Порівняння щурів Гото-Какідзакі та щурів, що страждають ожирінням з високим вмістом жиру. Чи є вони надійними моделями для

Вільсон Міцуо Татагіба Кувабара

1 Відділ фізіології та біофізики Інституту біомедичних наук Університету Сан-Паулу, Сан-Паулу, Бразилія

щурів

Ана Кароліна Панвелоскі-Коста

1 Відділ фізіології та біофізики Інституту біомедичних наук Університету Сан-Паулу, Сан-Паулу, Бразилія

Керолайн Наомі Фукусава Йокота

1 Відділ фізіології та біофізики Інституту біомедичних наук Університету Сан-Паулу, Сан-Паулу, Бразилія

Джойс Наяра Берталья Перейра

1 Відділ фізіології та біофізики Інституту біомедичних наук Університету Сан-Паулу, Сан-Паулу, Бразилія

2 Університет Крузейро-ду-Сул, Сан-Паулу, Бразилія

Хорхе Манчіні Фільо

3 Факультет фармацевтичних наук, Університет Сан-Паулу, Сан-Паулу, Бразилія

Розангела Паван Торрес

3 Факультет фармацевтичних наук, Університет Сан-Паулу, Сан-Паулу, Бразилія

Сандро Массао Хірабара

2 Університет Крузейро-ду-Сул, Сан-Паулу, Бразилія

Руй Курі

1 Відділ фізіології та біофізики Інституту біомедичних наук Університету Сан-Паулу, Сан-Паулу, Бразилія

2 Університет Крузейро-ду-Сул, Сан-Паулу, Бразилія

Тетяна Кароліна Альба-Лурейро

1 Відділ фізіології та біофізики Інституту біомедичних наук Університету Сан-Паулу, Сан-Паулу, Бразилія

Пов’язані дані

Усі відповідні дані знаходяться в газеті та в допоміжних файлах.

Анотація

Вступ

До 2030 року цукровий діабет (СД) буде 7-ю провідною причиною смерті у всьому світі, відстаючи лише від ішемічних хвороб серця, церебральних захворювань, ВІЛ/СНІДу, хронічної обструктивної хвороби легенів (ХОЗЛ), інфекцій нижніх дихальних шляхів та трахеї, бронхів та рак легенів [1]. Захворюваність на СД зростала у великій кількості, і в 2014 році, як стверджувала Всесвітня організація охорони здоров’я (ВООЗ), досягла ознак у 422 мільйони осіб [2]. Це збільшення головним чином через нездорові дієтичні звички, такі як збільшення споживання цукру, жирів, оброблених продуктів та підсолоджених напоїв, пов’язані з низьким споживанням фруктів та овочів, а також малорухливим способом життя. ЦД пов’язаний з ускладненнями, які впливають на якість життя пацієнта, наприклад, більше 50% хворих на цукровий діабет мають інші фізіологічні розлади, такі як серцево-судинні захворювання (інфаркти та інсульти) [3], більша сприйнятливість до інфекцій [4], нирки недостатність [5] та ретинопатія [6].

ЦД - це синдром, що характеризується порушеннями вуглеводного, ліпідного та білкового обміну, і виникає як внаслідок дефіциту/відсутності секреції інсуліну, так і стійкості до дії цього гормону. СД 2 типу (T2DM) є найпоширенішим типом СД і характеризується резистентністю до інсуліну в скелетних м’язах, жировій тканині та печінці. Дефектна секреторна функція β-клітин, гіперглікемія та гіперінсулінемія натще і підвищена продукція глюкози в печінці також є ознаками T2DM [7]. Розвиток T2DM зумовлений поєднанням трьох різних факторів: генетичного, екологічного та поведінкового [8]. У цьому дослідженні ми прагнемо порівняти два компоненти, які впливають на розвиток T2DM: генетичні та екологічні фактори (дієта).

Щур Goto Kakizaki (GK), не ожиріння та спонтанна (генетична) експериментальна модель T2DM, широко застосовується для дослідження розвитку T2DM та його ускладнень [9–14]. Ці тварини були отримані шляхом повторного селективного розведення щурів, непереносимих глюкозою Wistar [15]. Самці та самки щурів так само впливають на стан діабету, і відмінності спостерігаються ще до народження. В матці плід ГК демонструє знижену β-клітинну масу підшлункової залози; однак відразу після народження щури мають нормальний рівень глюкози в крові. Коли щурам ГК виповнилося 28 днів, спостерігаються базальна гіперглікемія, порушення секреції інсуліну β-клітинами підшлункової залози та підвищена продукція глюкози в печінці [16–18]. Лише після 56 днів життя у щурів GK розвивається периферична резистентність до інсуліну [19]. Враховуючи, що генетичний фактор сприяє етіології та прогресуванню T2DM, були розроблені різні дослідження для виявлення сприйнятливих генів у моделі ГК. Нещодавно у щурів GK спостерігали гени, що беруть участь у багатьох шляхах, які можуть бути пов'язані з фенотипом T2DM. [20–22].

