A C - vitamin gátolja a zsigeri adipocita hipertrófiáját és csökkenti a vér glükózszintjét

zsigeri

Levelezés: † Michung Yoon. Orvos-tudományi Tanszék, Mokwon Egyetem, Daejeon 35349, Korea.
Tel .: + 82-42-829-7581, Fax: + 82-42-829-7590, e-mail: [email protected]

* Végzős hallgató, ** Egyetemi hallgató, *** professzor.
§ Ezek a szerzők egyformán járultak hozzá: Younghyun Park, Joonseong Jang.

Kulcsszavak: Aszkorbinsav, hiperglikémia, lipogenezis, hasnyálmirigy, zsigeri elhízás

A zsigeri elhízás szorosan összefügg a metabolikus szindrómával, amely magában foglalja a diszlipidémiát, a magas vérnyomást, a csökkent glükóz toleranciát és a máj steatosisát (Grundy, 2015). Különösen a zsigeri adipocita hipertrófia az anyagcsere-betegségek és a zsírszövet-diszfunkció figyelemre méltó meghatározója (Haller et al., 1979; Laforest et al., 2015). A hipertrófiás adipociták számos adipokint (pl. Tumor nekrózis faktor α, leptin és rezisztin) és szabad zsírsavakat termelnek és választanak ki, amelyek szerepet játszottak a 2-es típusú cukorbetegség (T2D) és az inzulinrezisztencia kialakulásában (Okuno et al., 1998; Jeong és Yoon, 2009; Koleva és mtsai, 2013).

A C-vitamin, más néven aszkorbinsav és L-aszkorbinsav fordítottan összefügg az elhízással. Az elhízott egyéneknél a plazma C-vitamin-koncentrációja szignifikánsan alacsonyabb, mint a sovány embereknél (Johnston és mtsai., 2007; da Silva és mtsai., 2012), és a plazma alacsonyabb C-vitamin-szintje testtömeg-gyarapodást és magas derékméretet indukál (Canoy et al., 2005; Johnston, 2005; Johnston és mtsai, 2006; da Silva és mtsai, 2012). Ezzel szemben a C-vitamin bevitele elősegíti a fogyást és gátolja a túlsúlyos és elhízott férfiak és nők központi zsírosodását (Naylor et al., 1985; da Silva et al., 2012; Garcia-Diaz et al., 2014). Hasonlóképpen, a C-vitamin-kiegészítés megvédi az elhízást és az adipozitást az elhízás állatmodelljeiben, például a cafeteria diétával táplált vagy ovariectomizált patkányokban (Campion et al., 2006; Kim et al., 2018). A C-vitamin szintén csökkenti az inzulinglikációt anélkül, hogy befolyásolná az ob/ob egerek testtömegét, és megakadályozza a máj steatosisát kolinhiányos, táplálékkal táplált patkányokban (Abdel-Wahab és mtsai, 2002; Oliveria és mtsai, 2003).

A magas zsírtartalmú étrend (HFD) táplálása C57BL/6J egerekben elhízást és metabolikus szindrómát vált ki (Winzell és Ahren, 2004; Fraulob et al., 2010). Ezek az állatok ismertek bizonyítottan csökkent glükóz toleranciájukról, inzulinrezisztenciájukról és elégtelen kompenzációs szigeti válaszkészségükről (Ahren és Pacini, 2002). Ennek megfelelően ezt a HFD által kiváltott elhízott C57BL/6J egérmodellt használják a csökkent glükóz tolerancia és T2D patofiziológiájának tanulmányozásában, valamint új kezelések kidolgozásában (Winzell et al., 2003; Winzell és Ahren, 2004). Feltételeztük, hogy a C-vitamin gátolhatja a zsigeri adipocita hipertrófiáját és a glükóz intoleranciát a HFD által kiváltott elhízott C57BL/6J egerekben. Ennek a lehetőségnek a vizsgálatához megmértük a C-vitamin hatásait a HFD-vel táplált C57BL/6J egerekben a lipogenezisben részt vevő gének viscerális zsír expressziójára, és ennek eredményeként a zsigeri adipocita hipertrófiájára és a vércukorszintre.

Állatkezelések

Vérelemzés

A vércukorszintet az Accu-Chek Performa System (Roche, Basel, Svájc) alkalmazásával mértük. Orális glükóz (2 g/testtömeg kg) tolerancia tesztet végeztünk, meghatározva a vércukorszintet a megadott időintervallumokban.

Szövettani elemzés

A mesenterialis zsírszöveteket 10% foszfáttal pufferolt formalinban rögzítettük 1 napig, majd paraffin metszetekhez dolgoztuk fel. Az adipocita méretének mérésére a zsírszövet metszeteket (5 μm) hematoxilinnal és eozinnal (H&E) festettük. A hasnyálmirigy-szigetek morfológiájának elemzéséhez a hasnyálmirigy metszeteket H&E-vel festették. A festett készítményeket képelemző rendszerrel vizsgáltuk (Media cybernetics, Bethesda, MD, USA).

