René J. Hernández-Bautista

Post-Grad în Biologie Experimentală, Divizia de Științe ale Sănătății și Biologice, Universitatea Autonomă Metropolitană, A.P. 55-535, D.F. Mexic, Mexic; E-mail: xm.moc.oohay@11bhjr

Laborator de Bioenergetică și Îmbătrânire Celulară, Departamentul de Științe ale Sănătății, Divizia de Științe ale Sănătății și Biologice, Universitatea Autonomă Metropolitană, A.P. 55-535, D.F. Mexic, Mexic; E-mail: xm.mau.munax@fkm

Francisco J. Alarcón-Aguilar

Laboratorul de farmacologie, Departamentul de Științe ale Sănătății, Divizia de Științe ale Sănătății și Biologice, Universitatea Autonomă Metropolitană, A.P. 55-535, D.F. Mexic, Mexic; E-mailuri: xm.mau.munax@faaa (F.J.A.-A.); xm.mau.munax@vecm (M.D.C.E.-V.); xm.mau.munax@pacj (J.C.A.-P.); xm.manu.saicneic@oniremh (H.M.-A.)

María Del C. Escobar-Villanueva

Laboratorul de farmacologie, Departamentul de Științe ale Sănătății, Divizia de Științe ale Sănătății și Biologice, Universitatea Autonomă Metropolitană, A.P. 55-535, D.F. Mexic, Mexic; E-mailuri: xm.mau.munax@faaa (F.J.A.-A.); xm.mau.munax@vecm (M.D.C.E.-V.); xm.mau.munax@pacj (J.C.A.-P.); xm.manu.saicneic@oniremh (H.M.-A.)

Julio C. Almanza-Pérez

Laboratorul de farmacologie, Departamentul de Științe ale Sănătății, Divizia de Științe ale Sănătății și Biologice, Universitatea Autonomă Metropolitană, A.P. 55-535, D.F. Mexic, Mexic; E-mailuri: xm.mau.munax@faaa (F.J.A.-A.); xm.mau.munax@vecm (M.D.C.E.-V.); xm.mau.munax@pacj (J.C.A.-P.); xm.manu.saicneic@oniremh (H.M.-A.)

Hector Merino-Aguilar

Laboratorul de farmacologie, Departamentul de Științe ale Sănătății, Divizia de Științe ale Sănătății și Biologice, Universitatea Autonomă Metropolitană, A.P. 55-535, D.F. Mexic, Mexic; E-mailuri: xm.mau.munax@faaa (F.J.A.-A.); xm.mau.munax@vecm (M.D.C.E.-V.); xm.mau.munax@pacj (J.C.A.-P.); xm.manu.saicneic@oniremh (H.M.-A.)

Mina Konigsberg Fainstein

Laboratorul de Bioenergetică și Îmbătrânire Celulară, Departamentul de Științe ale Sănătății, Divizia de Sănătate și Științe Biologice, Universitatea Autonomă Metropolitană, A.P. 55-535, D.F. Mexic, Mexic; E-mail: xm.mau.munax@fkm

Norma E. López-Diazguerrero

Laboratorul de Bioenergetică și Îmbătrânire Celulară, Departamentul de Științe ale Sănătății, Divizia de Sănătate și Științe Biologice, Universitatea Autonomă Metropolitană, A.P. 55-535, D.F. Mexic, Mexic; E-mail: xm.mau.munax@fkm

Abstract

1. Introducere

Obezitatea a fost în general considerată o epidemie legată de stilul de viață, care nu numai că apare la populația tânără și adultă, dar este observată și la vârstnici. Obezitatea este o problemă de sănătate definită ca o acumulare anormală sau excesivă de grăsime [1], datorită unui dezechilibru în homeostazia metabolismului energetic, generat de multipli factori genetici și de mediu, de obicei controlați de sistemul nervos central [2]. Potrivit Organizației Mondiale a Sănătății, peste 300 de milioane de adulți obezi și 42 de milioane de copii supraponderali suferă această afecțiune [3].

Îmbătrânirea a fost definită ca declinul molecular, biochimic și celular progresiv în timpul vieții. Deteriorarea îmbătrânirii poate depinde de interacțiunea dintre factorii intrinseci și extrinseci [4], precum și de capacitatea organismului de a răspunde la diferiți factori de stres, pentru a contracara efectele acestora sau pentru a se adapta noilor condiții.

