1 Spitalul Shanghai Tong Ren afiliat la Școala de Medicină a Universității Shanghai Jiaotong, Drumul Xianxia Nr. 1111, districtul Changning, Shanghai 200336, China
Abstract
1. Introducere
Diabetul zaharat (DM) este un tip de sindroame metabolice caracterizate prin hiperglicemie cronică [1]. Cazurile de diabet se încadrează în două mari categorii patogenetice: diabetul zaharat de tip I și II (T1DM și T2DM). T2DM, denumit anterior diabet zaharat noninsulinodependent (NIDDM), reprezintă aproximativ 90% dintre pacienții cu diabet zaharat [2, 3]. Au existat multe complicații, cum ar fi nefropatia [4], cataracta [5], microangiopatia și macroangiopatia [6] în T2DM. Dintre acestea, macroangiopatia este cea mai frecventă complicație la pacienții cu T2DM [7-9], care se manifestă ca ateroscleroză ca la pacienții nondiabetici și se caracterizează prin formarea plăcilor care urmează în etape, dar cu un curs accelerat datorită mai multor factori de risc. [10].
În tratamentul clinic actual, medicamentele occidentale sunt utilizate pe scară largă pentru controlul hiperglicemiei, hiperlipidemiei și rezistenței la insulină a diabetului zaharat de tip 2, cum ar fi sulfonilureele, biguanidele, tiazolidindionele și inhibitorii glicozidazei [11]. Cu toate acestea, eficacitatea clinică a acestor medicamente în tratarea T2DM este limitată. Astfel, este urgent nevoie de explorarea noilor medicamente și terapii pentru a îmbunătăți efectul tratamentului și a reduce riscul de complicații ale T2DM.
Cromul (Cr), ca element esențial, este direct legat de activitatea factorului de toleranță la glucoză (GTF) [12]. Cr poate atenua intoleranța la glucoză și rezistența la insulină [13] și este implicată în metabolismul glucozei, lipidelor, proteinelor și acidului nucleic [14-17]. Cu toate acestea, ca medicament suplimentar, Cr nu a putut fi utilizat în mod eficient din cauza ratei reduse de absorbție (crom dietetic: 0,4-2%; clorură de crom: 0,5-2%) [18-20]. Picolinatul de crom (CrPic), denumit și crom al acidului picolinic, este o formă convenabilă de crom care este utilizată mai eficient decât alte forme de crom [10]. Rata de absorbție a acestuia este de aproximativ 0,7-5,2% [19]. Mai multe studii au efectuat că CrPic, ca sursă de Cr, poate atenua nivelul ridicat de glucoză din sânge, lipide din sânge, insulină și colesterol la pacienții cu sindrom metabolic [10, 21, 22]. Prin urmare, eficacitatea CrPic în tratarea T2DM este incontestabilă. Cu toate acestea, eficacitatea CrPic în tratarea macroangiopatiei la pacienții cu T2DM nu a fost cunoscută.
În studiul de față, am evaluat efectul CrPic asupra pancreasului și macroangiopatiei în modelul de șobolan T2DM prin detectarea nivelurilor serice și a markerilor de grăsime ale T2DM. Modelul a fost indus de streptozotocină (STZ).
2. Materiale și metode
2.1. Animale și diete
Șobolani masculi Wistar (COM)
) cu o greutate de 250 ± 20 g au fost achiziționate de la centrul pentru animale al Academiei de Științe din China. Animalele au fost crescute într-un dulap cu flux laminar specific fără patogeni (SPF), cu o temperatură de 25 ± 1 ° C, umiditate de 40-60% și un ciclu de lumină-întuneric 12:12 h. Dieta convențională și apa sterilizată au fost folosite pentru hrănirea acestor șobolani.
Dieta convențională și dieta bogată în grăsimi (HFD) au fost achiziționate de la centrul pentru animale de laborator de la Beijing Union Medical College (PUMC). Dieta convențională conține 41,47% carbohidrați, 14,42% grăsimi și 21,06% proteine. HFD conține 10% untură de porc, 20% zaharoză, 1% clorură de colină, 2,5% colesterol și 66,5% dietă convențională.
