Centrul de cercetare a ficatului și imunologiei de afiliere, Institutul de medicină tradițională și bioștiință a Universității Daejeon, 22-5, Daeheung-dong, Jung-gu, Daejeon, Republica Coreea

foamei

Centrul de cercetare a ficatului și imunologiei de afiliere, Institutul de medicină tradițională și bioștiință a Universității Daejeon, 22-5, Daeheung-dong, Jung-gu, Daejeon, Republica Coreea

Centrul de cercetare a ficatului și imunologiei de afiliere, Institutul de medicină tradițională și bioștiință a Universității Daejeon, 22-5, Daeheung-dong, Jung-gu, Daejeon, Republica Coreea

Centrul de cercetare a ficatului și imunologiei de afiliere, Institutul de medicină tradițională și bioștiință a Universității Daejeon, 22-5, Daeheung-dong, Jung-gu, Daejeon, Republica Coreea

Centrul de cercetare a ficatului și imunologiei de afiliere, Institutul de medicină tradițională și bioștiință a Universității Daejeon, 22-5, Daeheung-dong, Jung-gu, Daejeon, Republica Coreea

Centrul de cercetare a ficatului și imunologiei de afiliere, Institutul de medicină tradițională și bioștiință a Universității Daejeon, 22-5, Daeheung-dong, Jung-gu, Daejeon, Republica Coreea

  • Jong-Min Han,
  • Hyeong-Geug Kim,
  • Jin-Seok Lee,
  • Min-Kyung Choi,
  • Young-Ae Kim,
  • Fiul Chang-Gue

Cifre

Abstract

Citare: Han J-M, Kim H-G, Lee J-S, Choi M-K, Kim Y-A, Son C-G (2014) Sentimentul repetat al foamei duce la dezvoltarea obezității viscerale și a sindromului metabolic într-un model de șoarece. PLoS ONE 9 (5): e98276. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0098276

Editor: Julie A. Chowen, Hosptial Infantil Universitario Niño Jesús, CIBEROBN, Spania

Primit: 12 februarie 2014; Admis: 30 aprilie 2014; Publicat: 30 mai 2014

Finanțarea: Această cercetare a fost susținută de Programul de cercetare științifică de bază prin Fundația Națională de Cercetare din Coreea (NRF) fondat de Ministerul Educației, Științei și Tehnologiei (2012R1A1A2001519), Proiectul de Cercetare și Dezvoltare în Medicină Orientală, Ministerul Sănătății și Bunăstării (B120047) și „Studiul controlului îmbătrânirii prin metabolismul energetic bazat pe medicina orientală” al Institutului Coreean de Medicină Orientală, Republica Coreea (K12101). Finanțatorii nu au avut niciun rol în proiectarea studiului, colectarea și analiza datelor, decizia de publicare sau pregătirea manuscrisului.

Interese concurente: Autorii au declarat că nu există interese concurente.

Introducere

Tulburările legate de obezitate au devenit o problemă globală de sănătate și au fost estimate la 2,8 milioane de decese în fiecare an, cu o morbiditate semnificativă în creștere [1]. Dintre aceste tulburări, sindromul metabolic este frecvent și include condiții precum obezitatea viscerală, dislipidemia, rezistența la insulină și steatoza hepatică, care pot duce la diabet zaharat, boli cardiovasculare și accident vascular cerebral [2]. În consecință, există o nevoie tot mai mare de studii care explorează controlul obezității și prevenirea sindromului metabolic.

Obezitatea apare din cauza dezechilibrului aportului și consumului de calorii în organism. Pentru mulți oameni, acest dezechilibru rezultă din alimentația excesivă și lipsa exercițiilor fizice. Corpul uman este extrem de flexibil în ceea ce privește aportul de alimente și producția de energie într-o gamă largă de calorii. În special, capacitatea de a stoca calorii suplimentare ca grăsimi în diferite părți ale corpului s-a dezvoltat în timpul foametei sau al lipsei de hrană pentru o lungă perioadă de timp [3]. Creierul reglează homeostazia energetică ca răspuns la semnalele provenite atât din țesutul adipos, cât și din tractul gastro-intestinal prin ajustarea aportului de alimente și a cheltuielilor de energie, ceea ce duce la menținerea unei greutăți corporale stabile [4]. Se știe că mai mulți hormoni ai foamei, cum ar fi leptina, rezistina și grelina, mediază aceste procese [5].

