Jian Kang

Laborator cheie de fiziologie și biochimie animală, Colegiul de medicină veterinară, Universitatea agricolă din Nanjing, Nanjing, China

Chongyang Ge

Laborator cheie de fiziologie și biochimie animală, Colegiul de medicină veterinară, Universitatea agricolă din Nanjing, Nanjing, China

Lei Yu

Laborator cheie de fiziologie și biochimie animală, Colegiul de medicină veterinară, Universitatea agricolă din Nanjing, Nanjing, China

Longlong Li

Laborator cheie de fiziologie și biochimie animală, Colegiul de medicină veterinară, Universitatea agricolă din Nanjing, Nanjing, China

Ma haitiană

Laborator cheie de fiziologie și biochimie animală, Colegiul de medicină veterinară, Universitatea agricolă din Nanjing, Nanjing, China

Conceput și proiectat experimentele: HTM. A efectuat experimentele: JK. Analiza datelor: CYG LY. Reactivi/materiale/instrumente de analiză contribuite: LLL. A scris lucrarea: JK CYG.

Date asociate

Toate datele relevante se găsesc în lucrare.

Abstract

Introducere

Obezitatea reprezintă o amenințare foarte gravă pentru sănătatea umană [1, 2] și este asociată cu o serie de boli metabolice, cum ar fi hiperglicemia diabetică cronică, diabetul zaharat, hipertensiunea arterială și boala hepatică grasă [3-6]. Aceste boli afectează milioane de indivizi care trebuie să-și controleze cu atenție nivelul glicemiei pentru a preveni complicațiile legate de diabet [6]. Consumul crescut de alimente bogate în calorii și un stil de viață sedentar sunt principalele cauze ale obezității la om la nivel mondial [7]. Pe lângă exerciții fizice, alimentele sănătoase și ingredientele alimentare pot fi o modalitate practică de a controla greutatea corporală și acumularea de grăsimi [8]. Deși numeroase studii s-au concentrat pe diferite abordări pentru a reduce greutatea corporală și a controla acumularea de grăsime prin administrarea de compuși bioactivi [9-12], recent, a existat o preocupare crescândă asupra obezității asociate cu glicometabolismul [4, 5, 13, 14].

Dehidroepiandrosteronul (DHEA), un steroid natural, este secretat în principal de cortexul suprarenal [15]. O caracteristică a producției de DHEA este producția asociată vârstei [16]; declinul legat de vârstă a atras atenția în ceea ce privește sănătatea fizică [17, 18]. În prezent, DHEA este disponibil comercial ca supliment nutrițional fără prescripție medicală [19]. Administrarea de DHEA reduce creșterea în greutate corporală și acumularea de grăsime viscerală [11, 20]. Laboratorul nostru a arătat anterior că DHEA a accelerat catabolismul lipidic prin activarea sistemului de semnalizare cAMP-PKA [21], ceea ce va induce expresia expresiei genelor relevante [22]. Este bine cunoscut faptul că există o relație strânsă între metabolismul glucozei și metabolismul grăsimilor din organism. Administrarea DHEA, o terapie potențială pentru scăderea în greutate și reducerea acumulării de grăsime, poate fi o modalitate practică de a reduce greutatea corporală și grăsimea excesivă la oameni sau animale. Cu toate acestea, sunt disponibile puține informații pentru a evalua dacă DHEA reglează metabolismul glucozei, care la rândul său ar afecta greutatea corporală și depunerea grăsimilor.

Prin urmare, prezentul studiu a fost realizat pentru a investiga efectele administrării pe termen lung a DHEA asupra metabolismului glucozei și consecințele acesteia la șobolanii hrăniți cu o dietă bogată în grăsimi. Aceste informații ne vor aprofunda înțelegerea mecanismelor care conduc DHEA și o vor verifica ca un supliment nutrițional pentru controlul greutății corporale și pentru reducerea bolilor legate de obezitate.

Materiale și metode

Animale și tratament dietetic

termen

Măsurarea conținutului seric de glucoză și glicogen

Conținutul de glucoză serică, glicogen hepatic și glicogen muscular a fost măsurat folosind truse comerciale conform protocoalelor producătorilor (Nanjing Jiancheng Biotechnology Institution, China).

Măsurarea activității cheie a enzimei în timpul glicometabolismului în ficat

Activitățile glucokinazei (GK), piruvat kinazei (PK), succinat dehidrogenazei (SDH) și malatului dehidrogenazei (MDH) din ficat au fost măsurate folosind truse comerciale conform protocoalelor producătorilor (Nanjing Jiancheng Biotechnology Institution, China). Activitățile piruvat dehidrogenazei (PDH, E1) și fosfofructokinazei-2 (PFK-2) în ficat au fost măsurate folosind truse ELISA conform protocoalelor producătorilor (Shanghai Lengton Bioscience Co., China).

