Abstract

Diabetul de tip 2 și dislipidemia sunt tulburări metabolice frecvente, iar prevalența lor la nivel mondial se confruntă cu o creștere acută, incluzând o epidemie prevăzută în diabet, cu numărul de indivizi diabetici preconizați să fie mai mult decât dublu, ajungând până la 300 de milioane până în 2025 (1). Diabetul de tip 2 și dislipidemia sunt mai frecvent asociate între ele decât întâmplător, indicând un posibil mecanism (e) de bază comun (e) în etiologia lor (2). Din punct de vedere clinic, dislipidemia la pacienții cu diabet zaharat de tip 2 are mai multe caracteristici: predominanța particulelor rămase și LDL dens mic și creșterea trigliceridelor plasmatice, în special în stare postprandială, precum și colesterol HDL scăzut (3). Acestea sunt extrem de aterogene și, prin urmare, predispun pacienții cu diabet la boli aterosclerotice, cum ar fi boala coronariană și accidentul vascular cerebral, care nu numai că reprezintă 70% din mortalitatea la pacienții cu diabet zaharat, ci plasează și o povară socială și economică în multe țări ( 2-7). Prin urmare, strategiile terapeutice care sunt benefice pentru ambele afecțiuni sunt puternic justificate.

tratamentul

PROIECTAREA ȘI METODELE CERCETĂRII

Proceduri analitice pentru determinarea fenotipului.

Examen histologic al ficatului și pancreasului.

Secțiunile de ficat înghețate colorate cu Sudan III au fost examinate cu ajutorul unui microscop de fluorescență cu program de analiză a imaginii, IPLab Spectrum (Scanalytics), iar zona colorată cu Sudan III a fost cuantificată în patru câmpuri din fiecare probă. Secțiunile de parafină ale pancreasului au fost colorate cu hematoxilin-eozină prin metoda standard. Masa insulelor a fost cuantificată în opt insulițe din fiecare probă de un analizor BZ (Keyence, Osaka, Japonia).

Măsurarea concentrațiilor de acid biliar fecal și lipide.

Fecalele au fost colectate timp de 48 de ore pe parcursul celor 3-5 zile de hrană cu conținut ridicat de grăsimi sau conținând colestimidă la șoareci NSY la vârsta de 20 de săptămâni (n = 6 șoareci per grup). Fecalele s-au uscat și s-au pudrat, iar acizii biliari fecali s-au extras din fecale sub formă de pulbere de 100 mg cu etanol 90% conform metodei Tokunaga și colab. (21); soluțiile extrase au fost utilizate pentru a determina enzimatic concentrația de acid biliar utilizând un set total de acizi biliari (Wako, Osaka, Japonia). Lipidele totale au fost extrase din fecale sub formă de pudră de 500 mg cu cloroform/metanol (2: 1 vol/vol) conform metodei Folch și colab. (22). Lipidele fecale totale extrase au fost determinate gravimetric.

Pregătirea ARN și analiza nivelului de expresie.

analize statistice.

Toate rezultatele sunt exprimate ca medii ± SE. Datele fenotipice au fost analizate statistic fie prin testul Student t, fie prin ANOVA unidirecțional, cu analiză post hoc folosind testul F Scheffe. Diferențe cu P −1 · zi −1; P −1 · zi −1), sugerând că reducerea greutății corporale cu tratamentul cu colestimidă nu s-a datorat consumului redus de alimente. Dieta care conține colestimidă a fost bine tolerată și nu s-a observat niciun efect advers aparent. Singurele modificări aparente fenotipice observate au fost prevenirea obezității, creșterea consumului de alimente și creșterea cantității de fecale.

Concentrațiile serice de colesterol și trigliceride sunt îmbunătățite prin rășina care leagă acidul biliar.

În studiul de prevenire, concentrațiile serice ale colesterolului total, VLDL și LDL au fost semnificativ mai mici la șoarecii cu colestimidă decât la cei fără vârsta de 15 săptămâni (Fig. 2). În studiul de intervenție, colesterolul VLDL a arătat o reducere semnificativă, iar colesterolul total și LDL au arătat tendințe spre o reducere a șoarecilor cu colestimidă comparativ cu cei fără după 5 săptămâni de tratament (Fig. 2A). Colesterolul HDL nu a fost diferit între grupuri. Concentrațiile serice de trigliceride, trigliceride VLDL și trigliceride LDL în grupul de prevenire au fost semnificativ mai mici decât cele din grupul de control (Fig. 2B). Grupul de intervenție a arătat tendințe către o reducere a trigliceridelor totale și a trigliceridelor VLDL în comparație cu grupul de control (Fig. 2B).

Acumularea de ficat gras și grăsime este îmbunătățită prin rășina care leagă acidul biliar.

Greutatea ficatului a fost semnificativ redusă prin tratamentul cu colestimidă atât în ​​grupurile de prevenire, cât și în cele de intervenție (Tabelul 1). Analiza histologică a ficatului a arătat o reducere semnificativă a zonei colorate Sudan III în grupurile de prevenire (reducere 69%) și intervenție (reducere 41%) comparativ cu grupul martor, indicând o îmbunătățire marcată a ficatului gras prin tratamentul cu colestimidă (Tabelul 1) și apendicele online Fig. 1 [disponibil la http://diabetes.diabetesjournals.org]).

