Un ciclu Randle care favorizează depozitarea grăsimilor

  1. Helena Marcelino 1,
  2. Christelle Veyrat-Durebex 2,
  3. Serge Summermatter 1,
  4. Delphine Sarafian 1,
  5. Jennifer Miles-Chan 1,
  6. Denis Arsenijevic 1,
  7. Fabio Zani 1,
  8. Jean-Pierre Montani 1,
  9. 3. Josiane Seydoux,
  10. Giovanni Solinas 1,
  11. Françoise Rohner-Jeanrenaud 2 și
  12. Abdul G. Dulloo 1⇓
  1. 1 Departamentul de Medicină/Fiziologie, Universitatea din Fribourg, Fribourg, Elveția
  2. 2 Departamentul de Medicină Internă, Facultatea de Medicină, Universitatea din Geneva, Geneva, Elveția
  3. 3 Departamentul de Neuroștiințe de bază, Facultatea de Medicină, Universitatea din Geneva, Geneva, Elveția
  1. Autor corespondent: Abdul G. Dulloo, abdul.dulloounifr.ch .

Abstract

Creșterea recuperării în timpul copilăriei și copilăriei este acum recunoscută ca un factor de risc important pentru dezvoltarea diabetului de tip 2 și a bolilor cardiovasculare mai târziu în viață (1-4). Deși mecanismele prin care creșterea de recuperare duce la aceste boli cronice rămân obscure, există dovezi convingătoare atât la om, cât și la alte mamifere că creșterea de recuperare se caracterizează printr-o rată disproporționat mai mare de recuperare a grăsimii corporale decât recuperarea țesutului slab și că o caracteristică timpurie a unor astfel de grăsimi preferențiale de recuperare este hiperinsulinemia (5).

țesutului

Folosind un model de șobolan care arată grăsimea de recuperare ca răspuns la alimentarea cu semistarvație (6), am arătat anterior că starea rezistentă la insulină a grăsimii de recuperare persistă în absența hiperfagiei (7) și că este asociată cu diminuarea utilizarea glucozei vivo în mușchiul scheletic, dar utilizarea sporită a glucozei în țesutul adipos alb (WAT) (8). Aceste date au condus la propunerea conform căreia grăsimea de recuperare preferențială în timpul creșterii recuperării se caracterizează prin redistribuirea glucozei de la mușchiul scheletal la WAT ​​(8). În concordanță cu această ipoteză sunt demonstrații ulterioare, în același model de șobolan de recuperare a grăsimii, a masei mitocondriale diminuate și a activității fosfatidilinozitol-3-kinazei asociate cu receptorul de insulină inferior (IRS1) în mușchiul scheletic (9,10). Foarte important, utilizarea crescută a glucozei în WAT în timpul recuperării grăsimilor este asociată cu un flux de glucoză sporit spre lipogeneză, precum și cu adipogeneză îmbunătățită, care limitează și întârzie hipertrofia adipocitelor în timpul recuperării grăsimilor (11). Prin urmare, este posibil ca fluxul crescut de glucoză spre lipogeneză în WAT să contribuie semnificativ la homeostazia glicemiei prin compensarea utilizării diminuate a glucozei în mușchiul scheletic.

PROIECTAREA ȘI METODELE CERCETĂRII

Animale și diete.

Șobolani Sprague-Dawley masculi (Elevage Janvier, Le Genest Saint Isle, Franța), cușcați singuri într-o cameră cu temperatură controlată (22 ± 1 ° C) cu un ciclu lumină-întuneric de 12 ore, au fost menținuți pe o dietă comercială Klow, Cossonay, Elveția) constând, prin energie, din 24% proteine, 66% carbohidrați și 10% grăsimi și avea acces gratuit la apa de la robinet. În timpul experimentelor, aceștia au fost hrăniți sau alimentați cu cantități izocalorice dintr-o dietă semisintetică LF sau HF. Compoziția acestor diete a fost prezentată în detalii anterior (7); dietele LF și HF au furnizat aproximativ 6 și respectiv 53% energie sub formă de grăsime, iar untura de porc a fost principala sursă de grăsime din dieta HF. Animalele au fost întreținute în conformitate cu reglementările și liniile directoare ale Departamentului de Medicină (Universitatea din Fribourg) pentru îngrijirea și utilizarea animalelor de laborator.