Măsurarea conținutului de hormoni serici

Conținutul seric de insulină și leptină a fost măsurat folosind kituri de radioimunologie conform protocoalelor producătorilor (Beijing North Institute of Biotechnology, China). Intracoeficienții de variație pentru toate kiturile de detectare a hormonilor au fost mai mici de 10%, iar inter-coeficienții de variație au fost mai mici de 15%.

Determinarea nivelului ARNm al genei factorului legat de metabolismul glucozei prin PCR în timp real

tabelul 1

GeneGenBank accessionNumberPrimer secvențe (5′-3 ′) Orientare
β-actină > NM_031144GATTACTGCCCTGGCTCCTARedirecţiona
TCATCGTACTCCTGCTTGCTVerso
Pi3k > NM_053481CGGCGTGACATGTAGGCTCTCARedirecţiona
ACGGCCCGCACTGTAACCTATVerso
act > NM_033230TCAGTAGCATCCGGCAATTATCRedirecţiona
TGCTCAATCAAAGCCACAGTCVerso
Pepck > NM_198780GCTGCCATGAGATCAGAGGRedirecţiona
AATCCGGGCCAGAGGAACVerso
Gys2 > NM_013089TGGCCTCCAGCAAGTCATRedirecţiona
TGGGATGTGGTTCAGGGAVerso
Inrs > NM_017071GCAGAGACCCGTGTTGCGGTRedirecţiona
CCATCACTACCAGCATTGGCTGTCCVerso
Glut2 > NM_012879TGCTGGAAGAAGCGTATCAGRedirecţiona
GGCCAAGTAGGATGTGCCAGVerso
Glut4 > NM_012751TGTTGCGGATGCTATGGGRedirecţiona
CTGCGAGGAAAGGAGGGAVerso
Irs2 > AF087674CATCGTGAAGAAGGCATAGGRedirecţiona
GACCGGTGACGGCTGAACGGVerso

analize statistice

Toate analizele statistice au fost efectuate cu SPSS 17.0 pentru Windows (StatSoft, Inc., Tulsa, OK, SUA), iar rezultatele sunt exprimate ca medii ± SE. Un test t a fost folosit pentru a compara grupurile de control al dietei și o analiză unidirecțională a varianței (ANOVA) a fost utilizată pentru a compara efectele concentrațiilor de DHEA în cadrul grupurilor hrănite cu aceeași dietă. Diferențele au fost considerate semnificative la P Fig. 2). Consumul unei diete bogate în grăsimi a dus la un grad mai mare de obezitate în rândul șobolanilor din grupul HCG decât în ​​grupul NCG (P 0,05) (Fig. 2C). Greutatea corporală și creșterea medie zilnică au fost semnificativ reduse în grupul HMG comparativ cu grupul HCG (P Fig. 2A și 2B). În plus, IMC și indicii lui Lee au fost semnificativ mai mici în grupul HMG decât în ​​grupul HCG (P Fig. 2D și 2E).

A: Greutatea corporală; B: Câștig mediu zilnic; C: aport de furaje; D: indicele de masă corporală (IMC); E: indicele lui Lee. Datele sunt exprimate ca medii ± SE (n = 15). * P 0,05), în timp ce conținutul seric de glucagon și insulină a fost semnificativ mai mare în grupul HCG decât în ​​grupul NCG (P Fig. 3). În comparație cu grupul HCG, tratamentul cu DHEA a avut tendința de a reduce nivelul glucozei serice la șobolanii hrăniți cu o dietă bogată în grăsimi (P> 0,05) (Fig. 3A). Tratamentul cu DHEA a crescut semnificativ conținutul seric de leptină în grupurile HMG și HHG comparativ cu cele din grupul HCG (P Fig. 3B). Nu s-au detectat diferențe statistice în ceea ce privește conținutul de glucagon între grupurile de tratament DHEA și grupul HCG (P> 0,05) (Fig. 3C). Comparativ cu grupul HCG, conținutul de insulină serică din grupul HMG a fost semnificativ mai mare (P Fig 3D).

A: Conținut de glucoză; B: Conținutul de leptină; C: conținut de glucagon; D: Conținut de insulină. Datele sunt exprimate ca medii ± SE (n = 15). ** P Fig. 4A și 4B). Conținutul de glicogen hepatic a fost semnificativ mai mare în grupurile HMG și HHG decât în ​​grupul HCG (P Fig. 4A). În comparație cu grupul HCG, conținutul de glicogen muscular în grupurile HLG și HMG a fost semnificativ mai mare la șobolanii cu hrană bogată în grăsimi (P Fig. 4B). În plus, nivelurile de ARNm Pygl au fost semnificativ mai mari în grupul HCG decât în ​​grupul NCG (P Fig. 4C), unde nu s-a observat nicio diferență semnificativă la nivelul ARNm Gys2 în grupul HCG în comparație cu grupul NCG (P> 0,05 (Fig. 4D). Comparativ cu grupul HCG, administrarea de DHEA a scăzut semnificativ nivelurile de ARNm Pygl la șobolanii hrăniți cu o dietă bogată în grăsimi (P Fig. 4C). Cu toate acestea, nivelurile de ARNm Gys2 au fost semnificativ mai mari în grupul HMG decât în ​​grupul HCG (P Fig. 4D).