Greutatea de grăsime subcutanată a fost semnificativ redusă în grupul de prevenire, iar grupul de intervenție a arătat o tendință spre o reducere. Greutatea grăsimii viscerale (grăsime retroperitoneală, mezenterică și epididimală) și greutatea BAT nu au fost semnificativ diferite între cele trei grupuri (Tabelul 1). La examinarea histologică a adipocitelor din grăsime viscerală și BAT, dimensiunea celulei și acumularea de picături lipidice nu au fost semnificativ diferite între grupuri (apendicele online Fig. 3).

Rezistența la insulină și secreția de insulină afectată sunt îmbunătățite de rășina care leagă acidul biliar.

La vârsta de 20 de săptămâni, șoarecii martor au prezentat hiperglicemie marcată, dar aceasta a fost atenuată semnificativ și semnificativ prin tratamentul cu colestimidă atât în ​​grupurile de prevenire, cât și în cele de intervenție (Tabelul 1). Nivelul insulinei serice de post a fost semnificativ mai mare în grupul de control, sugerând rezistența la insulină în acest grup (Fig. 3A). Administrarea colestimidei a atenuat semnificativ hiperinsulinemia atât în ​​grupurile de prevenire, cât și în cele de intervenție (Fig. 3A). Pentru a confirma în continuare efectul colestimidei asupra rezistenței la insulină, a fost efectuat un test de toleranță la insulină. Efectul insulinei de scădere a glucozei a fost semnificativ afectat în grupul martor, ceea ce a confirmat rezistența marcată la insulină în acest grup (Fig. 3B). Efectul insulinei de scădere a glucozei a fost semnificativ ameliorat prin tratamentul cu colestimidă atât în ​​grupurile de prevenire, cât și în cele de intervenție (Fig. 3B), indicând faptul că sensibilitatea la insulină a fost îmbunătățită prin colestimidă. Pentru a investiga posibila contribuție a adiponectinei la îmbunătățirea sensibilității la insulină, s-a măsurat concentrația plasmatică a adiponectinei. Concentrația de adiponectină plasmatică nu a fost semnificativ diferită între cele trei grupuri (Tabelul 1).

Pentru a clarifica în continuare efectul colestimidei asupra metabolismului glucozei și a secreției de insulină, a fost efectuat un test oral de toleranță la glucoză. Nivelul glicemiei la 120 de minute după administrarea orală de glucoză a fost semnificativ mai scăzut în grupul de prevenire decât în ​​grupul de control (Fig. 3C); că în grupul de intervenție a arătat o tendință spre o reducere și a fost intermediar între cel din grupurile de prevenire și control. Răspunsul insulinei la glucoză a fost complet desființat în grupul de control, indicând un răspuns semnificativ afectat de insulină la glucoză în acest grup (Fig. 3D). Răspunsul insulinei la glucoză a fost îmbunătățit prin tratamentul cu colestimidă atât în ​​grupurile de prevenire, cât și în cele de intervenție (Fig. 3D). Luate împreună, aceste date indică faptul că atât rezistența la insulină, cât și afectarea secreției de insulină au fost îmbunătățite prin tratamentul cu colestimidă (Tabelul 1 și Fig. 3). Examenul histologic al insulelor pancreatice a arătat că zona mărită a insulei din grupul martor a fost semnificativ redusă prin tratamentul cu colestimidă în grupul de prevenire (reducere de 39%) (Tabelul 1). Zona insulei din grupul de intervenție nu a fost semnificativ diferită de cea din grupul de control.

Excreția lipidelor fecale este crescută de rășina care leagă acidul biliar.

Reducerea creșterii în greutate corporală fără reducerea aportului de alimente la șoarecii tratați cu colestimidă sugerează posibilitatea ca colestimida să aibă absorbție redusă de energie, în special absorbția lipidelor. Pentru a examina această posibilitate, am măsurat excreția fecală a acizilor biliari și a lipidelor. Excreția fecală a acizilor biliari a fost mărită de aproximativ 3,5 ori prin tratamentul cu colestimidă, indicând faptul că colestimida a fost ingerată cu succes de șoareci și și-a exercitat efectul biologic ca rășină care leagă acidul biliar (Fig. 4A). Excreția fecală a lipidelor a fost crescută de aproximativ șapte ori la șoareci cu colestimidă (Fig. 4B), indicând faptul că colestimida a scăzut semnificativ absorbția lipidelor din intestin.

Exprimarea genelor legate de metabolismul lipidelor și glucozei în ficat.