Frecvent, oamenii din societatea modernă încearcă să-și reducă greutatea corporală folosind o dietă controlată de calorii și un post intermitent pe o perioadă scurtă de timp [6], [7]. Multe studii clinice au demonstrat că obiceiurile alimentare necontrolate, cum ar fi diminuarea frecvenței de a mânca, postul repetat și supraalimentarea recurentă, au fost legate de tulburările legate de obezitate [8] - [11]. De exemplu, în timpul lunii Ramadan, musulmanii practicanți se abțin de la mâncare, băutură și fumat din zori până la apus, urmat de o masă compensatorie excesivă; mulți observatori ai Ramadanului experimentează creșterea în greutate și niveluri ridicate de lipide plasmatice [12], [13]. Acest tipar poate fi similar cu obiceiurile oamenilor dintr-o societate modernă care nu respectă un program regulat de mâncare. Prin urmare, am emis ipoteza că un sentiment repetat de foame a contribuit la dezvoltarea obezității viscerale și a sindromului metabolic.

Aici, am evaluat simțul repetat al foamei este un factor de risc ridicat pentru dezvoltarea sindromului metabolic și a mecanismelor sale de bază în modelul animal.

Materiale și metode

Animale și proiectarea experimentelor

Șoareci masculi ICR de 3 săptămâni (3W; n = 20) și 6 săptămâni (6W; n = 20) fără patogeni specifici au fost achiziționați de la un crescător comercial de animale, Daehan Biolink (Gyeongido, Coreea). Șoarecii au fost adăpostiți într-o cameră controlată de mediu la 22 ± 2 ° C, 55% ± 10% umiditate relativă și un ciclu de lumină/întuneric de 12 ore. Șoarecii au fost hrăniți cu pelete comerciale (Koatech, Gyeongido, Coreea) și apă de la robinet ad libitum timp de 1 săptămână. Total 40 de șoareci au fost împărțiți în mod aleatoriu în două grupuri formate din 10 șoareci din fiecare grup: (1) grupurile de consum alimentar ad libitum (AL) la vârsta de 3W și 6W (3W-AL și 6W-AL) și (2) grupurile de restricție alimentară (FR) (consumul alternativ de alimente pe zi, cu doar 1/3 din grupul mediu al cantității de consum), atât la vârsta de 3W, cât și la 6W (respectiv 3W-FR și 6W-FR). Experimentul de restricționare a alimentelor a durat 8 săptămâni. Acest experiment pe animale a fost aprobat de Comitetul instituțional pentru îngrijirea și utilizarea animalelor din Universitatea Daejeon (DJUARB2012-010) și a fost realizat în conformitate cu Ghidul pentru îngrijirea și utilizarea animalelor de laborator publicat de S.U.A. Institutele Naționale de Sănătate (Bethesda, MD).

Măsurarea aportului alimentar, a greutății corporale și a greutății organelor

Aportul alimentar a fost monitorizat zilnic, iar greutatea corporală a fost măsurată de două ori pe săptămână. În ultima zi, toți șoarecii au fost anesteziați cu eter după 12 ore de post și sângele integral a fost colectat prin aorta abdominală. Fibrele, mușchii și grăsimile (țesut adipos visceral, TVA; țesut adipos retroperitoneal, RAT; și țesut adipos epididimal, EAT) au fost îndepărtate, cântărite și congelate în azot lichid sau depozitate în RNAlaterTM (Qiagen, Valencia, CA, SUA). Creierul a fost îndepărtat rapid și hipotalamusul a fost disecat pentru analiza expresiei genei (n = 5) sau analiza Western blot (n = 5). Examenele histologice ale probelor au fost fixate în soluție de formalină 10% timp de 24 de ore.

Ser de analiză biomarker

Toate concentrațiile parametrilor au fost măsurate folosind seruri obținute din sânge în repaus alimentar, care a fost anterior coagulat (15 min, temperatura camerei) și centrifugat (15 min, 1000 × g). Probele de ser au fost apoi congelate imediat la -80 ° C până la o analiză ulterioară. Nivelurile serice de aspartat aminotransferază (AST), alanin aminotransferază (ALT), fosfatază alcalină (ALP), colesterol total, lipoproteină cu densitate mare (HDL), trigliceride și glucoză au fost determinate cu ajutorul unui autoanalizator (Chiron, Emeryville, CA, SUA).

