Вібраційна терапія всього тіла - нове потенційне лікування цукрового діабету 2 типу
Хоню Інь
Кафедра усної біології, Університет штату Джорджія, будинок: CL 2140, 1120 15th Street, Augusta, GA 30912 USA
Лікарня пластичної хірургії, Китайська академія медичних наук та Медичний коледж Пекінського союзу, Пекін, Китай
Генрік О. Бердель
Кафедра усної біології, Університет штату Джорджія, будинок: CL 2140, 1120 15th Street, Augusta, GA 30912 USA
Здоров’я Пальметто/Медичний факультет Університету Південної Кароліни, Колумбія, США
Девід Мур
Кафедра усної біології, Університет штату Джорджія, будинок: CL 2140, 1120 15th Street, Augusta, GA 30912 USA
Франклін Девіс
Кафедра усної біології, Університет штату Джорджія, будинок: CL 2140, 1120 15th Street, Augusta, GA 30912 USA
Джун Лю
Кафедра усної біології, Університет штату Джорджія, будинок: CL 2140, 1120 15th Street, Augusta, GA 30912 USA
Махмуд Мозаффарі
Кафедра усної біології, Університет штату Джорджія, будинок: CL 2140, 1120 15th Street, Augusta, GA 30912 USA
Джек С. Ю.
Кафедра усної біології, Університет штату Джорджія, будинок: CL 2140, 1120 15th Street, Augusta, GA 30912 USA
Бабак Бабан
Кафедра усної біології, Університет штату Джорджія, будинок: CL 2140, 1120 15th Street, Augusta, GA 30912 USA
Анотація
Передумови
Непередбаченим, але неминучим наслідком зменшення фізичної праці та підвищення продуктивності праці протягом століть після промислової революції є поступове роз'єднання між споживанням калорій та витратами енергії, причому перші перевищують інші. Тенденція надмірного споживання калорій та зменшення різноманітності продуктів харчування пришвидшилась у другій половині ХХ століття. Це явище в поєднанні з поступово посилюючим способом життя було передбачено у 1980-х роках, щоб створити ідеальну бурю вибухового підйому так званих хронічних захворювань, пов’язаних зі способом життя, таких як гіпертонія, діабет, атеросклеротичні серцево-судинні захворювання та ожиріння (Eaton et al. 1988) . Згідно з даними Центру з контролю та профілактики захворювань, діабет вже є п'ятою за величиною причиною смертності в США, з 1987 року рівень смертності зріс на 45%. З 1980 по 2010 р. Поширеність діабету зросла на 300%. (Роджер та ін., 2011). Крім того, згідно з Національним звітом про статистику діабету (2014 р.), Приблизно 29,1 млн. Американців страждають на цукровий діабет, 8,1 млн. З яких не діагностуються; переважна більшість цих осіб страждають на цукровий діабет 2 типу (T2DM).
T2DM характеризується надмірним виділенням глюкози в печінці, центральним ожирінням, порушенням секреції інсуліну підшлункової залози та зниженням чутливості до інсуліну клітинами-мішенями, що призводить до інсулінорезистентності при хронічній та стійкій гіперглікемії. Периферична інсулінорезистентність виникає через порушення індукованої інсуліном передачі сигналу, яка зазвичай спричиняє мембранну транслокацію транспортерів глюкози, таких як GLUT4, із цитозолю (Hughes et al., 1993). GLUT4 є специфічним для клітин скелетних м’язів та адипоцитів, полегшуючи рух глюкози, що стимулюється інсуліном, до клітини.
Чи є вплив WBV на масу тіла?
Чи може WBV знижувати HbA1c у діабетичних мишей?
Який вплив WBV на показники функції нирок (головна мета T2DM)?
Чи може WBV поліпшити циркуляційний запальний профіль і зменшити пошкодження клітин?
Методи
Тварини
Вісім тижнів самців мишей db/m та db/db були отримані з лабораторій Джексона (Бостон, штат Массачусетс, США) і розміщені в лабораторних лабораторіях для тварин в Університеті охорони здоров'я штату Джорджія. Використання тварин для цих досліджень відповідало етичним стандартам і було схвалено Інституційним комітетом з догляду та використання тварин.
Вібраційне проектування та виготовлення
Щоб забезпечити синхронну вертикальну вібрацію всього тіла (WBV) із контрольованою амплітудою та частотою, ми використали комерційно доступну стандартну машину WBV, що пропонує 12 швидкостей (Vibratone AB-760, Hacienda Heights, Каліфорнія 91745, США). Ми обрали швидкість 1 (частота: 30 Гц; амплітуда: 3 мм) протягом 20 хв/день протягом 5 днів на тиждень протягом 6 тижнів. Амплітуда - це максимальна відстань переміщення поверхні платформи, на якій були розміщені миші. Частота 30 Гц і магнітуда 0,5–1,5 × гравітації (4,9–14,7 м/с 2) були перевірені акселерометром. На рисунку 1 показано зображення спеціально розробленої вібраційної платформи, використаної в цьому дослідженні.
Зображення вібраційної платформи, здатної видавати встановлені високочастотні вібрації з низькою амплітудою ("Методи")
Вплив WBV на мишей з діабетом та без діабету
Для тестування ефекту WBV використовували чотири групи мишей-самців (тобто мишей db/db, модель для T2DM та їх недиабетні контролі db/m без ожиріння) у віці 2 місяців (n = 6 тварин/група): невібровані дб/дб; вібрований дб/дб; невібрований дб/м; вібрував дб/м. Через 6 тижнів тварин індивідуально поміщали в метаболічні клітини для контролю споживання води, виведення сечі та подальшого вимірювання осмоляльності сечі. Рівні HbA1c вимірювали з крові, відібраної під час жертвоприношення (A1CNow, Bayer HealthCare, LLC, Tarrytown, NY, USA).
Вплив WBV на вагу мишей з діабетом та без діабету
Щоб визначити вплив WBV на масу тіла, експериментальних тварин зважували до та після початку WBV з інтервалом в один тиждень загалом 7 разів.
Оцінка запалення та загибелі клітин
Для оцінки цікавих параметрів проводили прискорене флуоресценцією сортування клітин (FACS) цільної крові, використовуючи проточний цитометр FACSCalibur (BD BioSciences, Сан-Дієго, Каліфорнія, США), як описано раніше (Baban et al. 2013a, b, в). Коротше кажучи, клітини двічі промивали холодним забуференним фосфатом фізіологічним розчином, а потім ресуспендували в зв'язуючому буфері і обережно перемішували на вортексі перед інкубацією з антитілами IL-17, Foxp3 або гаммаH2AX. Клітини аналізували за допомогою проточної цитометрії протягом 1 год після додавання зв'язуючого буфера.