutatea corporală inițială și finală, aportul de energie și greutatea musculară relativă totală la șobolanii hrăniți standard și cu conținut ridicat de grăsimi menținuți sedentari sau antrenați timp de 8 săptămâni

Valorile sunt mijloace ± SE; n, Nu. de animale. SD, dieta standard; HF, dietă bogată în grăsimi; Sed, stare sedentară; TR, stat instruit. Greutatea musculară relativă totală reprezintă greutatea relativă a mușchiului soleus, plantaris și gastrocnemius al piciorului drept. Aportul de energie reprezintă media zilnică peste protocolul de 8 săptămâni. Semnificativ diferit de omologul SD:

* P † P ‡ P F2-153 P 0.05) efectele fie ale dietei HF, fie ale antrenamentelor de exerciții fizice asupra răspunsului la glucoză plasmatică în timpul ivGTT (Fig. 1). Cu toate acestea, răspunsul la insulină stimulat de glucoză a fost semnificativ (P

exercițiul

FIG. 1.Răspunsul la glucoză plasmatică în timpul testului de toleranță intravenoasă la glucoză (ivGTT; A; medii) și aria totală sub curbă (ASC) pentru concentrația de glucozăB; înseamnă ± SE) la șobolanii alimentați standard (SD) în starea sedentară (Sed) și antrenată la exercițiu (TR) și la șobolanii alimentați cu conținut ridicat de grăsimi (HF) în starea Sed și TR.n = 9-10 Șobolani/grup.


FIG. 2.Răspunsul la insulină plasmatică în timpul testului ivGTT (A; media) și ASC totală pentru concentrația de insulinăB; înseamnă ± SE) la șobolani hrăniți SD în starea Sed și TR și la șobolani hrăniți HF în starea Sed și TR. n = 9-10 Șobolani/grup. * În mod semnificativ diferit de animalele hrănite cu SD,P

Dieta HF la șobolanii Sed a dus la o semnificativă (P

Tabelul 3. Metaboliții plasmatici și concentrațiile hormonale la șobolanii hrăniți cu greutate standard și cu conținut ridicat de grăsimi menținuți sedentari sau antrenați timp de 8 săptămâni

Valorile sunt mijloace ± SE; n, Nu. de animale. NEFA, acizi grași neesterificați; TAG, triacilglicerol; β-OH, beta-hidroxibutirat. Notă: toate variabilele au fost măsurate într-o stare postprandială (> 2 ore), cu excepția glucagonului de post. Semnificativ diferit de animalele omologe hrănite cu SD:

F3-a P F3-b P F3-c P F3-d P F3-e P

FIG. 3.Greutatea grăsimii mezenterice (Mes), subcutanată (SC), retroperitoneală (RP) și urogenitală (UG) în raport cu 100 g greutatea corporală (BW); A) și suma greutăților relative ale celor 3 tampoane de grăsime viscerală (Mes, RP și UG) și a celor 4 tampoane de grăsime (inclusiv SC;B) la șobolani hrăniți cu SD în starea Sed și TR și în șobolani hrăniți cu HF în starea Sed și TR. Valorile sunt mijloace ± SE; n= 9-10 șobolani/grup. Semnificativ diferit de grupul corespunzător alimentat cu SD: * P & P && P

Nu au fost semnificative (P > 0,05) efectele fie ale dietei HF, fie ale antrenamentelor la exerciții fizice asupra greutății hepatice relative (Fig. 4A). Conținutul de glicogen din ficat a fost semnificativ (P 2 (Fig. 6). Șobolanii HF-Sed au avut totuși un nivel semnificativ (P 2 decât șobolanii SD-Sed. Antrenament semnificativ (P 2 (Fig. 6).

FIG. 4.Greutatea ficatului în raport cu 100 g BW (A), glicogen hepatic (B) și triacilglicerol hepatic (C) concentrații la șobolani hrăniți cu SD în starea Sed și TR și în șobolani hrăniți cu HF în starea Sed și TR. Valorile sunt mijloace ± SE;n = 7-10 șobolani/grup. ** Semnificativ diferit de grupul corespunzător alimentat cu SD, P & P && P