Pentru a clarifica mecanismele moleculare care stau la baza modificărilor metabolice prin tratamentul cu colestimidă, au fost examinate profilurile de expresie ale genelor legate de metabolismul lipidelor și glucozei în ficat. Așa cum era de așteptat, nivelul ARNm al CYP7A1, enzima care limitează rata de cale catabolică a colesterolului, a fost reglat de patru ori la șoareci cu colestimidă comparativ cu cei fără (Fig. 5). Nivelul ARNm al SHP, un represor pentru transcrierea CYP7A1, a fost redus semnificativ la șoareci cu colestimidă. Nivelul ARNm al FXR, un receptor nuclear pentru acizii biliari și un regulator al SHP, nu a fost semnificativ diferit între cele trei grupuri. Nivelul ARNm al SREBP-1c, un regulator major al genelor lipogene, a scăzut la șoareci cu colestimidă comparativ cu cei fără. Modificările în expresia SREBP-1c au fost paralele cu cele din expresia SHP.

Pentru a clarifica mecanismul colestimidei în ameliorarea ficatului gras și a profilului lipidic seric, au fost examinate nivelurile de expresie ale genelor implicate în biosinteză și β-oxidarea acizilor grași. Nivelul ARNm al FAS, o enzimă cheie a sintezei acizilor grași și cunoscut și ca țintă pentru SREBP-1c, a fost redus semnificativ în grupul de prevenire și a avut tendința de a scădea în grupul de intervenție (Fig. 5). Expresia CPT-1, o enzimă cheie a β-oxidării acizilor grași, nu a fost semnificativ diferită între cele trei grupuri. Nivelul de expresie al PEPCK, o enzimă cheie a gluconeogenezei, a fost semnificativ mai scăzut în grupul de prevenire decât în ​​grupul de control (Fig. 5). Nivelul de expresie al PEPCK în grupul de intervenție a arătat o tendință spre o reducere și o valoare intermediară între cea din grupurile de prevenire și control.

DISCUŢIE

Tratamentul cu colestimidă a redus acumularea de lipide în ficat și în grăsimea subcutanată, dar nu și în grăsimea viscerală. O dietă bogată în grăsimi a crescut semnificativ grăsimea subcutanată (2,52 ± 0,24 vs. 4,24 ± 0,23 g pentru dieta standard versus dieta bogată în grăsimi, respectiv), dar nu și grăsimea viscerală (3,06 ± 0,19 vs. 2,82 ± 0,07 g, respectiv), indicând că administrarea de colestimidă a redus acumularea de grăsimi în organele afectate de o dietă bogată în grăsimi, adică în ficat și în grăsimea subcutanată. Aceste date, împreună cu modificări semnificative ale nivelului de adiponectină plasmatică prin tratament, sugerează că alți factori decât masa de grăsime viscerală au jucat un rol în îmbunătățirea obezității și a rezistenței la insulină prin colestimidă, cel puțin în modelul de șoarece utilizat în prezentul studiu. Ameliorarea marcată a ficatului gras observată în acest studiu poate fi responsabilă de acest lucru. Liniile de dovezi acumulatoare atât la modelele animale (23.24), cât și la oameni (25.26) sugerează asocierea strânsă a ficatului gras cu rezistența la insulină și diabet. S-a raportat că reducerea acumulării de lipide în ficat inversează rezistența la insulină hepatică și normalizează gluconeogeneza la pacienții diabetici de tip 2 fără a modifica metabolismul periferic al glucozei (25).

În ciuda efectului benefic al acizilor biliari (precum acidul colic și acidul chenodeoxicolic) asupra glucozei, lipidelor și metabolismului energetic (29,30,33), utilizarea acizilor biliari la om este limitată din cauza efectelor secundare toxice, în special în ficat și o creștere a colesterolului LDL prin inhibarea activității receptorilor LDL (37). Efectul benefic al rășinilor care leagă acidul biliar, așa cum s-a observat în prezentul studiu, împreună cu siguranța și eficacitatea lor bine stabilite în tratamentul hipercolesterolemiei la om, indică utilizarea potențială a acestui tip de medicament pentru tratarea nu numai a hipercolesterolemiei, dar și obezitate, rezistență la insulină și diabet. Sunt necesare studii clinice randomizate controlate pentru a clarifica eficacitatea și siguranța acestui tip de medicament asupra glucozei, lipidelor și metabolismului energetic la om.

În concluzie, studiul de față a arătat că colestimida, o rășină care leagă acidul biliar, a îmbunătățit nu numai dislipidemia, ci și obezitatea, rezistența la insulină și diabetul de tip 2 prin suprimarea SHP, un regulator pleiotrop al căilor metabolice. Aceste date sugerează o legătură strânsă între metabolismul acidului biliar și metabolismul glucozei, posibil prin SHP, și indică o țintă terapeutică nouă pentru tratamentul obezității, rezistenței la insulină și diabetului de tip 2. Studii suplimentare privind semnalizarea insulinei și pierderea sau câștigarea funcției SHP în țesuturile sensibile la insulină, precum și studii pe alte modele animale, ar oferi informații suplimentare despre mecanismele prin care colestimida îmbunătățește rezistența la insulină și diabetul. Având în vedere eficacitatea și siguranța bine stabilite a rășinilor care leagă acidul biliar în tratamentul hipercolesterolemiei la om, sunt necesare studii clinice privind eficacitatea și siguranța acestui tip de medicament în tratamentul obezității, rezistenței la insulină și diabet.