Determinarea adipokinelor și citokinelor serice

Nivelurile serice de leptină, factor de necroză tumorală-α (TNF-α) și nivelurile de interleukină-6 (IL-6) au fost măsurate folosind kituri de imunoanaliză enzimatică (ELISA) disponibile comercial conform instrucțiunilor producătorului (R&D Systems, Minneapolis, MN, SUA ). Concentrațiile serice de grelină au fost măsurate utilizând un kit ELISA comercial (RayBiotech Inc., Norcross, GA, SUA) și nivelurile serice de adiponectină și rezistență au fost măsurate utilizând un kit ELISA comercial (AdipoGen, Inc., Seoul, Coreea). Au fost generate curbe standard, din care au fost calculate concentrațiile de proteine.

Determinarea nivelului lipidic în țesutul hepatic

Ficatele au fost omogenizate în PBS și s-au determinat concentrațiile de proteine. Omogenatul hepatic (300 µL) a fost extras cu 5 mL de cloroform/metanol (2∶1) și 0,5 mL de acid sulfuric 0,1% [14]. O parte alicotă a fazei organice a fost colectată, uscată sub azot și resuspendată în 2% Triton X-100. Conținutul de trigliceride hepatice și colesterol a fost determinat folosind kituri disponibile comercial (Asan Pharm. Co., Seoul, Coreea).

Analiza histopatologică a ficatului gras și a adipozității

Analiza qRT-PCR

Analiza Western Blot

Hipotalamusul țesuturilor cerebrale a fost omogenizat în tampon RIPA rece ca gheața suplimentat cu protează (Calbiochem, San Diego, CA, SUA) și fosfatază (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, SUA). Concentrațiile de proteine ​​au fost determinate folosind testul de proteină acid bicinconinic (BCA) (Sigma-Aldrich). Cantități egale de extracte de proteine ​​(50 (g) au fost fracționate prin SDS-PAGE și transferate la membrane de nitroceluloză de 0,45 um. Blocarea membranei a fost realizată prin incubarea timp de 1 oră la temperatura camerei cu 5% lapte uscat degresat în soluție salină tamponată Tris conținând 0,1% Tween-20. Apoi, membranele au fost incubate peste noapte la 4 ° C cu anticorpul primar POMC și actină (Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA, SUA) la o diluție de 1∶1000. Bloturile au fost spălate de trei ori cu soluție tampon de spălare (20 mM Tris, 160 mM NaCI și 0,1% Tween 20), urmată de o incubare de 1 oră cu anticorpul secundar adecvat conjugat cu peroxidază de hrean. Activitatea peroxidazei a fost detectată folosind reactivul de detectare Immobilon Western HRP (Millipore, Billerica, MA, SUA) utilizând un cititor de imagini (Thermo Fisher Scientific, Pittsburgh, PA, SUA).

Analize statistice

Semnificația statistică a fost analizată printr-o analiză unidirecțională a varianței (ANOVA) urmată de testul post-hoc al Dunnett utilizând software-ul JMP 5.1 (SAS Institute, Cary, NC, SUA). Rezultatele sunt exprimate ca medii ± deviație standard (SD). În toate analizele, * p Figura 1. Aportul alimentar și greutatea corporală.

(A) Aportul alimentar a fost monitorizat zilnic. (B) Greutatea corporală a fost măsurată de două ori pe săptămână. Fiecare punct reprezintă media ± deviația standard (SD; n = 10). * p Figura 2. Greutatea tamponului de grăsime și descoperirile histologice ale țesuturilor adipoase.

(A) Tampoanele de grăsime au fost cântărite din țesutul adipos visceral (TVA), țesutul adipos retroperitoneal (RAT) și țesutul adipos epididimal (EAT). Datele sunt exprimate ca medii ± SD (n = 10). * p Tabelul 2. Aportul alimentar, greutatea corpului și ficatului și parametrii biochimici serici.

Nivelurile serice ale mediatorilor metabolici și inflamatori

Nivelurile de rezistină serică au fost semnificativ mai mari în grupurile FR comparativ cu grupurile AL (p 0,05), în timp ce nivelurile de leptină au fost semnificativ crescute în grupurile FR comparativ cu grupurile AL (p Figura 3. Nivelurile proteinelor serice ale mediatorilor metabolici și proinflamatori.