Atât obezitatea, cât și îmbătrânirea au fost definite ca procese de inflamație sistemică de grad scăzut și reprezintă factori de risc pentru o gamă largă de boli, inclusiv rezistența la insulină (IR) [5], diabetul de tip 2, dislipidemia și bolile cardiovasculare [2,6,7] . În obezitate, creșterea țesutului adipos intraabdominal promovează infiltrarea și activarea crescută a citokinelor proinflamatorii, cum ar fi factorul de necroză tumorală (TNF-α) și interleukina 6 (IL-6) [8], care denotă cauzele principale ale inflamației cronice ., risc de morbiditate și mortalitate. Cu toate acestea, atunci când vine vorba de obezitate, este important să se ia în considerare diferențele semnificative asociate cu sexul, care sunt în mare parte legate de distribuția țesutului adipos și inflamație. În acest sens, studiile anterioare au constatat că șoarecii femele acumulează grăsime corporală subcutanată, în timp ce grăsimea la șoarecii masculi este depozitată în regiunea viscerală [7].

În schimb, în ​​timpul procesului de îmbătrânire, inflamația sistemică cronică de nivel scăzut, performanța fizică slabă și metabolismul energetic modificat, combinate cu obezitatea, potențează riscul de a dezvolta bolile citate. Creșterea adipozității viscerale împreună cu acumularea de celule senescente, care se caracterizează printr-un fenotip inflamator, conduc la o creștere pro-inflamatorie a citokinelor în plasmă, care, la rândul său, interferează cu semnalizarea insulinei. Această inflamație sistemică de nivel scăzut, denumită „inflamare”, este asociată cu boli, lipo-toxicitate și longevitate redusă și, prin urmare, TNF-α și IL-6 au devenit markeri de fragilitate la om [9].

Multe studii au tratat efectele fiziologice ale obezității asupra organismului; cu toate acestea, consecințele potențiale ale obezității în timpul procesului de îmbătrânire nu au fost pe deplin înțelese. Deși au fost descrise unele complicații medicale ale obezității la vârstnici (tulburări metabolice, intoleranță la glucoză, hipertensiune arterială, dislipidemie, boli cardiovasculare), nu există studii longitudinale care să analizeze procesul de îmbătrânire a obezității în perioada de viață și durata de viață.

Modelul obezității utilizat în acest studiu a fost generat de neuro-intoxicația neonatală cu glutamat monosodic (MSG), despre care s-a raportat că induce o leziune hipotalamică în nucleul arcuit și modificări neuro-endocrine ale semnalizării insulinei și leptinei, printre alte efecte [5, 6]. Animalele tratate cu MSG dezvoltă obezitate, care devine evidentă la vârsta de opt săptămâni [6,10,11] și, prin urmare, a fost recunoscut ca un model adecvat pentru a studia disfuncția metabolică [10,12,13,14].

Scopul acestui studiu a fost evaluarea markerilor de inflamație, a parametrilor biochimici și a homeostaziei glucozei în timpul vieții la șoareci femele și masculi tratați cu MSG, pentru a determina efectul și influența asociate obezității în timpul procesului de îmbătrânire.

2. Rezultate

2.1. Cursuri de greutate, mărime și indicele Lee

La compararea între sexe, bărbații martori au prezentat niveluri mai mari de ALT decât femeile martori la vârsta de 8, 12 și 16 luni, chiar dacă aceste diferențe nu au fost semnificative. Șoarecii tratați cu MSG de sex masculin au prezentat o creștere de 22% și 35% la vârsta de 16 și respectiv 20 de luni, comparativ cu grupurile de control. Nu s-au găsit diferențe între șoareci femele obeze și grupul martor în timp (Figura 4 d) (p Figura 5). Nivelurile de TNF-α au crescut treptat în cele patru grupuri de la vârsta de patru luni, atingând valori mai mari la vârsta de 12 luni. Aceste valori au scăzut în următoarele luni. Nu s-au găsit diferențe între șoarecii femele obezi și grupul lor de control. Cu toate acestea, bărbații tratați cu MSG au prezentat o creștere de 43% și 114% față de grupul lor de control la vârsta de 8 și 12 luni (Figura 5 a).