Kvantitatív valós idejű polimeráz láncreakció (PCR)

A mesenterialis zsírszövetekből származó teljes sejtes RNS-t Trizol reagens (Gibco-BRL, Grand Island, NY, USA) felhasználásával állítottuk elő a gyártó utasításai szerint. Az összes sejtes RNS-t (2 μg) reverz transzkripcióval írtuk le Moloney egér leukémia vírus reverz transzkriptáz segítségével antiszensz cDNS templát előállítására. Az érdekes géneket a reverz átírással ellátott cDNS-ből amplifikáltuk az Accu Power® GreenStar ™ qPCR PreMix (Bioneer, Deajeon, Korea) alkalmazásával egy Excycler ™ 96 valós idejű kvantitatív termikus blokkoló gépen (Bioneer). A génexpressziós elemzésekhez használt PCR-primereket az 1. kiegészítő táblázat mutatja be. A PCR-t a következő körülmények között hajtottuk végre: denaturálás 95 ° C-on 5 percig, majd 45 ciklus 95 ° C-on 10 másodpercig, 60 ° C-ig 40 másodpercig és 72 ° C-on 10 másodpercig. A transzkriptumkoncentrációkat kópia/μL-ben, standard görbe alkalmazásával számítottuk, a relatív expressziós szinteket pedig a célgén cDNS és a β-aktin cDNS arányaként számoltuk.

A valós idejű kvantitatív PCR-vizsgálatokhoz használt primerek szekvenciája

Gének Génbank Primer szekvenciák
FAS NM_007988.3 Előre: 5’- GCCCTCCCGTACACTCACTC -3 ’
Hátlap: 5’- CTTGGGTGCTGACTACAACC -3 ’
PPARy NM_001308354.1 Előre: 5’- ATTCTGGCCCACCAACTTCGG -3 ’
Hátlap: 5’- TGGAAGCCTGATGCTTTATCCCCA -3 ’
SCD1 NM_009127.4 Előre: 5’- CGGAAATGAACGAGAGAAGG -3 ’
Hátlap: 5’- CCGAAGAGGCAGGTGTAGAG -3 ’
SREBP-1c NM_001313979.1 Előre: 5’- CTTCTGGAGACATCGCAAAC -3 ’
Hátlap: 5’- GGTAGACAACAGCCGCATC -3 ’
β-aktin NM_007393.5 Előre: 5’- TGGAATCCTGTGGCATCCATGAAA -3 ’
Hátlap: 5’- TAAAACGCAGCTCAGTAACAGTCCG -3 ’


Statisztikai analízis

Valamennyi értéket átlag ± standard deviációval (SD) fejezzük ki. A csoportokat varianciaanalízissel hasonlítottuk össze, amelyet Tukey többszörös összehasonlító tesztje követett; P

A testtömeg és a mesenterialis zsírszövet tömegének szabályozása C-vitaminnal

Annak eldöntésére, hogy a C-vitamin szabályozza-e a zsigeri elhízást táplálkozási szempontból elhízott egerekben, megmértük a testtömeget és a zsigeri mesenterialis zsírszövet tömegét a C57BL/6J egerekben, amelyek 15 hétig tápláltak LFD-t, HFD-t vagy HFD-VC-t. 15 hetes kezelés után a HFD egerek 40% -kal nagyobb testtömeget mutattak, mint az LFD egerek (1A. Ábra). Ezzel szemben a HFD-VC egerek testtömege 13% -kal alacsonyabb volt, mint a HFD egereké. A mesenterialis zsírszövet tömegét jelentősen csökkentette a C-vitamin pótlása HFD egerekben. Amint az 1B. Ábrán látható, a mesenterialis zsírpárnák tömege a HFD-VC egerekben 46% -kal csökkent a HFD egerek tömegéhez képest.

1. ábra.

Testtömeg és a mesenterialis zsírszövet tömege. A felnőtt hím C57BL/6J egereket 15 hétig alacsony zsírtartalmú étrenddel (LFD), magas zsírtartalmú étrenddel (HFD) vagy C-vitaminnal (HFD-VC) kiegészített HFD-vel táplálták. (A) A testsúly módosítása a C-vitaminnal. (B) A mesenterialis zsírtömeg szabályozása a C-vitaminnal. Minden értéket átlag ± SD-ként fejezünk ki (n = 8 csoportonként). # P P

A zsigeri adipocita méretének módosítása C-vitaminnal

2. ábra.

