Abstract

OBIECTIV- Dovezile emergente sugerează că fitoestrogenii dietetici pot avea efecte benefice asupra obezității și diabetului, deși modul lor de acțiune nu este cunoscut. Aici, investigăm mecanismele care mediază acțiunea fitoestrogenilor dietetici asupra metabolismului lipidelor și glucozei la rozătoare.

proteina

PROIECTARE ȘI METODE DE CERCETARE— Șoarecii masculi CD-1 au fost hrăniți de la concepție până la vârsta adultă fie cu o dietă bogată în conținut de soia, fie cu o dietă fără soia. Au fost cuantificate nivelurile serice de izoflavone circulante, grelină, leptină, acizi grași liberi, trigliceride și colesterol. Probele de țesut au fost analizate prin RT-PCR cantitativă și Western blot pentru a investiga schimbările în expresia genelor și starea de fosforilare a proteinelor metabolice cheie. Au fost utilizate teste de toleranță la glucoză și insulină și clemă euglicemică-hiperinsulinemică pentru a evalua modificările sensibilității la insulină și a absorbției glucozei. În plus, secreția de insulină a fost determinată de perfuzia pancreasului in situ.

REZULTATE— În țesuturile periferice ale șoarecilor hrăniți cu soia, în special în țesutul adipos alb, fosforilarea protein kinazei AMP-activate (AMPK) și acetil-CoA carboxilaza a fost crescută, iar expresia genelor implicate în oxidarea peroxizomală a acizilor grași și a biogenezei mitocondriale a fost reglată. Șoarecii hrăniți cu soia au prezentat, de asemenea, niveluri reduse de insulină serică și conținut de insulină pancreatică și sensibilitate îmbunătățită la insulină datorită absorbției crescute a glucozei în mușchiul scheletic. Astfel, șoarecii hrăniți cu o dietă bogată în soia au îmbunătățit metabolismul adipos și glucozei.

CONCLUZII— Soia dietetică s-ar putea dovedi utilă pentru a preveni obezitatea și tulburările asociate. Activarea căii AMPK de către soia dietetică este probabil implicată și poate media efectele benefice ale soiei dietetice în țesuturile periferice.

  • ACC, acetil-CoA carboxilaza
  • AMPK, proteina kinază activată de AMP
  • ASC, zona sub curbă
  • DEXA, absorptiometrie cu raze X cu energie duală
  • ER, receptor de estrogen
  • ERRα, receptorul α legat de receptorul de estrogen
  • FFA, acid gras liber
  • GLP-1, peptida asemănătoare glucagonului 1
  • GTT, test de toleranță la glucoză
  • HPLC, cromatografie lichidă de înaltă performanță
  • IRβ, receptorul de insulină β
  • IRS, substrat al receptorului de insulină
  • ITT, test de toleranță la insulină
  • mAb, anticorp monoclonal
  • mTOR, țintă de rapamicină la mamifere
  • PGC, proliferator de peroxizom - receptor activat γ co-activator
  • PPAR, proliferator de peroxizom - receptor activat
  • ROS, specii reactive de oxigen
  • TG, trigliceride
  • WAT, țesut adipos alb

PROIECTAREA ȘI METODELE CERCETĂRII

Ingrijirea animalelor si diete.

Șoarecii masculi și femele CD1 au fost hrăniți cu o dietă bogată în soia (fitoestrogen ridicat) (Harlan Teklad 8604; Harlan Teklad, Madison, WI) sau cu o dietă fără soia (fitoestrogen scăzut) (Fitoestrogen Reduced Rodent Diet I; Ziegler Brothers, Gardner, PA) cu 3 săptămâni înainte de împerechere, astfel încât descendenții împerecherii să fie expuși numai la diete cu fitoestrogen ridicat sau scăzut. Conținutul de izoflavonă al acestor două diete cu formulă închisă a fost raportat anterior ca fiind ∼198 ppm daidzeină și 286 ppm echivalenți genisteină în dieta bogată în fitoestrogeni și nedetectabil în dieta scăzută în fitoestrogen (15). Ambele diete au fost echivalente în termeni de carbohidrați, proteine, grăsimi, aminoacizi, vitamine, conținut de minerale, conținut brut de energie, energie metabolizabilă și energie digerabilă (14,15). În formula de dietă cu conținut scăzut de fitoestrogen, soia a fost omisă și înlocuită cu cazeină lactică și lapte degresat uscat.

Protocoalele animale utilizate în aceste studii au fost aprobate de către Biroul Veterinar din Geneva. Animalele aveau acces gratuit la alimente și apă. Temperatura a fost menținută între 19 și 21 ° C, iar luminile erau aprinse la 7:00 a.m. și oprit până la ora 19:00.

Nivelurile serice de fitoestrogen.

