Аторвастатин допомагає зберегти функцію β-клітин підшлункової залози у мишей із ожирінням C57BL6 J, і ефект
Анотація
Передумови
Інгібітори 3-гідрокси-3-метил-глутаріл КоА (HMG-CoA) редуктази або статини є конкурентними інгібіторами ферменту, що обмежує швидкість, у біосинтезі холестерину. В даний час статини використовуються як терапія першої лінії при лікуванні діабетичної дисліпідемії. Однак вплив статинів на функцію β-клітин залишається незрозумілим. Це дослідження має на меті вивчити ефекти лікування аторвастатином на функцію β-клітин підшлункової залози у мишей із ожирінням C57BL/6 J та можливі механізми.
Методи
Індуковане дієтою ожиріння (DIO) мишей C57BL/6 J лікували аторвастатином (30 мг/кг/день) протягом 58 днів. Функцію β-клітин оцінювали за допомогою гіперглікемічного затиску, а площу інсуліно-позитивних β-клітин досліджували за допомогою імунофлюоресценції. Експресію генів оцінювали за допомогою RT-PCR, а білки, пов’язані зі стресом ендоплазматичного ретикулума (ER), досліджували за допомогою вестерн-блот. Крім того, життєздатність клітин та апоптоз навантажених холестерином клітин NIT-1 досліджували після лікування аторвастатином.
Результати
Дослідження гіперглікемічного затиску показало, що швидкість інфузії глюкози (GIR) та коефіцієнт стимуляції інсуліну у мишей, які отримували аторвастатин, були значно вищими, ніж у контрольних мишей (P
Передумови
Статини є потужними інгібіторами біосинтезу холестерину. Засоби цього класу використовувались як засоби, що змінюють ліпіди, і виявляють сприятливий вплив на зменшення серцево-судинних ризиків [1–3]. Тим часом, оскільки ризик серцево-судинних захворювань підвищений при цукровому діабеті 2 типу [4], терапія статинами показана при метаболічному синдромі та хворим на цукровий діабет із серцево-судинними ризиками [5, 6].
Таким чином, чи впливає терапія статинами на розвиток діабету та на який аспект діабету це вплине, інтригує. Слід враховувати такі патологічні фактори, як резистентність до інсуліну та β-клітинна недостатність. З одного боку, нещодавні дослідження показали, що сприятливий вплив аторвастатину на резистентність до інсуліну зумовлений зменшенням запалення [7]. З іншого боку, функціональна β-клітинна маса розширювалася аторвастатином у новонароджених гризунів [8]. Однак, чи буде це впливати на функцію β-клітин, викликає занепокоєння. Клінічне дослідження дослідження ДІАТОР показало, що аторвастатин був ефективним уповільнювачем зниження функції бета-клітин [9]. Крім того, ризик діабету зменшився на 30% у дослідженні WOSCOPS [10]. Отже, ми припустили, що статини позитивно впливатимуть на функцію β-клітин.
Багато факторів сприяють дисфункції β-клітин, такі як стрес ER та дисфункція мітохондрій. Повідомляється, що стрес на ЕР відіграє ключову роль як у резистентності до інсуліну, так і при відмові β-клітин. Маркери стресу ЕР підвищені в печінці та жировій тканині при дієтах, спричинених ожирінням, і втручається дія інсуліну [11]. Оскільки ЕР служить фабрикою складання білка для інсуліну [12], більший попит на біосинтез та секрецію інсуліну, спричинений тривалим надмірним харчуванням, може спричинити стрес ЕР і поступово призводить до відмови β-клітин [13]. Докази кореляції між стресом ER та діабетом також походять із спостережень, що люди та миші, які мають мутації маркерів стресу ER, дволанцюжкової РНК-залежної протеїнкінази (PERK) та eIF2α є важко діабетичними [14, 15]. Острівці діабетичних мишей db/db демонструють підвищене фосфорилювання eIF2α та підвищення регуляції ATF4 та CHOP, що свідчить про наявність стресу ER [16]. Оскільки аторвастатин продемонстрував сприятливий вплив на поліпшення чутливості до інсуліну, ми припустили, що тягар ЕР до секретного інсуліну зменшився, і стрес ЕР може бути полегшений.
У нашому дослідженні ми використовували інсулінорезистентних мишей із ожирінням C57BL/6 J для оцінки впливу аторвастатину на функцію β-клітин, апоптоз β-клітин та стрес ER. Показано, що миші, які отримували аторвастатин, мали покращені ліпідні профілі, чутливість β-клітин до глюкози, проліферацію β-клітин та покращений стан стресу в порівнянні з контрольними мишами. Аторвастатин також захищав β-клітинну лінію NIT-1 від апоптозу, індукованого холестерином, та підвищеного антиапоптозного білка Bcl-2. Взяті разом, лікування аторвастатином приносить користь функції β-клітин підшлункової залози завдяки поліпшенню проліферації та послаблення стресу ER.