modificări

Profil inflamator la șoareci masculi și femele tratați cu MSG. (A) TNF-α și (b) Nivelurile serice de IL-6 au fost cuantificate prin ELISA, așa cum este descris în secțiunea Materiale și metode la vârsta de 4, 8, 12, 16 și 20 de luni. Valorile reprezentate au fost media ± S.E.M. pentru cinci șoareci per grup. * p Figura 5 b prezintă măsurătorile IL-6. La vârsta de 12 luni, concentrația de IL-6 în grupurile masculine a prezentat un vârf de 163% comparativ cu șoarecii femele obezi (p Figura 6, concentrațiile de adiponectină au prezentat un comportament diferit de TNF și IL-6. Adiponectina a scăzut de-a lungul studiului în La vârsta de 4 luni, șoarecii obezi de sex feminin și masculin au prezentat o scădere a concentrațiilor de adiponectină cu 33%, respectiv 49%, comparativ cu grupurile lor de control. La vârsta de 8 și 12 luni, hormonul a scăzut în toate grupurile, dar la vârsta de 16 luni, nivelurile de adiponectină au arătat o creștere semnificativă la șoarecii obezi de sex feminin și masculin, precum și la grupul de control feminin. Nu s-au găsit diferențe între grupurile de sex feminin la sfârșitul studiului, dar bărbații de control au prezentat 185% concentrație mai mică de adiponectină comparativ cu șoarecii masculi obezi la vârsta de 20 de luni.

Există și alte studii efectuate la oameni de vârstă mijlocie, unde colesterolul total a crescut în ser cu câțiva ani înainte ca acesta să înceapă să scadă cu 0,04 mmol/L pe an [46]. Mai mult, Abbot și colaboratorii (1997) au constatat că colesterolul total a scăzut cu 1,6-1,8 mg/dL pe an, cu o perioadă de peste 20 de ani la bărbații vârstnici [47]. Această valoare este similară cu scăderea colesterolului observată la bărbați și femei tineri sănătoși, unde pierderea în greutate a fost cel mai important factor asociat cu modificarea lipidelor [48]. Creșterea colesterolului total și scăderea acestuia la vârstnici sunt semnificativ asociate cu tendințe similare pentru obezitate. O reducere a colesterolului total plasmatic a fost puternic asociată cu vârsta mai mare și o reducere a indicelui de masă corporală în intervalul de studiu [49]. Aceste rezultate sugerează că scăderea nivelului total de colesterol odată cu înaintarea în vârstă poate face parte din procesul natural de îmbătrânire.

Una dintre principalele descoperiri ale muncii noastre a fost efectul de atenuare a daunelor sau de adaptare asociat cu vârsta crescută, atât la șoareci de control, cât și la șoareci tratați cu MSG. La începutul studiului, șoarecii obezi de sex feminin și masculin au prezentat modificări metabolice crescute. Cu toate acestea, la vârste mijlocii și mai în vârstă, când toate grupurile au început să piardă în greutate, au îmbunătățit toleranța la glucoză și acțiunea insulinei. Acest efect a fost mai puternic la șoarecii tratați cu MSG, diminuând astfel diferențele în comparație cu grupurile martor. Un alt factor care a contribuit la această atenuare este creșterea adiponectinei în timpul îmbătrânirii, care se corelează pozitiv cu pierderea în greutate și îmbunătățirea sensibilității la insulină. Se știe că reducerea greutății la persoanele în vârstă obeze îmbunătățește profilul de risc cardiovascular, reduce inflamația cronică și se corelează cu o calitate a vieții mai bună [75].

Rezultatele noastre arată că efectele obezității au fost atenuate în timpul îmbătrânirii, în ciuda modificărilor observate pentru prima dată la vârste mici. Dovezi în creștere sugerează că asocierea dintre obezitate și mortalitate scade odată cu înaintarea în vârstă la ambele sexe [76]. Prin urmare, ar putea fi important să discutăm paradigma conform căreia obezitatea este întotdeauna asociată cu un risc semnificativ mai mare de mortalitate prin toate cauzele [77], deoarece nu se știe dacă asocierea obezitate-mortalitate este susținută la bătrânețe. Wang a raportat recent o meta-analiză sistematică asupra asocierii obezitate-mortalitate la bărbați și femei; rezultatele sale susțin tendința de slăbire a asocierii obezitate-mortalitate odată cu înaintarea în vârstă. Prin urmare, obezitatea poate juca un rol mai important în riscul crescut de mortalitate la persoanele mai tinere decât la persoanele în vârstă [78].

4. Materiale și metode

4.1. Produse chimice

Toate substanțele chimice și reactivii au fost achiziționați de la Sigma Chemical Co. (St. Louis, MO, SUA). Reactivii obținuți din alte surse sunt detaliați pe tot cuprinsul textului.

