Alessandra Ferramosca

1 Departamentul de Științe și Tehnologii Biologice și de Mediu, Universitatea din Salento, Lecce, Italia,

Annalea Conte

1 Departamentul de Științe și Tehnologii Biologice și de Mediu, Universitatea din Salento, Lecce, Italia,

Lena Burri

2 Aker BioMarine ASA, Oslo, Norvegia,

Kjetil Berge

2 Aker BioMarine ASA, Oslo, Norvegia,

Francesco De Nuccio

1 Departamentul de Științe și Tehnologii Biologice și de Mediu, Universitatea din Salento, Lecce, Italia,

Anna Maria Giudetti

1 Departamentul de Științe și Tehnologii Biologice și de Mediu, Universitatea din Salento, Lecce, Italia,

Vincenzo Zara

1 Departamentul de Științe și Tehnologii Biologice și de Mediu, Universitatea din Salento, Lecce, Italia,

Conceput și proiectat experimentele: AF VZ. Au efectuat experimentele: AF AC FDN AMG. Analiza datelor: AF VZ. Reactivi/materiale/instrumente de analiză contribuite: FDN. Am scris lucrarea: AF VZ LB KB. A definit tema cercetării: AF LB KB VZ.

Abstract

Introducere

Acizii grași polinesaturați din dietă (PUFA) din seriile n-3 și n-6 sunt modulatori puternici ai sintezei de novo a acizilor grași în ficat [1], [2]. Într-adevăr, PUFA-urile sunt capabile să reducă atât expresia, cât și activitatea enzimelor cheie implicate în această cale anabolică, cum ar fi acetil-CoA carboxilaza citosolică (ACC) și sintetaza acizilor grași (FAS), ducând astfel la o scădere netă a nivelului de acizi grași nou sintetizați în interiorul hepatocitelor. Mai mult, o dietă suplimentată cu PUFA n-3 și/sau n-6 este capabilă să influențeze benefic alte aspecte ale metabolismului lipidic, cum ar fi nivelurile de trigliceride circulante și colesterol [3]. Uleiul de pește (FO), un ulei alimentar îmbogățit în două PUFA-uri n-3 cu lanț lung, acidul eicosapentaenoic (EPA, 20: 5) și acidul docosahexaenoic (DHA, 22: 6), este într-adevăr utilizat pentru rolul său preventiv și protector împotriva cardiovasculare boli [4], [5]. Cu toate acestea, în ultimii ani, utilizarea surselor alimentare alternative de n-3 PUFA s-a răspândit rapid în rândul populației.

Uleiul de krill (KO), un supliment alimentar nou extras din krilul antarctic (Euphausia superba), este, de asemenea, bogat în EPA și DHA [6]. Cu toate acestea, KO prezintă câteva caracteristici deosebite care îl diferențiază de cel mai frecvent utilizat FO. În primul rând, majoritatea EPA și DHA conținute în KO sunt esterificate sub formă de fosfolipide, în timp ce în FO sunt încorporate în trigliceride [6]. În timp ce absorbția lipidelor intestinului subțire este similară atât pentru formele fosfolipidice, cât și pentru cele de trigliceride, s-a propus că acestea ar putea influența distribuția țesuturilor [7] - [11]. În al doilea rând, raportul EPA la DHA este mai mare în KO decât în ​​FO și în al treilea rând, KO este deosebit de bogat în astaxantină antioxidantă care îi crește stabilitatea [12]. Efectele benefice ale KO în cursul dislipidemiei și inflamației au fost raportate de mai mulți autori atât la oameni, cât și la animale [13] - [16]. În plus, a fost demonstrată o potență mai mare de KO în comparație cu FO în modularea activității și exprimarea multor enzime implicate în metabolismul lipidelor [17], [18]. Cu toate acestea, este încă nevoie de studii suplimentare pentru a dezvălui mecanismele moleculare din spatele efectelor KO de promovare a sănătății.

Lipogeneza hepatică, una dintre căile anabolice modulate de KO, se caracterizează printr-o serie complexă de reacții care încep în matricea mitocondrială și continuă în citosol. Excesul de acetil-CoA, produs în matricea mitocondrială și derivat din degradarea catabolică a carbohidraților și aminoacizilor, este la început încorporat în citrat, care este exportat ulterior din mitocondrii în citosol. Purtătorul de tricarboxilat mitocondrial sau purtătorul de citrat (CIC) catalizează efluxul de citrat, conectând astfel căile catabolice la cele anabolice [19]. De fapt, citratul transportat regenerează acetil-CoA în citosol, care, la rândul său, este exemplu nu numai pentru sinteza de novo a acizilor grași, ci și pentru biosinteza colesterolului. Prin urmare, proteina CIC, împreună cu cele mai investigate ACC și FAS, reprezintă un bun candidat pentru studii care monitorizează posibile modificări ale lipogenezei hepatice [20] - [22].