Concentrațiile de genisteină totală, daidzeină și echol au fost determinate în probe individuale de ser colectate la 8 a.m. de la șoareci adulți (23-26 săptămâni) expuși la diete cu conținut ridicat de fitoestrogen (n = 11) sau cu conținut scăzut de fitoestrogen (n = 11) așa cum s-a descris anterior (14,16).

Măsurători ale compoziției corpului și ale depozitului de grăsime.

Absorptiometria cu raze X cu energie duală periferică (DEXA; PIXImus; GE-Lunar, Madison, WI) a fost utilizată pentru a măsura in vivo procentul de masă grasă a șoarecilor. Șoareci masculi adulți au fost uciși între orele 9:00 a.m. și 11:00 a.m. după un post de 2 ore. Țesuturile adipoase au fost disecate, ponderate și exprimate ca procent din greutatea totală a animalului.

Chimia sângelui și a țesuturilor.

Sângele a fost colectat dimineața prin puncție cardiacă de la șoareci care au postit timp de 2 ore. Sera și țesuturile periferice relevante au fost stocate la -20 ° C și utilizate ulterior pentru a evalua nivelurile de hormoni metabolici. Leptina a fost evaluată folosind truse de la Linco Research (Lausanne, Elveția). Insulina serică a fost testată folosind un kit de la Dia Sorin (Saluggia, Italia), în timp ce acizii grași liberi (FFA) și trigliceridele (TG) au fost măsurați prin teste colorimetrice. Concentrațiile serice și de colesterol tisular au fost determinate așa cum s-a descris în altă parte (17). Raportul AMP-ATP în mușchiul scheletic a fost evaluat prin cuantificarea AMP, ADP și ATP utilizând un sistem de cromatografie lichidă de înaltă performanță (HPLC), așa cum s-a descris anterior (18). Pe scurt, țesuturile au fost înghețate între plăcile metalice pre-răcite și extrase direct în acid percloric 5% răcit cu gheață. După centrifugare, supernatantul a fost depozitat la -80 ° C înainte de analiza HPLC.

Analize de glucoză și insulină.

Pentru testele de toleranță la glucoză (GTT), animalele postite peste noapte (11 ore) au fost injectate intraperitoneal cu 1,5 g glucoză/kg corp greutate. Nivelurile de glucoză plasmatică au fost măsurate la 0, 15, 30, 60, 90 și 120 min cu Glucometer DEX (Bayer). Pentru determinarea concentrațiilor plasmatice de insulină în timpul GTT, sângele a fost colectat din vena cozii, iar măsurătorile au fost efectuate de ELISA (Kit Mercodia Ultrasensitive Mouse Insulin ELISA). Pentru testele de toleranță la insulină (ITT), șoarecii cu post de 3 ore au fost injectați intraperitoneal cu 0,75 unități de insulină/kg corp (Novo Nordisk Pharma, Küsnacht, Elveția). Nivelurile de glucoză au fost măsurate la 0, 20, 40, 60 și 120 min așa cum s-a descris mai sus.

Pentru măsurarea conținutului de insulină, pancreasul întreg al șoarecilor hrăniți cu fitoestrogen de 6 și 6 luni a fost extras în etanol acid (74% etanol și 1,4% HCI). Probele au fost sonicate și centrifugate înainte de testul radioimunologic (19).

Pentru perfuzia pancreasului, pancreasul întreg de animale hrănite cu fitoestrogen ridicat și scăzut a fost perfuzat in situ cu 1,5 ml/min tampon Krebs-Ringer HEPES. Perfuzatul conține concentrațiile de glucoză și peptidă asemănătoare glucagonului 1 (GLP-1) indicate în text, aplicate fiecare timp de 20 de minute. În prima perioadă de echilibrare de 20 de minute, mediul conținea 1,4 mmol/l glucoză și nu a fost prelevat niciun efluent. Ulterior, alicote au fost colectate în fiecare minut pentru măsurarea insulinei (19). Diferențele în secreția de insulină între animale și grupuri au fost evaluate prin testul median, care a comparat zonele de sub curba de secreție.

Cleme euglicemice-hiperinsulinemice.

Șoarecii de sex masculin hrăniți cu fitoestrogen cu vârsta de douăzeci și cinci de săptămâni până la 28 de săptămâni au fost postiti timp de 3 ore, anesteziați cu pentobarbital de sodiu (55 mg/kg ip) și au fost supuși unei cleme euglicemice-hiperinsulinemice, așa cum s-a descris anterior 20). La sfârșitul acestor cleme euglicemice-hiperinsulinemice, a fost injectat intravenos un bolus de 9,25 mBq 2-deoxi-d - [1-3 H] glucoză (Amersham Biosciences, Dübendorf, Elveția) pentru a determina absorbția in vivo a glucozei stimulată de insulină. diferite țesuturi (21).

Western blot.