A mesenterialis zsírszövetek szövettana. A felnőtt hím C57BL/6J egereket 15 hétig alacsony zsírtartalmú étrenddel (LFD), magas zsírtartalmú étrenddel (HFD) vagy C-vitaminnal (HFD-VC) kiegészített HFD-vel táplálták. (A) A zsigeri zsírszövet szövettani elemzése. Reprezentatív H & E-vel festett zsigeri zsírszövet-szakaszok (eredeti nagyítás × 100). (B) A zsigeri adipocita méretének elemzése. Meghatároztuk az adipociták méretét egy fix területen (1.000.000 μm 2). Valamennyi értéket átlag ± SD-ként fejezzük ki (n = 8 csoportonként). # P P

A lipogenezissel kapcsolatos génexpresszió modulálása C-vitaminnal

Annak eldöntésére, hogy a C-vitamin-kezelés által kiváltott mesenterialis zsírtömeg és adipocita-méret csökkenése a lipogenezis gátlásából ered-e, megvizsgáltuk a C-vitamin hatását a lipogén enzimek és szabályozóik, köztük a zsírsav-szintáz (FAS), a sztearoil- CoA deszaturáz 1 (SCD1), a szterint szabályozó elemkötő 1c fehérje (SREBP-1c) és a peroxiszóma proliferátorral aktivált γ receptor (PPARγ). Az SCD1 és SREBP-1c mRNS szintje szignifikánsan, 36% -kal, illetve 15% -kal csökkent HFD-VC egerekben, összehasonlítva a HFD egerekével (3. ábra).

3. ábra.

A lipogenezisben részt vevő gének zsigeri zsír expressziója. A felnőtt hím C57BL/6J egereket 15 hétig alacsony zsírtartalmú étrenddel (LFD), magas zsírtartalmú étrenddel (HFD) vagy C-vitaminnal kiegészített HFD-vel (HFDVC) táplálták. Valamennyi értéket átlag ± SD-ként fejezzük ki (n = 8 csoportonként). * P

A vércukorszint szabályozása C-vitamin segítségével

A C-vitamin glükóz-anyagcserére gyakorolt ​​hatásainak meghatározásához az éhomi vércukor-koncentrációt mértük LFD, HFD és HFD-VC egércsoportokban. A HFD egerek vércukorszintje 59% -kal magasabb, mint az LFD egerekénél (4A. Ábra), és a C-vitamin kezelés csökkentette ezeket a magasabb koncentrációkat 36% -kal. Hasonlóképpen, a HFD-VC egereknél szignifikánsan javult a glükóz tolerancia a HFD-vel táplált elhízott egerekhez képest. A C-vitaminnal kezelt egerek 30 perccel az orális glükóz beadása után jelentősen csökkentették a vércukorszintet a kezeletlen HFD egerekhez képest (4B. Ábra).

4. ábra.

Vércukorszint és orális glükóz tolerancia teszt. A felnőtt hím C57BL/6J egereket 15 hétig alacsony zsírtartalmú étrenddel (LFD), magas zsírtartalmú étrenddel (HFD) vagy C-vitaminnal (HFD-VC) kiegészített HFD-vel táplálták. (A) éhomi glükóz és (B) orális glükóz tolerancia teszt. Valamennyi értéket átlag ± SD-ként fejezzük ki (n = 8 csoportonként). # P P

A hasnyálmirigy-szigetek hipertrófiájának szabályozása C-vitaminnal

Mivel a C-vitamin kezelése javította a glükóz toleranciát, a H & E-vel festett hasnyálmirigy szöveti szakaszainak értékelésével értékeltük a C-vitamin hasnyálmirigy-szigetek morfológiájára gyakorolt ​​hatásait. Amint az 5. ábrán látható, a HFD egerekben a hasnyálmirigy-szigetek szignifikánsan nagyobbak voltak, mint az LFD egerekben. A HFD egerek C-vitamin-kiegészítése azonban gátolta a szigetek hipertrófiáját, csökkentve a szigetek méretét az LFD egereknél tapasztalt szintre.

5. ábra.

A hasnyálmirigy-szigetek szövettana. A felnőtt hím C57BL/6J egereket 15 hétig alacsony zsírtartalmú étrenddel (LFD), magas zsírtartalmú étrenddel (HFD) vagy C-vitaminnal (HFD-VC) kiegészített HFD-vel táplálták. Reprezentatív H & E-vel festett hasnyálmirigy szöveti szakaszok (eredeti nagyítás × 40).

