Не впливає метформіну на вроджену гіперреактивність дихальних шляхів та посилення реакції на озон

Стефані А. Шор

Програма молекулярних та інтегративних фізіологічних наук, Департамент охорони навколишнього середовища, Гарвардська школа охорони здоров'я, Бостон, штат Массачусетс

Ерін С. Вільямс

Мін Чжу

Анотація

ожиріння є фактором ризику розвитку астми. Багаторазові дослідження поперечного перерізу серед великих груп дорослих та дітей з різним етнічним походженням вказують на те, що поширеність астми вища серед осіб із ожирінням та надмірною вагою. Крім того, кілька великих проспективних досліджень показують, що ожиріння спричиняє астму (див. Останні огляди в посиланнях 16, 61 та 63). Пацієнти з астмою з ожирінням, які втрачають вагу, відчувають менше симптомів астми, збільшують швидкість потоку повітря, зменшують пікову варіабельність потоку та покращують контроль астми (21, 43, 68). Ожиріння також впливає на контроль астми та ефективність деяких препаратів від астми (13, 36, 51, 55).

Бігуанід метформін - це пероральний інсуліносенсибілізуючий засіб, який зазвичай використовується при лікуванні діабету 2 типу. Лікування метформіном також покращує діабетичний фенотип ожиріних мишей, зменшуючи рівень глюкози натще і послаблюючи експресію глюконеогенних ферментів у печінці (7, 17, 18, 23, 39, 70). У людей, що отримують метформін, також послаблюються аспекти системного запалення, пов’язаного з ожирінням (4, 10–12, 20). Метою цього дослідження було визначити, чи сприяє гіперглікемія легеневому фенотипу мишей із ожирінням. Відповідно, ми лікували худих мишей дикого типу та ожиріння db/db перорально або водою, або метформіном щодня протягом 2 тижнів. Було використано дві когорти мишей, оброблених метформіном та водою. В одній когорті реакцію дихальних шляхів оцінювали через 24 години після останньої обробки, щоб визначити, чи може метформін послабити вроджений AHR мишей db/db. В іншій когорті, 24 після останньої обробки метформіном або водою, мишей піддавали гострому впливу О3 [2 частини на мільйон (проміле) протягом 3 год] і досліджували подальшу запальну реакцію.

МАТЕРІАЛИ І МЕТОДИ

Тварини.

Це дослідження було схвалено Постійним комітетом з тварин Гарвардського медичного округу. Повних самок мишей db/db та ob/ob було придбано в лабораторії Джексона (Бар-Харбор, штат Мен). Оскільки ці миші знаходились на тлі C57BL/6J, мишами C57BL/6J з диким типом та віком відповідали як контролі. Обидва типи мишей є гіперфагічними, гіпометаболічними, гіперінсулінемічними, гіперглікемічними та масово ожиріними (37). Щоб підтвердити ефективність лікування метформіном щодо сироваткової глюкози, ми використовували як мишей ob/ob, так і db/db. Для всіх інших експериментів ми використовували лише db/db мишей.

Протокол.

Повним і худорлявим мишам вводили або воду, або метформін (300 мкг/г), щодня проводячи зонд протягом 2 тижнів. Інші повідомляють про зменшення рівня глюкози в крові натще у мишей db/db з подібним протоколом лікування (17, 18). Було використано три когорти. В одній когорті після останньої обробки мишей ob/ob та db/db голодували протягом ночі для вимірювання рівня глюкози в крові натще, використовуючи глюкометр Prestige Smart System IQ (Home Diagnostics, Форт-Лодердейл, Флорида) (4 метформін- та 4 миші, оброблені водою). У другій когорті, через 24 години після останньої обробки, мишей знеболювали для вимірювання реакції дихальних шляхів, після чого брали сироватку для оцінки системного запалення (n = 6–8 мишей на групу). Зверніть увагу, що нам не вдалося провести катетеризацію вени для доставки метахоліну в однієї миші, але ми все-таки зібрали зразок крові шляхом серцевої пункції у цієї миші. В останній когорті мишей піддавали дії О3 (2 ppm протягом 3 год) через 24 години після останньої обробки соновим втручанням. Через чотири години після впливу мишей евтаназували та провели бронхоальвеолярний лаваж (BAL) (n = 5–6 мишей/група).

Експозиція O3.

Пробуджених мишей без обмежень поміщали в окремі клітини з дротяної сітки всередину камери експонування з нержавіючої сталі та оргскла і піддавали впливу O3 (2 ppm протягом 3 годин), як описано раніше (29, 66). Протокол експозиції O3 був обраний для порівняння з даними інших дослідників, які вивчали гостре запалення, викликане O3, у мишей (5, 6, 25, 27, 49, 56, 72), включаючи мишей db/db (41). Ця концентрація вища, ніж типова концентрація, яка використовується для впливу на людину. Однак інгаляційна доза O3 є продуктом не лише концентрації озону та часу впливу, але й хвилинної вентиляції (75). Вплив на людину, як правило, проводиться із суб’єктами, які займаються фізичними вправами, щоб збільшити хвилину вентиляції. На відміну від цього, миші зазнають глибокого зниження метаболізму під впливом O3, а при 2 ppm O3 їх хвилинна вентиляція зменшується до значень лише на третину від вимірюваних до впливу (64). Отже, хоча концентрації, що використовуються для досліджень на людях та мишах, можуть суттєво відрізнятися, фактична доза вдиху озону, швидше за все, набагато порівнянніша.