Ліпотоксична хвороба серця у ожирілих щурів Наслідки ожиріння людини PNAS
Внесені Роджером Х. Унгером
Анотація
Для визначення механізму серцевої дилатації та зниження скоротливості ожиріних щурів Цукер-діабетик Жирний триацилгліцерин міокарда досліджували хімічно та морфологічно. TG був високим через недостатню експресію окислювальних ферментів жирних кислот та їх фактора транскрипції, активованого проліфератором пероксисоми рецептора-α. Рівні кераміду, медіатора апоптозу, були в 2–3 рази вище рівня контролю, а рівні індуцибельної оксиду азоту синтази в 4 рази перевищували норму. Сходи ДНК міокарда, індекс апоптозу, досягли в 20 разів більше норми. Терапія троглітазоном знижувала ТГ міокарда та керамід і повністю запобігала сходам ДНК та втраті серцевої функції. У цій роботі ми робимо висновок, що серцева дисфункція при ожирінні спричинена ліпоапоптозом і запобігається зменшенням серцевих ліпідів.
Нещодавнє збільшення ожиріння серед неповнолітніх у Сполучених Штатах (1) передбачає, що наступне покоління ожирілих американців страждає ожирінням довше, ніж будь-коли раніше. Це віщує більшу поширеність часових ускладнень захворювання, таких як інсулінорезистентність, неінсулінозалежний цукровий діабет, гіпертонія, ішемічна хвороба серця та інші серцеві розлади. Етіологія цих ускладнень, які часто групуються під терміном «метаболічний синдром X» (2), невідома.
Ми припустили, що надмірне відкладення триацилгліцерину (ТГ) у нежирних тканинах (стеатоз) збільшує внутрішньоклітинний пул жирного ацил-КоА, забезпечуючи тим самим субстрат для некисляючих метаболічних шляхів, таких як синтез кераміду, що призводить до дисфункції клітин та смерті через апоптоз (3). Здавалося можливим, що така послідовність подій, встановлена на острівцях підшлункової залози щурів із цукровим діабетиком Цукер (ZDF) (fa/fa), також може мати місце в інших тканинах, таких як серце.
Хвороби серця, пов’язані з ожирінням, найсерйознішим ускладненням ожиріння людини, як правило, пояснюються супутніми захворюваннями, такими як ішемічна хвороба артерій та гіпертонія. Дисфункція серця, аритмії, кардіоміопатія та застійна серцева недостатність рідко пояснюються прямими наслідками ожиріння, тобто перевантаження жирними кислотами (ФК) серцевих міоцитів, хоча література містить клінічні повідомлення про кардіоміопатію ожиріння, які можна змінити за вагою збиток (4).
Це дослідження було розроблено для перевірки можливості того, що ті самі метаболічні порушення, що спричиняють ліпотоксичність та ліпоапоптоптоз у β-клітинах підшлункової залози ожирілих щурів (3), також можуть порушити функцію та життєздатність їх клітин міокарда. Ми використовували щурів із ожирінням, спричиненими мутацією втрати функції рецептора лептину (5, 6), ZDF (фа/фа) щури. Ми спостерігали в їх навантажених жирами серцях свідчення ліпоапоптозу, що супроводжується глибокою втратою серцевої функції. Ці відхилення повністю запобігли антистеатотична терапія. Вражаюча перевага такої терапії на серцеву функцію у ожирілих щурів вимагає спроб визначити, чи існує аналог цього розладу при ожирінні людини.
Матеріали і методи
Тварини.
Пацуки з ожирінням гомозиготних (fa/fa) ZDF та нежирних (+/+) підстилок дикого типу були виведені в нашій лабораторії з щурів ZDF/Drt-fa (F10), придбаних у R. Peterson (University of Indiana School of Medicine, Indianapolis ). Всіх щурів годували стандартною лабораторною чау (Teklad F6 8664; Teklad, Madison, WI) і давали водопровідну воду за бажанням. Їх генотип визначали, як описано Phillips et al. (6).
У віці 7 тижнів гомозиготним ожирілим переддіабетичним ZDF-Drt щурам (fa/fa) давали порошкоподібну стандартну чау з 6-тижневим або 13-тижневим курсом троглітазону (TGZ; 200 мг/кг на день; Sankyo) . Вага тіла та споживання їжі вимірювали щотижня. Щурів приносили в жертву у віці 14 і у 20 тижнів. Дотримувались інституційних вказівок щодо догляду та використання тварин.
Поки щури знаходились під анестезією на пентобарбіталі натрієм, з нижньої порожнистої вени були взяті зразки крові, що не дотримуються голоду. Серце швидко вирізали, а частину лівого шлуночка заморозили в рідкому азоті і зберігали при -70 ° C для досліджень мРНК та білка.
У деяких тварин камери серця розтинали і визначали вологі ваги.
Напівквантування мРНК методом зворотної транскриптази – ПЛР.
Загальну РНК із тканини серця витягували методом ізоляції TRIzol (Life Technologies, Rockville, MD). РНК обробляли ДНКазою без РНКази (Promega), і кДНК першої нитки генерували з 1 мкг РНК в обсязі 20 мкл, використовуючи праймер оліго (dT) у наборі для синтезу кДНК першої нитки (CLONTECH). ПЛР-праймери, які раніше використовували для ацил-КоА-оксидази (ACO) (7), карнітину пальмітоїлтрансферази печінки 1 (L-CPT-1) (8), ізоформи печінки ацетил-КоА-синтетази (8), гліцерол-3-фосфат-ацетилтрансферази (8), роз’єднані білки (8), активований проліфератором пероксисоми рецептор α (PPARα) (7) та кДНК β-актину (8). Праймерами, що використовувались для індукованої синтази оксиду азоту (iNOS), були 5′-CTGTGGTCACCTATCGCACC-3 ′ (вперед), 5′-AGCCACATCCCGAGCCATGC-3 ′ (реверс) та 5′-TAGAGGTGGTCCTCCTCTGGGTGCCTGC-Gen (внутрішній). U03699). Рівні мРНК виражали як відношення інтенсивності сигналу для цільових генів відносно рівня β-актину. Продукти ПЛР електрофорезували на агарозному гелі та проводили Саутерн-блотинг на нейлоновій мембрані. Радіомічені зонди, специфічні для кожної молекули, гібридизували з мембраною та кількісно визначали за допомогою молекулярної візуалізації (GS-363; Bio-Rad).
Аналіз фрагментації ДНК.
Фрагментація ДНК аналізувалась модифікацією методу Дюка та Селлінза (9), як докладно описано (10).
Визначення кераміду.
Концентрації кераміду вимірювали у свіжоізольованих тканинах серця у щурів 7 та 14 тижнів модифікацією аналізу діацилгліцеролкінази (11), як це докладно описано (10).