2.2. Modelul înființării T2DM, grupării și colectării probelor
2.3. Analiza histopatologică
Examenele histopatologice ale secțiunilor pancreatice ale șobolanilor din fiecare grup au fost efectuate prin tehnici histologice standard cu colorare HE. Țesutul pancreasului colectat a fost fixat în formalină tamponată 10% și încorporat în parafină și secțiuni de țesut pancreatic au fost deparafinate și colorate cu HE. Modificările patologice ale leziunii și ale vecinătății acesteia au fost observate prin microscopie cu lumină.
2.4. Determinarea markerilor serici ai T2DM
Detectarea nivelului de oxid nitric seric (NO) a fost detectată utilizând kitul de testare colorimetrică a oxidului nitric (Institutul de bioinginerie Nanjing Jiancheng, China), în urma instrucțiunilor producătorului. Nivelul insulinei serice a fost determinat folosind kitul de radioimunotest (China Institute of Atomic Energy) conform procedurii descrise de producător. Nivelurile serice de hemoglobină glicozilată (HbA1C), produse finale avansate de glicație (AGES), adiponectină (APN) și apelină au fost testate cu un kit ELISA (R&D System, Minneapolis, MN).
2.5. Determinarea expresiei ARNm a APN și Apelin
Țesuturile grase obținute din abdomen au fost prelucrate pentru extracția ARN. Reactivul TRIzol (Invitrogen, Carlsbad, CA) a fost utilizat pentru a extrage ARN-uri totale pentru analiza expresiei ARNm a APN și a ARNm apelinic. ADNc a fost sintetizat din ARN-ul total cu un kit de sinteză ADNc (Promega, Southampton, Marea Britanie). β-actin a fost considerat control. Secvențele de exemplu ale APN, apelin și β-actin au fost prezentate în tabelul 1. Reacția în lanț a polimerazei cu transcripție inversă în timp real (RT-PCR) a fost efectuată folosind un kit de transcripție inversă (Promega, Southampton, Marea Britanie) urmând protocolul producătorului. Starea de reacție a RT-PCR în timp real a fost de 40 de cicluri de 95 ° C timp de 15 secunde, 55 ° C timp de 15 secunde și 72 ° C timp de 15 secunde. Cuantificarea relativă a expresiei genetice a fost făcută utilizând CT comparativă
2.6. Analize statistice
Datele au fost analizate folosind software-ul SPSS 13.0. Comparațiile între patru grupuri experimentale au fost analizate prin analiza unică a varianței (ANOVA) urmată de testul lui Bonferroni pentru a evalua diferența statistică între două grupuri.
valori mai mici de 0,05 au fost definite ca semnificative statistic. Toate datele sunt prezentate ca medie ± deviație standard.
3. Rezultate
3.1. Stabilirea modelului de șobolan T2DM
După injectarea STZ timp de 72 de ore, concentrațiile medii de glucoză din sânge ale șobolanilor din grupele 2-5 au ajuns la 16,7 mmol/L. Apoi, nivelurile de glucoză din sânge au fost menținute stabil timp de o săptămână. Concentrațiile de glucoză din sânge și insulină serică ale șobolanilor sunt prezentate în tabelul 2. Comparativ cu grupa 1, concentrațiile de glucoză din sânge și insulină serică ale șobolanilor din celelalte patru grupuri au fost semnificativ mai mari, ceea ce a indicat faptul că șobolanii au suferit T2DM indus de STZ . În plus, starea apatică și comportamentele poliuriei și polidipsiei au apărut la șobolanii din grupele 2-5. Prin urmare, modelul șobolan T2DM a fost stabilit cu succes.