A: Conținut hepatic; B: Conținut muscular; C: glicogen fosforilază (Pygl) nivel mARN în ficat; D: Glicogen sintază-2 (Gys2) nivel mARN în ficat. Datele sunt exprimate ca medii ± SE (n = 15). ** P 0,05), în timp ce activitățile MDH și PK din grupul HCG au fost semnificativ mai mari decât cele din grupul NCG (P Fig. 5). Activitatea GK în grupurile HMG și HHG (P Fig. 5A) și activitatea PK în grupul HMG (P Fig. 5B) au fost semnificativ crescute comparativ cu cele din grupul HCG. Comparativ cu grupul HCG, administrarea de DHEA a crescut semnificativ activitatea PDH (E1) la șobolanii hrăniți cu o dietă bogată în grăsimi (P Fig. 5C). În mod similar, activitatea SDH în grupul HMG (P Fig. 5D) și activitatea MDH în grupurile HMG și HHG (P Fig. 5E) au fost semnificativ crescute în comparație cu grupul HCG. În plus, am constatat că activitățile PFK-2 au crescut semnificativ în grupurile HMG și HHG comparativ cu cele din grupul HCG (P Fig. 5F).

Datele sunt exprimate ca medii ± SE (n = 15). ** P Fig 7, nivelurile de ARNm Glut4 în mușchi au fost semnificativ mai mari în grupul HCG decât cel din grupul NCG (P 0,05). Tratamentul cu DHEA a crescut semnificativ nivelul de ARNm Glut2 la nivelul ficatului din grupele HMG și HHG comparativ cu grupul HCG (P Fig. 7A). În plus, nivelul mRNA Glut4 în grupul HMG a fost semnificativ mai mare în mușchi decât cel din grupul HCG (P Fig. 7B).

A: Nivelul ARNm al receptorului insulinei (Inrs) în ficat; B: Nivelul ARNm al substratului receptorului de insulină-1 (Irs1) în mușchi; C: Nivelul ARNm al substratului receptorului de insulină-2 (Irs2) în ficat. Datele sunt exprimate ca medii ± SE (n = 15). ** P Fig 9, nu s-au observat modificări la nivelurile de ARNm Pi3k și Akt între grupurile HCG și NCG (P> 0,05). Tratamentul cu DHEA a crescut semnificativ nivelurile de ARNm Pi3k în grupul HMG comparativ cu grupul HCG (P Fig. 9A).

A: fosfatidilinozitol 3-kinazan și (Pi3k) nivel mARN în ficat; B: Protein kinaza B (Akt) nivel ARNm în ficat. Datele sunt exprimate ca medii ± SE (n = 15). ** P 4 [10]. S-a demonstrat că IMC și indicele lui Lee sunt puternic corelate cu obezitatea [10]. Rezultatele noastre au arătat că indicele Lee a fost semnificativ mai mare la șobolanii care au urmat o dietă bogată în grăsimi decât la șobolanii cu o dietă normală. În plus, conținutul de glucoză serică la șobolani pe o dietă bogată în grăsimi a crescut cu 12,15% față de cel la șobolani cu o dietă normală. Prin urmare, dieta bogată în grăsimi din experimentul nostru a indus obezitatea la șobolani, care oferă un model pentru investigarea ulterioară a efectului preventiv al DHEA asupra obezității la șobolani și a posibilelor sale mecanisme.

În concluzie (așa cum se arată în Fig. 10), descoperirile noastre au demonstrat că tratamentul cu DHEA ar putea promova stocarea glicogenului și a accelera catabolismul glucozei la șobolani pe o dietă bogată în grăsimi. În special, tratamentul cu DHEA a accelerat catabolismul glucozei prin promovarea activității PFK-2 la șobolani pe o dietă bogată în grăsimi, care poate fi asociată cu activarea căii de semnalizare PI3K/Akt. Cu siguranță, investigațiile suplimentare ar trebui să se concentreze pe detectarea nivelurilor de proteine ​​și fosforilare sau blocarea căii PI3K/Akt pentru a susține această concluzie.

Administrarea pe termen lung a DHEA ar putea favoriza stocarea glicogenului și ar accelera catabolismul glucozei la șobolani pe o dietă bogată în grăsimi. În special, tratamentul DHEA a accelerat catabolismul glucozei prin promovarea activității PFK-2 și care poate fi asociată cu activarea căii de semnalizare PI3K/Akt.