Ролі вестибулярної системи при ожирінні та порушенні метаболізму глюкози у мишей, що харчуються дієтою

Наоюкі Кавао

1 Кафедра фізіології та регенеративної медицини Медичного факультету Університету Кіндай, Осакасаяма, Японія

Йошимаса Такафудзі

Масайосі Ішіда

Кацумі Окумото

2 Науково-дослідний інститут біології, Університет Кіндай, Осакасаяма, Японія

Хіронобу Моріта

3 Кафедра фізіології, Вища медична школа університету Гіфу, Гіфу, Японія

Масафумі Муратані

4 Кафедра біології геному, медичний факультет, Університет Цукуби, Цукуба, Японія

Хіросі Каджі

Пов’язані дані

Усі відповідні дані знаходяться в газеті та в допоміжних файлах.

Анотація

Вестибулярний апарат контролює рівновагу, поставу, кров’яний тиск і погляд. Однак ролі вестибулярної системи в обміні енергії та глюкози залишаються невідомими. У цьому документі ми досліджували роль вестибулярної системи у ожирінні та порушенні метаболізму глюкози, використовуючи мишей з вестибулярними ураженнями (VL), які харчувались дієтою з високим вмістом сахарози/жиру (HSHFD). VL індукували хірургічним шляхом або миш’яком. VL суттєво пригнічує жировий відклад, посилений HSHFD у мишей. Непереносимість глюкози була покращена за допомогою VL у мишей, яких годували HSHFD. VL притупив рівні адипогенних факторів та прозапальних адипокінів, підвищених HSHFD, в епідидимальній білій жировій тканині мишей. Β-блокатор антагонізував непереносимість жиру та глюкози в організмі, посилений HSHFD у мишей. Результати аналізу послідовності РНК показали, що HSHFD викликав зміни у генах, таких як інсуліноподібний фактор росту-2 та гліальний фібрилярний кислий білок, у вестибулярних ядрах мишей через вестибулярну систему. На закінчення ми показали, що порушення регуляції роботи вестибулярної системи впливає на стан ожиріння та порушує метаболізм глюкози, індукований HSHFD у мишей. Вестибулярний апарат може сприяти регулюванню заданих точок в умовах надлишкової енергії.

Вступ

Лінійне та кутове прискорення голови відчувається клітинами вестибулярного епітелію, а потім передається у вестибулярні ядра через вестибулярні нейрони. Нейрони вестибулярних ядер є контрольним центром сприйняття рівноваги, а вестибулярна система пов’язана з іншими нейрональними трактами, такими як вестибуло-окуломоторний та вестибуло-спинномозковий тракти, які регулюють погляд очей за допомогою вестибуло-окулярних рефлексів і постави відповідно [ 1,2]. Більше того, нейрони вестибулярного ядра підключаються до вегетативної нервової системи і регулюють серцево-судинну систему як вестибуло-вегетативні рефлекси [2,3].

Що стосується взаємозв'язку між вестибулярною системою та скелетними органами, попередні дослідження виявили, що вестибулярні ураження (VL) зменшують мінеральну щільність кісткової тканини (BMD) через симпатичну нервову систему у гризунів [4,5]. Luxa та співавт. повідомили, що лабіринтектомія сприяла збільшенню ремоделювання міофібри в м’язі підошви мишей [6]. Нещодавно ми виявили, що гравітаційні зміни впливають на м'язи та кістки через вестибулярний апарат у мишей [7,8]. У сукупності ці висновки дозволяють припустити, що вестибулярна система регулює опорно-руховий апарат частково через симпатичну нервову систему. Дисфункції у вестибулярній системі клінічно викликають запаморочення, запаморочення та нестійкість [9]. Тривалий космічний політ погіршує роботу вестибулярної системи у космонавтів, які відчувають ортостатичну непереносимість і нестійкість [3]. Однак роль вестибулярної системи в метаболічному гомеостазі ще не з'ясована детально.

Надлишок енергії зберігається у білій жировій тканині (ВАТ) у вигляді ліпідів і спричинює ожиріння, фактор ризику розвитку діабету [10]. Адипоцити диференціюються від мезенхімальних стовбурових клітин, а активація адипогенної диференціації супроводжується підвищеним рівнем активованого проліфератором пероксисоми рецептора γ (PPARγ), aP2, довголанцюгової ацил-КоА-синтетази (ACSL) 1 та ліпопротеїнової ліпази (LPL). При ожирінні WAT вивільняє прозапальні адипокіни, такі як фактор некрозу пухлини (TNF) -α, інгібітор активатора плазміногену (PAI) -1 та хемоаттрактантний білок моноцитів (MCP) -1, які погіршують метаболізм глюкози внаслідок індукції низьких -гресивне системне запалення [10]. Адіпонектин і лептин, що виділяються з жирової тканини, надають плейотропну дію в метаболізмі глюкози [10]. Циркулюючий адипонектин та лептин, що виробляються з ВАТ, негативно та позитивно пов'язані з масою жиру відповідно [11,12]. Попередні висновки показали, що активована система гіпоталамусу лептин/меланокортин, зниження рівня адипонектину та гіперінсулінемія посилюють симпатичну нервову діяльність при ожирінні [13–15].

У цьому дослідженні ми вивчали вплив та механізм дії VL на ожиріння та порушення метаболізму глюкози за допомогою дієтичних мишей із високим вмістом сахарози та жиру (HSHFD) з VL, індукованих хірургічними втручаннями та токсичними хімічними речовинами, для з’ясування ролі вестибулярна система при ожирінні, спричиненому дієтою, та порушенні метаболізму глюкози.

Матеріали і методи

Заява про етику

Усі експерименти на тваринах проводились відповідно до рекомендацій Національного інституту охорони здоров’я та інституційних правил використання та догляду за лабораторними тваринами в Університеті Кіндай. Усі процедури були схвалені Експериментальним комітетом із захисту тварин Університету Кіндай (номер дозволу: KAME-27-029). Всі зусилля були зроблені, щоб мінімізувати страждання. Мишей евтаназували надлишком ізофлурану.