Дієта з високим вмістом жиру (HFD) зазвичай використовується як експериментальна стратегія розвитку ожиріння та T2DM у гризунів, що імітує вплив навколишнього середовища на метаболізм цих тварин. Вперше годування HFD було описано у мишей C57BL/6 Surwit та співавт. [23], показуючи, що HFD, що містить 58% енергії, отриманої з жиру, призводить до ожиріння, початкової гіперінсулінемії, порушення гомеостазу глюкози внаслідок резистентності до інсуліну та пізнього недостатнього вироблення інсуліну через до β недостатності клітин підшлункової залози [24]. Ці дієти збагачені насиченими жирами та сприяють набору ваги за рахунок розширення білої жирової тканини (WAT), зміни гомеостазу ліпідів, диференціації адипоцитів та виживання. Як наслідок цих змін, розширення ВАТ сприяє запальному стану та інфільтрації лейкоцитів [25–27]. Хронічний вплив HFD спричиняє ураження печінки [28], порушення гомеостазу глюкози, компенсаторну гіперінсулінемію для підтримання нормальної глікемії (на початковій стадії), пізню недостатність β-клітин підшлункової залози виробляти інсулін через виснаження клітин та гіперглікемію, що є основними характеристиками T2DM [29–31].

Враховуючи, що поширеність T2DM зростає у всьому світі і що цей синдром є результатом взаємодії різних факторів, важливо розуміти змінені механізми T2DM та пропонувати альтернативні варіанти мінімізації наслідків та прогресування цього захворювання. У цьому дослідженні ми досліджуємо молекулярні механізми резистентності до інсуліну, індуковані двома різними моделями: щури GK (генетичні) та HFD, що індукують ожиріння (навколишнє середовище - дієта). Ми очікуємо, що висновок цієї роботи допоможе іншим дослідникам вибрати відповідну експериментальну модель для вивчення причин та наслідків T2DM.

Матеріал і методи

1. Тварини

Пацюки Гото Какідзакі та Вістар були отримані від Charles River Laboratories International, Inc. (Вілмінгтон, Массачусетс, США) та утримувались у нашому приміщенні для тварин у відділі фізіології та біофізики Інституту біомедичних наук Університету Сан-Паулу. Щурів підтримували при 23 ± 2 ° C у циклі 12 годин світла та 12 годин темряви, маючи вільний доступ до їжі та води. Самців щурів годували стандартним чау-гризом (Nuvilab ®, Curitiba, PR, Бразилія) до 8-тижневого віку. Потім тварин випадковим чином розподіляли на три групи: контрольну та групи ГК годували контрольною дієтою, а групу Wistar годували HFD (60%) (табл. 1). Тварини отримували певні дієти протягом восьми тижнів [32, 33]. Дієти отримували від компанії Rhoster Company (Araçoiaba da Serra, SP, Бразилія), а їх склад був встановлений на основі Research Diets, Inc (Нью-Брансвік, Нью-Джерсі, США): D12450B (контроль) та D12492 (HFD). Етичний комітет тварин Інституту біомедичних наук Університету Сан-Паулу (№ 109/2013) затвердив усі експериментальні процедури цього дослідження. Збільшення маси тіла оцінювали щотижня, а споживання їжі вимірювали три рази на тиждень.

Таблиця 1

Інгредієнти Контрольна дієта (10% Ккал жиру) Гіперліпідна дієта (60% Ккал жиру)
Казеїн (80 меш)200 г (800 Ккал)200 г (800 Ккал)
L-цистеїн3 г (12 ккал)3 г (12 ккал)
Кукурудзяний крохмаль315 г (1260 ккал)0 г (0 ккал)
Мальтодекстрин 1035 г (140 Ккал)125 г (500 Ккал)
Сахароза350 г (1400 Ккал)68,8 г (275,2 Ккал)
Целюлоза (BW200)50 г (0 ккал)50 г (0 ккал)
Соєва олія25 г (225 Ккал)25 г (225 Ккал)
Сало20 г (180 Ккал)245 г (2205 ккал)
Мінеральна суміш> S1002610 г (0 ккал)10 г (0 ккал)
Фосфат діКальцію13 г (0 ккал)13 г (0 ккал)
Карбонат кальцію5,5 г (0 ккал)5,5 г (0 ккал)
Цитрат калію16,5 г (0 ккал)16,5 г (0 ккал)
Вітамінна суміш V1000110 г (40 ккал)10 г (40 ккал)
Холін бітартрат2 г (0 ккал)2 г (0 ккал)
Разом1055 г (4057 ккал)773,8 г (4057 ккал)