Proiectarea studiului.

Experimentele au fost efectuate în conformitate cu proiectarea raportată anterior de semistarvare-realimentare care a stabilit acest model de șobolan de recuperare a grăsimilor atunci când a consumat fie o dietă LF, fie HF (7,11). Pe scurt, grupurilor de șobolani în vârstă de 7 săptămâni li s-a restricționat alimentația la 50% din aportul alimentar spontan timp de 2 săptămâni, după care li s-au administrat cantități izocalorice de diete LF sau HF pentru perioade variabile de reîncărcare de 3-14 zile și comparate cu hrănite controale cu greutate corporală similară la debutul realimentării. În aceste condiții, animalele îmbunătățite prezintă un câștig similar în masa slabă, dar un câștig mai mare în grăsime corporală decât martorii (6,7); eficiența mai ridicată a depunerii de grăsimi în timpul alimentării din dieta LF a fost exacerbată de alimentarea izocalorică din dieta HF (7).

Utilizarea in vivo a glucozei în timpul clemelor hiperinsulinemice-euglicemice.

Animalele au fost postite timp de 4-7 ore și anesteziate cu Nembutal (50 mg/kg ip; Abbott Laboratories, Chicago, IL), iar rata de perfuzie a glucozei (GIR) pentru menținerea euglicemiei a fost determinată în condiții bazale și stimulate de insulină (200 mU/mL; Actrapid HM; Novo Nordisk, Bagsvaerd, Danemarca), așa cum s-a descris anterior (12,13). La sfârșitul clemelor hiperinsulinemice-euglicemice, GUI in vivo stimulată de insulină a țesuturilor individuale, și anume diferiți mușchi scheletici și tampoane de grăsime WAT, a fost determinată cu tehnica marcată cu 2-deoxi-d-glucoză (12,13). Nivelurile de glucoză și insulină plasmatică au fost determinate în condiții bazale și de clemă prin metoda glucozei oxidazei (Roche Diagnostics GmbH, Rotkreuz, Elveția) și ELISA (SPIbio, Montigny Le Brotenneux, Franța), respectiv.

Administrarea in vivo a bolusului de insulină.

Șobolanii au fost posti de la 7:00 a. m. și 4-7 ore mai târziu, subgrupurile au fost anesteziate prin injectarea de ketamină/xilazină (39/5 mg/kg greutate corporală [greutate corporală] [greutate corporală]) și pregătite chirurgical pentru o injecție în bolus (prin vena jugulară) de insulină (10 unități/kg) bw) (Actrapid) sau un volum egal de vehicul salin, după cum sa raportat anterior (11). Insulina sau soluția salină a fost injectată cu 3 minute înainte ca animalul să fie ucis, iar țesutul adipos a fost recoltat, înghețat în azot lichid și depozitat la -80 ° C până la analiză.

Numărul și dimensiunea adipocitelor.

Fixarea cu tetroxid de osmiu și izolarea adipocitelor pentru numărarea/dimensionarea celulelor au fost efectuate conform metodei lui Hirsch și Gallian (14), după cum sa raportat anterior (11); suspensiile de adipocite au fost analizate folosind Multisizer 3 Coulter Counter. Pentru determinarea dimensiunii celulei (distribuția diametrului adipocitelor), cantități similare de celule (~ 8.000) au fost aspirate de mașină și clasificate în funcție de diametrul și frecvența lor.

Măsurarea in vivo a DNL.

Analize enzimatice și moleculare.

Măsurătorile activităților acizilor grași sintaza (FAS) și ale glucozei-6-fosfat dehidrogenazei (G6PDH) au fost efectuate așa cum s-a descris anterior (18). Akt (Ser 473) și kinaza extracelulară legată de semnal (ERK) (p44/42 MAPK) au fost evaluate prin analiza imunoblotului, așa cum s-a detaliat anterior (11). ARN-ul total de la 50-150 mg de WAT zdrobit a fost izolat folosind metoda lui Chomczynski și Sacchi (19). După separarea fazelor, ARN a fost precipitat cu izopropanol, ADNc a fost sintetizat din 250 ng de ARN total și RT-PCR a fost efectuat așa cum este detaliat în Tabelul 1 suplimentar.