Результати
Аторвастатин покращує чутливість β-клітин до глюкози та ліпідних профілів мишей із ожирінням C57BL/6 J
За допомогою гіперглікемічного затиску ми дослідили функцію β-клітин. Відносно подібні концентрації глюкози в крові
14 ммоль/л стійких станів було досягнуто за 135 хв інфузії глюкози в обох групах (рис. 1А). У групі, яка отримувала аторвастатин, показник ГІР, що символізує метаболізм глюкози, був підвищений приблизно в 2 рази (46,0 ± 1,8 мг/кг/хв) порівняно з контрольною групою (20,8 ± 2,2 мг/кг/хв, P Рисунок 1
Далі ми дослідили ліпідні профілі мишей, які отримували аторвастатин. На 58 день TG плазми крові і TG підшлункової залози очевидно зменшились (P Таблиця 1 Рівні ліпідів у плазмі та підшлунковій залозі мишей C57 наприкінці лікування аторвастатином на 58 день
Аторвастатин збільшує вагу підшлункової залози та індекс ваги та сприяє поліпшенню інсулінової позитивної β-клітинної площі
Далі ми дослідили вагу підшлункової залози та розрахували індекс ваги підшлункової залози. Вага підшлункової залози була значно важчою у групі аторвастатину, ніж у контрольній групі (Таблиця 2, Р 2 проти контролю 21337,9 ± 3151,8 мкм 2, Р Таблиця 2 Вплив аторвастатину на підшлункову залозу/індекс ваги мишей C57 наприкінці експерименту
Аторвастатин вгору регулює експресію гена Pdx-1 та LXR-β і пригнічує ER-стрес, знижуючи регулювання шляху peIF2α-ATF4-CHOP
Щоб визначити, чи існує вказаний механізм впливу аторвастатину, ми дослідили експресію гена підшлункової залози. Pdx-1, критично важлива молекула для проліферації клітин підшлункової залози та рецептор β печінки (LXR-β), який відіграє вирішальну роль у контролі ліпідного обміну, значно регулювались аторвастатином (Рисунок 3А, Р Малюнок 3
Аторвастатин збільшує виживання клітин NIT-1 в умовах апоптозу, викликаного навантаженням холестерином
Хоча проліферативний ефект був продемонстрований після лікування аторвастатином, залишається незрозумілим, чи розширення β-клітин також було обумовлено зниженням апоптозу. Таким чином, ми дослідили, чи модулює аторвастатин апоптотичну відповідь у β-клітинній лінії підшлункової залози NIT-1. Перш за все, ми дослідили, чи впливає аторвастатин на життєздатність клітин клітин NIT-1. Результати показали, що ніяких побічних ефектів на життєздатність клітин NIT-1 не було, а аторвастатин 10 -7 M-10 -5 M значно підвищував життєздатність клітин NIT-1 (Малюнок 4А). Цей проліферативний ефект при високій концентрації відповідає збільшенню площі β-клітин, що спостерігається у мишей C57. Лікування 0,125 мМ холестерину протягом 12 год знижувало життєздатність клітин NIT-1 на 67% (Малюнок 4B, P -9 -10 -5 M), покращувало життєздатність клітин NIT-1, оброблених 0,125 мМ холестерином залежно від дози ( P -9 -10 -7 M, P -6 -10 -5 M, малюнок 4B). Життєздатність клітин NIT-1, оброблених 10 -9 M та 10 -5 M аторвастатином, була на 163% та 219% вищою, ніж клітини NIT-1, оброблені лише холестерином. Далі аналіз проточної цитометрії показав, що оброблені холестерином клітини NIT-1 мали швидкість апоптозу 33 ± 2,1%, яка була зменшена до 24 ± 3,8% при обробці 10 -8 М аторвастатином (P Рисунок 4
Обговорення
У цьому дослідженні досліджували ефекти лікування аторвастатином на функцію β-клітин підшлункової залози у мишей із ожирінням C57BL/6 J та його можливий механізм. Після 58 днів лікування GIR та коефіцієнт стимуляції інсуліну у мишей, які отримували аторвастатин, покращилися порівняно з контрольними мишами. Крім того, ці миші мали більшу площу β-клітин, позитивних до інсуліну. Крім того, маркери стресу підшлункової залози були регульовані вниз. Результати in vitro свідчать про захисну роль аторвастатину проти індукованого холестерином апоптозу клітин NIT-1. Усі результати вказують на сприятливий вплив аторвастатину на функцію β-клітин.