comparativ cu grupul 1,
3.2. Efectele picolinatului de crom asupra histopatologiei pancreasului
Secțiunile pancreatice colorate cu HE sunt prezentate în Figura 1. A arătat că șobolanii din grupa 1 aveau arhitectură endocrină și exocrină pancreatică normală, celule acinare și insule pancreatice. Mai mult, nu a existat edem sau infiltrare a celulelor inflamatorii (Figura 1 (a)). Cu toate acestea, administrarea STZ a provocat modificări necrotice (carioliza și dispariția nucleului) insulelor pancreatice, degenerarea celulelor acinare și infiltrarea celulelor inflamatorii la șobolanii T2DM induși de STZ (Figura 1 (b): grupul 2). După tratamentul cu CrPic, s-au observat unele îmbunătățiri ale morfologiei pancreasului. La șobolani suplimentați cu 50 μg/kg (Figura 1 (d): grupa 4) și 100 μg/kg CrPic (Figura 1 (e): grupul 5), s-a realizat o structură celulară pancreatică completă și nu s-a observat infiltrare celulară inflamatorie. La șobolani suplimentați cu 25 μg/kg CrPic (Figura 1 (c): grupa 3), îmbunătățirea morfologiei pancreasului nu a fost semnificativ comparată cu șobolanii suplimentați cu 50 μg/kg și 100 μg/kg CrPic.
3.3. Efectele picolinatului de crom asupra markerilor serici
În comparație cu grupul 1, nivelul de NO și insulină al șobolanilor din grupul 2 au scăzut semnificativ (
). După tratamentul cu CrPic, nivelurile de NO și insulină ale șobolanilor din grupele 4 () și 5 () au crescut semnificativ în comparație cu grupul 2. Nivelurile de NO și insulină ale șobolanilor din grupul 3 au fost, de asemenea, mai mari decât cele din grupul 2, dar diferența statistică nu a fost semnificativă. Efectul dependent de doză a fost observat în efectul CrPic asupra NO și a nivelului de insulină al șobolanilor T2DM induși de STZ care au crescut odată cu creșterea dozei de CrPic. Nivelul de NO și insulină al șobolanilor din grupa 5 a fost foarte apropiat de grupul 1 (Figurile 2 (a) și 2 (b)).
comparativ cu grupa 1; ∗
comparativ cu grupa 1; ##
comparativ cu grupa 2; și #
Conform figurilor 2 (c), 2 (d), 2 (e) și 2 (f), nivelurile de HbA1C, AGES, APN și apelin de șobolani din grupul 2 au fost semnificativ mai mari decât cele din grupul 1 () . După tratamentul cu CrPic, nivelurile de HbA1C, AGES, APN și apelin la șobolani din grupele 4 () și 5 () au fost semnificativ reduse comparativ cu grupul 2. Efectul dependent de doză a fost observat și în efectul CrPic asupra nivelurilor de HbA1C, AGES, APN și apelin al șobolanilor T2DM induși de STZ care au fost reduși odată cu scăderea dozei de CrPic. Scăderea nivelurilor de HbA1C, AGES, APN și apelină a șobolanilor din grupa 3 nu a fost semnificativ comparată cu grupa 2. Nivelurile de HbA1C, AGES, APN și apelină ale șobolanilor din grupa 5 au fost aproape de Grupa 1.
3.4. Efectele picolinatului de crom asupra expresiei ARNm a APN și Apelin
Nivelurile de expresie ale ARNm ale APN și apelin au fost semnificativ mai mari în grupul 2 decât cele din grupul 1 (). După tratamentul cu CrPic, nivelurile de expresie ale ARNm ale APN și apelina șobolanilor din grupele 3 (), 4 () și 5 () au fost semnificativ reduse în comparație cu grupa 2 (Figura 3).
comparativ cu grupa 1; ∗
comparativ cu grupa 1; ##
comparativ cu grupa 2; și #
3.5. Schimbarea în greutate și aportul alimentar al șobolanilor
Schimbarea în greutate și aportul alimentar al șobolanilor din fiecare grup pe parcursul întregului experiment sunt prezentate în Tabelul 3. Comparativ cu grupul 1, modificările în greutate ale șobolanilor din celelalte patru grupuri au fost semnificativ mai mici, în timp ce aportul alimentar a fost semnificativ mai mare. După administrarea CrPic, modificările în greutate și aportul alimentar al șobolanilor T2DM induși de STZ în grupurile 3 până la 5 s-au apropiat treptat de grupul 1 odată cu creșterea dozei de CrPic.