(A) Nivelurile proteinelor de rezistență, adiponectină și leptină, precum și (B) grelină, factor de necroză tumorală-α (TNF-α) și interleukină-6 (IL-6) în ser au fost analizate prin ELISA. Datele sunt exprimate ca medii ± SD (n = 10). * p Figura 4. Niveluri de expresie genică în țesutul adipos visceral (TVA).

(A) Au fost determinate nivelurile de expresie ale ARNm ale acidului gras sintază (FAS), proteinei de legare a elementelor de reglare a sterolului-1c (SREBP-1c) și interleukinei-6 (IL-6), precum și (B) rezistinei, adiponectinei și leptinei folosind analiza qRT-PCR. Datele sunt exprimate ca medii ± SD (n = 10, schimbare de ori în raport cu grupul AL). * p Figura 5. Niveluri de expresie genică în mușchii scheletici.

Nivelurile de ARNm ale transportorului de glucoză 4 (GLUT4), protein kinazei activate de AMP (AMPK) și receptorului alfa activat de proliferator (PPARα) au fost determinate utilizând analiza qRT-PCR. Datele sunt exprimate ca medii ± SD (n = 10, schimbare de ori în raport cu grupul AL). * p Figura 6. Măsurarea steatozei hepatice.

(A) Trigliceridele hepatice și colesterolul au fost măsurate folosind truse disponibile în comerț. Datele sunt exprimate ca medii ± SD (respectiv n = 10). * p Figura 7. Niveluri de expresie genică în ficat.

Nivelurile de ARNm ale proteinei-1c de legare a elementelor de reglare a sterolului (SREBP-1c), sintazei acizilor grași (FAS), receptorului activat prin proliferator gamma (PPARγ), stearoil-CoA desaturază-1 (SCD-1), receptorului activat prin proliferator alfa (PPARα) și proteina kinază activată cu AMP (AMPK) au fost determinate folosind qRT-PCR. Datele sunt exprimate ca medii ± SD (n = 10, schimbare de ori în raport cu grupul AL). * p Figura 8. Nivelurile de exprimare a proteinelor și genelor din creier.

(A) Activitatea proopiomelanocortinei (POMC) a fost analizată prin Western blot (n = 5). (B) Nivelurile de ARNm ale POMC și ale neuropeptidei Y (NPY), precum șiC) receptorul melanocortinei-4 (MC4R) și proteina asociată genei agouti (AgRP) au fost determinate folosind qRT-PCR. Datele sunt exprimate ca medii ± SD (n = 5, schimbare de ori față de grupul AL). * p Figura 9. Rezumatul grafic al sindromului metabolic printr-un simț repetat al foamei.

Aceste descoperiri se bazează pe un model animal, care are limitări inevitabile; cu toate acestea, datele noastre au fost obținute din experimente duplicate (folosind șoareci de 3 și 6 săptămâni), precum și un alt model de șoareci BALB/c. Recent, au fost luate în considerare modele de dietă modificate pentru reducerea caloriilor, inclusiv sărind de la mesele obișnuite, postul alternativ de zi sau postul intermitent. Acestea sunt eficiente în reducerea greutății corporale și creșterea longevității [51], [52]. Cu toate acestea, obiceiurile alimentare necontrolate cu supraalimentarea compensatorie alternativă a zilei ar putea evoca tulburări asemănătoare sindromului metabolic. În consecință, putem concluziona că senzația repetată de foame într-un model animal a indus caracteristicile tipice ale sindromului metabolic; obezitate viscerală distinctă, hiperlipidemie, hiperglicemie și steatoză hepatică, iar principalele mecanisme de bază implică dezechilibrul adipokinelor, în special al leptinei. Descoperirile noastre sunt primele dovezi experimentale care arată clar importanța menținerii unui program zilnic regulat de masă pentru prevenirea sindromului metabolic.

Mulțumiri

Engleza din acest document a fost verificată de cel puțin doi editori profesioniști, ambii vorbitori nativi de engleză. Pentru un certificat, vă rugăm să consultați: http://www.textcheck.com/certificate/6lpLoE.

Contribuțiile autorului

Conceput și proiectat experimentele: JMH HGK CGS. Experimentele efectuate: JMH HGK JSL MKC CGS. Analiza datelor: JMH HGK JSL MKC YAK CGS. Reactivi/materiale/instrumente de analiză contribuite: MKC YAK. Am scris lucrarea: JMH CGS.