FIG. 5.Suprafața totală ocupată de vacuolele lipidice (A) și numărul total de vacuole lipidice (B), ambele exprimate pentru o suprafață standardizată (2 × 10 5 μm 2) de parenchim hepatic la șobolani hrăniți cu SD în starea Sed și TR și în șobolani hrăniți cu HF în starea Sed și TR. Valorile au fost obținute din cuantificarea histochimică utilizând un sistem de calcul de analiză a imaginii (Northern Eclipse, Empix Imaging). Valorile sunt mijloace ± SE;n = 4-8 șobolani/grup. * Semnificativ diferit de grupul corespunzător alimentat cu SD, P && Semnificativ diferit de grupul Sed corespunzător,P


FIG. 6.Numărul de vacuole lipidice pe unitate de suprafață exprimat pentru o suprafață standardizată (2 × 10 5 μm 2) de parenchim hepatic la șobolani hrăniți cu SD în starea Sed și TR și la șobolani hrăniți cu HF în starea Sed și TR. Valorile au fost obținute prin cuantificare histochimică utilizând un sistem de calcul de analiză a imaginii (Northern Eclipse, Empix Imaging). Valorile sunt mijloace ± SE;n = 4-8 șobolani/grup. În mod semnificativ diferit între grupurile * HF-Sed și SD-Sed și grupurile & HF-TR și HF-Sed, P 2 (afișat între paranteze).

Regimul actual de dietă HF la șobolani a dus la o acumulare cu 72% mai mare de grăsime în ficat comparativ cu cea a animalelor hrănite cu SD (Fig.4C). Analizele histologice au confirmat aceste rezultate, suprafața parenchimului hepatic ocupat de vacuolele lipidice fiind cu -48% mai mare la HF- decât la animalele hrănite cu SD (Fig. 5A). Aceste rezultate sunt în concordanță cu cele din studiile anterioare în care steatoza hepatică la rozătoare a fost indusă de dietele HF (9,19, 27). Steatoza hepatică poate fi, de asemenea, indusă de alte tipuri de diete, cum ar fi colesterolul ridicat (28), conținutul de etanol (29), deficitul de colină-metionină (17) și dietele bogate în zaharoză (3). În studiul de față, am utilizat o dietă de 40% HF la șobolani (comparativ cu ± 12% grăsimi la chow standard, în kcal) pe o perioadă relativ lungă de timp (8 săptămâni) pentru această specie, în încercarea de a reproduce o Dieta HF la om (~ 60% kcal ca grăsime într-o dietă HF vs. 30% într-o dietă standard recomandată). Rezultatele noastre, utilizând măsurători biochimice și histologice, arată în mod clar că steatoza hepatică poate fi indusă de o astfel de dietă bogată în grăsimi fără ingestie de toxine sau deficit alimentar.

În concordanță cu mecanismele discutate mai sus implicate în dezvoltarea steatozei hepatice induse de dietă HF, există trei posibilități prin care antrenamentul la exerciții fizice ar fi putut preveni acumularea de grăsimi hepatice: 1) o livrare diminuată de lipide în ficat, 2) o oxidare hepatică crescută și/sau3) o încorporare crescută a TAG în VLDL. Antrenamentul concomitent la șobolanii cărora li s-a administrat dieta HF actuală a dus la o scădere semnificativă a NEFA plasmatice circulante, la nicio modificare a nivelului de β-hidroxibutirat plasmatic și la o tendință (P 1 μm 2 de suprafață). Antrenamentul exercitat concomitent cu dieta HF a împiedicat complet acumularea de lipide în ficat. Scăderea acumulării de grăsime hepatică indusă de efort a fost atribuită în principal unei reduceri a numărului de macrovesicule.

Autorii recunosc Dr. Claudette Léger-Gauthier pentru asistență în analiza histologică a infiltrării lipidelor hepatice.

Această lucrare a fost susținută de subvenții de la Consiliul de Cercetări în Științe Naturale și Inginerie din Canada și Funds pour la Formation de Chercheurs et d'Aide à la Recherche (guvernul Quebecului).

NOTĂ DE PICIOASĂ

Adresa pentru solicitări de reimprimare și alte corespondențe: J.-M. Lavoie, Departamentul de Kinesiologie, Universitatea din Montreal, C.P. 6128, Succ. centru-oraș, Montreal, Quebec, Canada H3C 3J7 (E-mail: jean-marc. [email protected] ca).

Costurile de publicare a acestui articol au fost suportate parțial prin plata taxelor de pagină. Prin urmare, articolul trebuie marcat prin prezenta „publicitate”În conformitate cu 18 U.S.C. Secțiunea 1734 doar pentru a indica acest fapt.

Publicat pentru prima dată pe 24 ianuarie 2003; 10.1152/japplphysiol.01164.2002