4.2. Animale

Șoarecii CD-1 (Mus musculus) au fost obținuți din colonia de reproducere închisă de la Universidad Autonoma Metropolitana Iztapalapa (UAM-I). Șoarecii au fost manipulați în conformitate cu standardele etice internaționale și naționale, luând în considerare Regula oficială mexicană (NOM-062-ZOO-1999, revizuită în 2001) și Ghidul internațional pentru îngrijirea și utilizarea animalelor de laborator NRC 2002. Protocolul experimental a fost aprobat de Comitetul de etică universitară pentru experimentarea animalelor (UAM, CDCBS.127.08).

4.3. Inducerea obezității cu glutamat monosodic (șoareci tratați cu MSG)

Obezitatea indusă de MSG a fost efectuată la șoarecii CD-1 prin neuro-intoxicație neonatală cu glutamat monosodic (MSG), așa cum s-a descris mai înainte [6]. În ziua nașterii, puii au fost împărțiți aleatoriu în două grupuri la naștere. În zilele 2 și 4 postnatale, puii tratați cu MSG au fost injectați subcutanat (SC) cu MSG (2 mg/kg greutate corporală dizolvată în 0,01 mL/kg soluție salină) și, în plus, s-au efectuat injecții de 4 mg/kg în zilele 6, 8 și 10. Puii de control au fost injectați SC cu volume echivalente de soluție salină izotonică [14]. După înțărcare, șoarecii MSG și șoareci de control au fost din nou separați după sex. Determinările biochimice și fiziologice au fost efectuate la cele patru grupuri de șoareci la vârsta de 4, 8, 12, 16 și 20 de luni. Animalele au primit o dietă comercială standard (Harlan 2018S, Harlan Teklad, Madison, WI, SUA), apă ad libitum și au fost adăpostite într-o cameră cu mediu controlat (55% umiditate, 21 ± 1 ° C, 12:12 h ciclu lumină-întuneric ).

4.4. Cuantificarea indicelui Lee (LI)

Indicele Lee este de obicei folosit pentru a cuantifica indicele obezității șoarecilor prin împărțirea rădăcinii cubice a greutății corporale (g), la lungimea de la nas la anus (cm) [79]. Lungimea șoarecilor a fost măsurată cu etriere, iar greutatea corporală (BW) a fost determinată utilizând o balanță electronică sensibilă.

4.5. Test de toleranță orală la glucoză

Testul oral de toleranță la glucoză (OGTT) a fost efectuat la vârsta de 4, 8, 12, 16 și 20 de luni. Noaptea (12 ore) șoareci la post au fost administrați oral cu dextroză anhidră (2 g/kg corp greutate) prin gavaj. Probele de sânge au fost obținute din vena cozii la 0, 30, 60, 90, 120 și 150 de minute după administrarea dextrozei. Nivelurile de glucoză din sânge au fost determinate prin metoda glucozei dehidrogenazei (Roche Diagnostics, Mannheim, Germania) [8].

4.6. Testul de toleranță la insulină

Testul de toleranță la insulină (ITT) a fost efectuat la vârsta de 4, 8, 12, 16 și 20 de luni. Animalele postite peste noapte au fost injectate intra-peritoneale cu insulină (0,75 UI/kg corp greutate). Probele de sânge (20 μL) au fost colectate din vena cozii. Măsurătorile au fost efectuate la 0, 15, 30, 45 și 60 de minute, iar nivelurile de glucoză din sânge au fost măsurate în același mod ca în OGTT [8,80].

4.7. Pregătirea probelor Sera

Șoarecii au fost sacrificați la vârsta de 4, 8, 12, 16 și 20 de luni. Probele de sânge au fost lăsate să se coaguleze la temperatura camerei timp de 1 oră și centrifugate la 2000 × g timp de 15 minute. Probele de ser au fost depozitate la -80 ° C până la testare. Serul a fost utilizat pentru măsurarea parametrilor biochimici și determinările profilului inflamator.

Parametrii biochimici

Alanina aminotransferaza (ALT) și aspartatul aminotransferaza (AST), precum și trigliceridele și colesterolul total au fost determinate spectrofotometric din ser folosind un sistem Reflotron (Roche Diagnostics, Indianapolis, IN, SUA) [8].

4.8. Testele imunosorbente legate de enzime (ELISA)

Citokinele serice, IL-6, TNF-α (Thermo Fisher Scientific, Rockford, IL, SUA) și adiponectina (Invitrogen of Life Technologies Corporation, Frederick, MD, SUA) au fost testate printr-un test imunosorbent legat de enzime (ELISA) [ 8].