Analiza proteinelor și a acizilor grași.

Citokinele plasmatice și alți markeri de inflamație au fost măsurați folosind kituri ELISA comerciale pentru factorul de necroză tumorală-α, interleukină-6 (IL-6), IL-10 și interferon-γ (eBioscience, Inc., San Diego, CA), pentru IL-1-α, IL-1-β, IL-1 RA și proteină C-reactivă (R&D Systems Europe, Ltd., Abingdon, Marea Britanie), precum și pentru adiponectină (AssayPro, St. Charles, MO) și leptină (Crystal Chem, Downers Grove, IL). Analiza acizilor grași a țesuturilor și a dietei a fost determinată pe lipidele extrase prin cromatografie automată lichidă cu gaz, după cum sa detaliat anterior (20).

Analiza datelor și statisticile.

Toate datele sunt prezentate ca mijloace ± SEM. Pentru studiile care compară date între animalele hrănite și hrănite care consumă dieta LF sau HF, a fost utilizat ANOVA cu doi factori pentru efectele principale ale grupului (controale hrănite vs. hrănite) și dietă (HF vs. LF) și pentru interacțiunea cu grupul × dieta . Pentru studiul care a comparat datele de la animale care consumă diete HF sau LF ca răspuns la insulină sau ser fiziologic, datele au fost analizate prin ANOVA cu doi factori pentru efectele principale ale dietei (HF vs. LF), tratament (insulină vs. soluție salină), și interacțiunea dietă × tratament; aceste ultime analize sunt efectuate separat în condiții de hrănire sau hrănire. Comparații perechi între dietă (HF vs. LF) sau tratament (insulină vs. soluție salină) au fost efectuate folosind testul Student t nepereche. Diferențele între grupuri în curbele de distribuție pentru diametrul adipocitelor au fost analizate prin testul Kolmogorov-Smirnov. Tratamentul statistic al datelor a fost efectuat folosind software-ul STATISTIX, versiunea 8.0 (Analitic Software, St. Paul, MN).

REZULTATE

Dieta HF afectează toleranța la glucoză în timpul recuperării grăsimilor.

Într-un studiu anterior (7), am observat în timpul unui test de toleranță la glucoză în ziua 12-13 de reîncărcare că animalele refedate au prezentat hiperinsulinemie atât în ​​dietele LF cât și HF, dar toleranța la glucoză a fost normală la animalele care au refăcut dieta LF, în timp ce afectate de cei care au urmat dieta HF. Aceste date sunt confirmate aici într-un nou set de experimente cu GTT efectuate în ziua 11-12 de realimentare (Fig. Suplimentară 1).

Dieta HF reduce consumul îmbunătățit de glucoză în țesutul adipos în timpul recuperării grăsimilor.

Deoarece am arătat, de asemenea, într-un studiu ulterior (8), utilizând cleme hiperinsulinemice-euglicemice, că utilizarea glucozei este diminuată în mușchii scheletici, dar îmbunătățită în depozitele de țesut adipos, am investigat aici dacă pierderea observată a controlului glicemic în timpul realimentării cu dieta HF ar putea proveni pierderea utilizării îmbunătățite a glucozei în țesutul adipos, prezentată în timpul alimentării din dieta LF. În acest scop, am efectuat cleme hiperinsulinemice-euglicemice cu trasor 2-deoxi-glucoză la șobolani hrăniți sau reîncărcați în dieta HF sau LF timp de 11-12 zile. Așa cum se arată în Tabelul 1 (ziua 11-12), GIR este semnificativ mai scăzut la animalele refed din dieta HF decât în ​​dieta LF cu ∼20% (P Vizualizați acest tabel:

  • Vizualizați în linie
  • Vizualizați fereastra pop-up
  • Descărcați PowerPoint

Parametrii metabolici în timpul clemelor hiperinsulinemico-euglicemice la șobolanii martor (C) și refed (RF) pe o dietă LF sau HF timp de 11-12 zile și 3-4 zile de realimentare