Вправа захищає від індукованої дієтою стійкості до інсуліну шляхом зниження регуляції білкової кінази

Партнерський коледж громадського здоров'я, Університет штату Огайо, Коламбус, Огайо, Сполучені Штати Америки

Інститут дослідження серця та легенів Девіса, Університет штату Огайо, Коламбус, Огайо, Сполучені Штати Америки

Афілійований відділ фізіології та клітинної біології, Університет штату Огайо, Коламбус, Огайо, Сполучені Штати Америки

Інститут досліджень серця та легенів Девіса, Університет штату Огайо, Коламбус, Огайо, Сполучені Штати Америки, Департамент молекулярної та клітинної біохімії, Університет штату Огайо, Коламбус, Огайо, Сполучені Штати Америки

Інститут досліджень серця та легенів Девіса, Університет штату Огайо, Коламбус, Огайо, Сполучені Штати Америки

Філіальний коледж громадського здоров'я, Університет штату Огайо, Коламбус, Огайо, Сполучені Штати Америки, Дослідницький інститут серця та легенів Девіса, Університет штату Огайо, Коламбус, Огайо, Сполучені Штати Америки

Сяоцюань Рао,
Цзісінь Чжун,
Сяохуа Сю,
Бріанна Джордан,
Сантош Маурія,
Захарі Браунштейн,
Це-Яо Ван,
Вей Хуан,
Судха Аггарвал,
Muthu Periasamy

Цифри

Анотація

Цитування: Rao X, Zhong J, Xu X, Jordan B, Maurya S, Braunstein Z та ін. (2013) Вправа захищає від індукованої дієтою стійкості до інсуліну шляхом зниження регуляції білка кінази Cβ у мишей. PLoS ONE 8 (12): e81364. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0081364

Редактор: Седрик Моро, INSERM/UMR 1048, Франція

Отримано: 18 червня 2013 р .; Прийнято: 11 жовтня 2013 р .; Опубліковано: 9 грудня 2013 року

Фінансування: Цю роботу підтримав ES018900 доктору Цінхуа Сун. Фінансист не брав участі у розробці досліджень, зборі та аналізі даних, прийнятті рішення про публікацію чи підготовці рукопису. Фінансист не брав участі у розробці досліджень, зборі та аналізі даних, прийнятті рішення про публікацію чи підготовці рукопису.

Конкуруючі інтереси: Доктор Цінхуа Сун є членом редакційної ради PLOS ONE. Це не змінює дотримання авторами всіх політик PLOS ONE щодо обміну даними та матеріалами.

Вступ

Цукровий діабет, особливо діабет 2 типу, є одним із найпоширеніших хронічних захворювань у всьому світі [1]. Цукровий діабет зростає у всьому світі як за кількістю, так і за значенням, завдяки збільшенню економічного розвитку та урбанізації. Як повідомлялося, у 2011 році на діабет страждає 366 мільйонів людей у цілому, і, як очікується, до 2030 року ця кількість зросте до 552 мільйонів як у розвинутих, так і в країнах, що розвиваються [2].

Численні дослідження показали, що дієта з високим вмістом жиру (HFD) та сидяча поведінка збільшують ризик ожиріння та резистентності до інсуліну, тоді як підвищена фізична активність зменшує цей ризик [13], [14], [15], [16]. Потенційний механізм, за допомогою якого фізичні вправи послаблюють індуковану резистентність до інсуліну, спричинену HFD, включає підвищення чутливості до інсуліну та транспорту глюкози до скорочувальних скелетних м’язів [17]. Однак основні молекулярні механізми до кінця не зрозумілі через складні процеси, пов'язані з фізичними вправами [17]. Враховуючи важливу регуляторну роль PKCβ в резистентності до інсуліну, ми постулювали, що він також може відігравати роль у покращенні інсулінорезистентності, спричиненому фізичними вправами. Таким чином ми використали нокаутованих мишей PKCβ та модель ожиріння, спричинену дієтою, для перевірки цієї гіпотези. Наскільки нам відомо, це перше дослідження, яке демонструє роль PKCβ в ослабленій фізичними вправами резистентності до інсуліну за допомогою мишей з дефіцитом PKCβ.

Методи

Тварини та дієта

Виробництво PKCβ -/- мишей на тлі C57BL/6J та генотипічне визначення проводили, як описано раніше [18]. У віці чотирьох тижнів мишей PKCβ -/- та дикого типу (WT) C57BL/6J годували дієтою з високим вмістом жиру (HFD), що містить 42% калорій з жиру (TD88137, Harlan, Madison, WI). У віці 12 тижнів мишей як WT, так і PKCβ -/- випадковим чином розподіляли в сидячу (SED) або фізичну групу (EX) групу протягом 8 тижнів (рис. S1). Всім мишам дозволяли їсти та пити за бажанням протягом усього періоду дослідження. Мишей розміщували на 12-12-годинному циклі світло-темно у віварії з контролем температури та вологості. Національних інститутів охорони здоров’я щодо догляду та використання лабораторних тварин суворо дотримувались, і всі експерименти були схвалені Комітетом з догляду та використання тварин при Університеті штату Огайо.

Фізичне втручання

Фізичне втручання проводили, як було описано раніше [19]. Коротко кажучи, мишей у групі вправ тренували на моторизованій біговій доріжці (Columbus Instruments, Columbus, OH) зі швидкістю 15 м/хв, 40 хв/день та 5 днів/тиждень протягом 8 тижнів. Мишей групи SED садили на ту саму бігову доріжку, не бігаючи протягом 40 хв/день та 5 днів/тиждень протягом 8 тижнів.

Вага тіла, маса тканин, споживання їжі та споживання води

Вага тіла, споживання їжі та споживання води реєстрували щотижня під час вправи. Через 24 години після закінчення вправи всі миші голодували протягом ночі та евтаназували передозуванням інгаляції СО2. Були відібрані зразки крові та негайно відібрано плазму та зберігано її при -80 ° C. Серце, печінку, литкові м’язи (шлунково-кишковий та підошвовий), м’язи стегна (чотириголовий м’яз стегна та аддукторний магнус), епідидимальний жир, паховий жир, а також коричневу жирову тканину з міжлопаткового депо ретельно вирізали. Всі зразки тканин зважували, а потім негайно заморожували в рідкому азоті.