20-гідроксиекдизон зменшує вагу та гіперглікемію на моделі мишей із ожирінням, спричиненою дієтою

Пабло Кізельштейн

1 Біотехнологічний центр, Університет Рутгерса, Нью-Брансвік, Нью-Джерсі; та 2 Пеннінгтонський центр біомедичних досліджень, Батон-Руж, штат Луїзіана

Дмитро Говорко

Славко Комарницький

1 Біотехнологічний центр, Університет Рутгерса, Нью-Брансвік, штат Нью-Джерсі; та 2 Пеннінгтонський центр біомедичних досліджень, Батон-Руж, штат Луїзіана

Аліса Еванс

Чжун Ван

Вільям Т. Чефалу

Ілля Раскін

Анотація

Стероїдний гормон 20-гідроксиекдизон (20HE) є важливою сигнальною молекулою, яка модулює реакцію на линьку у комах і може функціонувати як передбачуваний анаболічний фактор у хребетних тварин, хоча 20HE-рецепторів ссавців не виявлено. Тут ми показуємо, що в культурі клітин H4IIE лікування 20HE знижувало експресію фосфоенолпіруват-карбоксикінази (PEPCK) та глюкозо-6-фосфатази (G6Pase), зменшувало вироблення глюкози та індукувало фосфорилювання Akt2, чутливе до інгібітора фосфоїнозитид-3-кінази LY- 294002. Щоденне пероральне введення 20HE (10 мг/кг протягом 13 тижнів) покращувало ожиріння та резистентність до інсуліну у мишей C57BL/6J, які харчувалися дієтою з високим вмістом жиру, і призводило до значного зменшення приросту маси тіла та маси жиру в порівнянні з нелікованими тваринами, як було показано подвійний енергетичний рентгенівський аналіз абсорбціометрії. Крім того, рівень інсуліну в плазмі та толерантність до глюкози значно знижувались при лікуванні 20HE. Ці зміни супроводжувались зниженою печінковою експресією PEPCK та G6Pase та збільшеною продукцією адипонектину у вісцеральній жировій тканині. Ці дослідження демонструють проти ожиріння та протидіабетичні ефекти 20HE і починають з'ясовувати його передбачувані клітинні мішені як in vitro, так і in vivo.

екдистероїди - це полігідроксильовані стероїди, присутні в рослинах і безхребетних. На сьогодні структурно охарактеризовано близько 120 екдистероїдів (18). Хімічна структура екдистероїдів заснована на скелеті холестерину С-27; однак вони відрізняються від стероїдів хребетних своєю полярністю та громіздкістю. Один із найпоширеніших і найпоширеніших екдистероїдів, 20-гідроксиекдизон (20HE), є у багатьох рослинах, включаючи широко культивовані види, такі як Spinacia oleracea (шпинат) (29). У комах екдистероїди переважно беруть участь у регуляції линьки та метаморфози, тоді як у рослин вони можуть сприяти стримуванню безхребетних хижаків (9).

Мало відомостей про фізіологічну роль екдистероїдів у хребетних тварин. Окрім анаболічного ефекту (7, 8), повідомляється, що екдистероїди мають імуномодулюючі (7), гепатопротекторні (30), антиаритмічні (21) та знижуючі холестерин властивості (26). Є також кілька підтверджуючих доказів того, що 20HE впливає на метаболізм глюкози in vivo. Попередня обробка 20HE знижує гіперглікемію, пов'язану з введенням глюкагону або алоксану (25). Більше того, багатий екдистероїдами екстракт Ajuga turkestanica, який вводили перорально (5 мг/кг), був більш ефективним у зменшенні гіперглікемії на моделі діабету, викликаного алоксаном, у щурів, ніж контрольний препарат маніліл, не викликаючи гіпоглікемічного ефекту у нормальних тварин (22).

Важливим аспектом екдистероїдів є їх низька токсичність для ссавців. Середня летальна доза (LD50) 20HE у гризунів становить 6,4 г/кг маси тіла (для внутрішньочеревної ін'єкції) і становить> 9 г/кг маси тіла при пероральному застосуванні (25).

МАТЕРІАЛИ І МЕТОДИ

Хімікати.

Екдистерон був придбаний у Bosche Scientific (Нью-Брансвік, Нью-Джерсі). Дексаметазон, 8- (4-хлорфенілтіо) -cAMP (цАМФ), лактат натрію та піруват натрію були придбані у Sigma Chemicals (Сент-Луїс, Міссурі). Людський інсулін (гумулін) був придбаний у Eli Lilly (штат Індіанаполіс, Індіана), а з'єднання C - у EMD Biosciences (Сан-Дієго, Каліфорнія); фосфо-Akt2 та Akt2 кролячі mAb були придбані у Cell Signaling Technology (Danvers, MA). Всі інші хімічні речовини, включаючи середовища для клітинних культур, отримували з Invitrogen (Карлсбад, Каліфорнія). Реагенти та ферменти, що використовуються для RT-PCR, були отримані від Stratagene (La Jolla, CA) та Applied Biosystems (Foster City, CA). Клітинна лінія H4IIE (CRL-1548) була отримана з американської колекції типових культур (Манассас, Вірджинія).

Культура клітин та лікування.

Клітини гепатоми H4IIE культивували на 24-лункових планшетах для культури тканин (Greiner Bio One, Monroe, NC) і вирощували майже до місця злиття в модифікованому середовищем Орла Дульбекко, що містить 2,5% (об./Об.) Сироватки новонародженого теляти і 2,5% (об./Об.) ) плодова теляча сироватка. Клітини обробляли протягом 8 год 500 нМ дексаметазону та 0,1 мМ 8-CTP-cAMP (Dex-cAMP) для індукції експресії гена фосфоенолпіруваткарбоксикінази (PEPCK) та глюкози-6-фосфатази (G6Pase) разом з різними концентраціями 20HE або 10 нМ інсуліну. Для кожної обробки виділяли три лунки, включаючи негативний контроль (необроблені клітини). Для інгібуючих аналізів клітини попередньо обробляли протягом 30 хв або 20 мкМ LY-294002, або 40 мкМ сполуки С, як зазначено, промивали забуференним фосфатом сольовим розчином і інкубували протягом додаткових 7 годин з Dex-цАМФ разом з різними концентраціями 20HE, або 10 нМ інсуліну.