comparativ cu grupul 1,
4. Discutie
T2DM este un sindrom al metabolismului cu multifactori și multiorgani implicați, care se caracterizează prin creșterea glicemiei cronice. Macroangiopatia a fost de obicei văzută ca o complicație la pacienții cu diabet zaharat. Macroangiopatia este una dintre principalele cauze de deces și dizabilitate [23, 24]. În plus, patogeneza T2DM a fost foarte complicată și asociată cu rezistența la insulină și deficiența de secreție [25, 26], reacția inflamatorie [27] și stresul oxidativ [28]. Prin urmare, este esențial să se găsească terapia adecvată pentru tratarea T2DM și a macroangiopatiei pe baza patogeniei T2DM.
CrPic este un compus organic de crom cu greutate moleculară mică și toxicitate scăzută. Este promițător în aplicarea terapiei, deoarece poate crește activitatea insulinei și poate încetini dezvoltarea diabetului zaharat [29]. În studiul de față, modelul T2DM a fost indus de STZ; STZ eliberează cantități toxice de oxid nitric care inhibă activitatea aconitazei și participă la deteriorarea ADN-ului [30]. Ca urmare a acțiunii STZ, β-celulele suferă distrugere prin necroză. După suplimentul CrPic, infiltrarea celulelor inflamatorii a fost redusă sau a apărut și funcția de β-celulele au fost recuperate.
APN și apelina sunt citokinele secretate de adipocite. S-a raportat că s-a observat o creștere a APN la pacienții cu boală coronariană și ateroscleroză timpurie [39, 40]. În acest studiu, injecția STZ cu HFD va induce expresia ARNm a APN și apelin; a indicat că macroangiopatia ar putea apărea cu T2DM. Cu tratamentul cu CrPic, expresia celor două gene a fost recuperată înapoi la nivelul normal. Aceste rezultate au indicat faptul că efectul CrPic asupra macroangiopatiei în T2DM poate fi asociat cu reglarea metabolismului lipidelor.
Mai mult, schimbarea în greutate și aportul de alimente au fost, de asemenea, îmbunătățite după tratamentul cu CrPic. Creșterea în greutate a șobolanilor a fost atenuată prin administrarea STZ. Poate fi cauzată de o scădere a insulinei. Disregularea insulinei asupra glicemiei poate afecta conversia metabolismului glucozei și lipidelor [41]. Astfel, creșterea în greutate a fost redusă după administrarea STZ. Apoi, creșterea în greutate a fost recuperată la normal cu tratamentul cu CrPic. Pe baza rezultatelor acestui studiu, aportul de alimente a scăzut după suplimentul CrPic. Astfel, am dedus că mecanismul modificărilor creșterii în greutate la șobolanii T2DM ar putea fi legat de efectul CrPic asupra markerilor serici și de grăsime, cum ar fi NO, insulină, HbA1C, AGES, APN și apelină.
5. Concluzie
În concluzie, CrPic poate recupera funcția de β-celulelor și ameliorează macroangiopatia la șobolanii T2DM induși de STZ. Au fost necesare studii suplimentare pentru a verifica rezultatele acestui studiu.
Conflict de interese
Autorii declară că nu există niciun conflict de interese în ceea ce privește publicarea acestei lucrări.
Mulțumiri
Această lucrare a fost susținută de proiectul finanțat de bolile speciale din districtul Changning (2010301001) și de proiectul biroului municipal de sănătate din Shanghai (20124248).
Referințe
- Efectul suplimentării de celuloză a dietelor asupra funcției tractului gastro-intestinal la om -
- Efectul suplimentării cu extract de afine asupra factorilor de risc cardiovascular la obezi, insulină
- Efectul suplimentării coenzimei Q10 asupra markerilor de disfuncție inflamatorie și endotelială în
- Efectul suplimentării cu vitamina D asupra nivelului seric total de 25 (OH) și a markerilor biochimici ai
- Efectul consumului lent la distanță asupra foamei și sațietății la pacienții supraponderali și obezi cu tip 2