Studiile anterioare au evidențiat implicarea sintezei de novo a acizilor grași la debutul steatozei hepatice [23], [24]. Interesant este că s-a raportat că o suplimentare dietetică KO are capacitatea de a reduce ficatul gras la șoareci [16]. Deoarece am descoperit recent că KO este capabil să suprime puternic lipogeneza hepatică la animalele hrănite cu o dietă standard [18], în acest studiu am investigat mecanismele moleculare care stau la baza posibilelor efecte protectoare ale KO la animalele hrănite cu un conținut ridicat de grăsimi (HF ) dietă. În acest scop, am analizat amănunțit mai multe activități enzimatice care apar în ficat și aparțin atât căilor anabolice, cât și catabolice. În paralel, am monitorizat, de asemenea, modificările metaboliților diferiți în timpul tratamentului dietetic selectat. Rezultatele obținute ne-au determinat să descriem un posibil cadru pentru acțiunea moleculară a KO în timpul acestei afecțiuni dismetabolice.

Rezultate

Efectul dietelor asupra consumului de alimente și asupra greutății corpului și ficatului

Animalele (șobolani masculi Sprague-Dawley) au fost împărțiți în mod aleatoriu în trei grupuri și au fost hrăniți cu o dietă de control, o dietă HF sau o dietă HF + KO timp de 12 săptămâni (Tabelul 1). Aportul alimentar nu a diferit semnificativ între cele trei grupuri de tratament în timpul studiului (grupul de control: 11,8 ± 1,8 g/matriță; grupul HF: 12,4 ± 0,7 g/matriță; grupul HF + KO: 11,8 ± 1,4 g/matriță). Dimpotrivă, o creștere semnificativă a greutății corporale a șobolanilor aparținând grupului HF a fost detectabilă deja după 4 săptămâni de tratament, în comparație cu animalele de control (Fig. 1). Această constatare a fost previzibilă pe baza conținutului caloric mai ridicat al dietei HF în raport cu dieta standard (Tabelul 1). Interesant este faptul că suplimentarea dietei HF cu 2,5% KO (grupul HF + KO) a împiedicat în mod semnificativ acest efect (Fig. 1). Greutatea ficatului nu a diferit semnificativ între cele trei grupuri în niciun moment în timpul tratamentului dietetic (datele nu sunt prezentate).

suplimentată

Greutatea corporală a șobolanilor hrăniți cu control (cerc umplut), HF (cerc deschis) și HF + KO (pătrat umplut) sunt indicate pentru perioadele de tratament în săptămâni. Fiecare punct reprezintă media ± SD pentru 10 animale. * P # P Grupul de control al animalelor a primit o dietă standard (Global Diet 2018S de la Harlan Teklad). Grupul HF a primit o dietă cu 35% grăsimi (Dieta TD.03584 de la Harlan Teklad), iar grupul KO a fost hrănit cu dieta HF raportată mai sus, suplimentată cu 2,5% KO. Acizii grași au fost extrasați din cele trei diete și analizați prin cromatografie gaz-lichid.

Sinteza hepatică de acizi grași de novo

Transportul citratului în mitocondriile ficatului de șobolan care sunt proaspăt izolate (A) și într-un sistem reconstituit (proteolipozomi) (B) a fost măsurat la orele indicate. Valorile raportate în figură reprezintă media ± SD (n = 4). * P # P Tabelul 2). Dimpotrivă, s-a constatat o scădere netă a valorilor Vmax în grupul HF + KO atât în ​​ceea ce privește grupul martor, cât și grupul HF. În acord cu rezultatele menționate mai sus (Fig. 2A și B), o amploare similară de inhibare (aproximativ 67%) a fost găsită în cazul Vmax după 12 săptămâni de tratament dietetic. Aceste descoperiri au fost validate pe deplin prin experimente western blot în care expresia CIC mitocondrială a fost monitorizată în timp în cele trei grupuri de tratament. Scăderea activității CIC constatată la șobolanii HF + KO a fost însoțită de o scădere puternică a cantității de proteină purtătoare mitocondrială în același grup de animale (Fig. 3). După 12 săptămâni de tratament dietetic HF + KO, cantitatea de CIC mitocondrială a scăzut cu 55%, comparativ cu grupurile martor și HF. Interesant, o scădere mică, deși semnificativă, a cantității de proteină CIC a fost, de asemenea, găsită în săptămâna a 4-a în grupul HF în comparație cu grupul de control. Aceste rezultate sugerează că inhibarea CIC datorată suplimentării KO a dietei HF depinde de o scădere puternică a expresiei acestei proteine ​​purtătoare mitocondriale. Cantitatea de porină, o proteină de membrană exterioară testată ca martor, nu s-a modificat în niciun grup în niciun moment al tratamentului.