Az élelmiszerekben található és étrend-kiegészítőként használt vízoldható C-vitamin antioxidáns és szövetjavító funkcióval rendelkezik, és kofaktorként működik a neurotranszmitterek, a kollagén és a karnitin enzimatikus szintézisében. A magas C-vitamin-bevitel negatív korrelációt mutat az emberek és állatok elhízásával, valamint a skorbut, a rákos megbetegedések és a szív- és érrendszeri betegségek kialakulásával (Campion et al., 2006; Johnston et al., 2007; Garcia-Diaz et al., 2014). Mivel korábbi tanulmányunk kimutatta, hogy a C-vitamin szabályozza az elhízást és az alkoholmentes zsírmájbetegségeket a HFD-vel táplált C57BL/6J egerekben (sajtóban), feltételeztük, hogy a C-vitamin szabályozhatja a zsigeri adipocita hipertrófiáját és az elhízás során csökkent glükóz toleranciát.

Ebben a tanulmányban a HFD által kiváltott elhízott C57BL/6J egerek kezelése nagy mennyiségű C-vitaminnal 15 héten keresztül azt mutatta, hogy a C-vitamin jelentősen csökkentette a testtömeget, a zsigeri mesenterialis zsírtömeget és a mesenterialis adipocyta méretet részben a lipogén enzimek csökkent expressziója révén. és szabályozóik a mesenterialis zsírszövetekben. Ezenkívül a C-vitamin csökkentette az éhgyomri glükózszintet és javította az orális glükóz toleranciát, részben a zsigeri adipociták csökkent méretének köszönhetően.

Az egerek, ellentétben az emberekkel, képesek endogén módon szintetizálni a C-vitamint, és úgy tűnik, hogy csak kis mértékben befolyásolja őket az exogén C-vitamin (Grollman és Lehninger, 1957; Chatterjee és mtsai, 1975). Nagy mennyiségű C-vitamin beadása azonban a keringő C-vitamin koncentrációt magas szintre emeli. A nagy mennyiségű C-vitaminnal végzett kezelés szignifikánsan csökkentette a súlygyarapodást a HFD-vel táplált egerekben, ami párhuzamosan áll más olyan jelentésekkel, amelyek azt mutatják, hogy a C-vitamin-kiegészítés súlycsökkenést eredményez az embereknél (Naylor és mtsai., 1985; da Silva és mtsai., 2012; Johnston, 2005) és állatok (Campion és mtsai, 2006; Kim és mtsai, 2018). A felmérés adatai arra is utalnak, hogy a C-vitamin fordítottan összefügg a testtömeggel, az adipozitással és a derék-csípő mérési arányával (Kant, 2003; Canoy és mtsai, 2005; Johnston és mtsai, 2006; da Silva és mtsai, 2012).

A C-vitamin mesenterialis zsírszövet-tömegre gyakorolt ​​hatásával összhangban a mesenterialis zsírszövet-szakaszok szövettani vizsgálata azt mutatta, hogy a C-vitamin-kiegészítés jelentősen csökkentette a HFD-indukálta elhízott egerek átlagos adipocitáinak méretét, jelezve, hogy a C-vitamin stimulálhatja a nagy zsírsejtek átalakulását kisebb zsírsejtekbe. A hipertrófiás adipociták növelik a zsírsavak és a gyulladásos citokinek keringési szintjét, ami glükóz intoleranciához, inzulinrezisztenciához, alkoholmentes zsírmájbetegséghez és szív- és érrendszeri betegségekhez vezet (Després és Lemieux, 2006; Jeong és Yoon, 2009; Kim és mtsai, 2017). Ezen eredmények alapján, amelyek azt mutatják, hogy a C-vitamin gátolta a zsigeri adipocita hipertrófiáját, a C-vitamin ígéretes terápiás megközelítésként szolgálhat a zsigeri elhízás és a kapcsolódó anyagcsere-betegségek kezelésében.

A zsírszövetekben a túlzott lipidfelhalmozódást számos transzkripciós faktor elősegíti, beleértve a PPARγ, SREBP-1c és a CCAAT/enhancer-kötő fehérjecsalád tagjai (Ntambi et al., 2000; Rosen és MacDougald, 2006; Tang és Lane, 2012). Az adipogenezis és a lipogenezis ezen fő szabályozói olyan célpontok transzkripciójának indukálásával működnek, mint az SCD1, FAS és az acetil-CoA karboxiláz (Rosen és MacDougald, 2006; Strable és Ntambi, 2010). Annak ismeretében, hogy a zsírszövetben hogyan alakul ki a felesleges lipidfelhalmozódás, a következő lépésben megvizsgáltuk, hogy a C-vitamin-kezelés által kiváltott zsigeri zsírszövet-tömeg és adipocita-méret csökkenését okozhatja-e a C-vitamin gátló hatása a lipogenezisek zsír expressziójára- rokon gének. Megfigyeltük, hogy a C-vitamin-kiegészítés csökkentette az SCD1 és SREBP-1c mRNS-szintjét a HFD egerek zsírszöveteiben. Ezek az eredmények arra utalnak, hogy a C-vitamin csökkentheti a zsigeri elhízást és az adipocita hipertrófiáját, részben csökkentve a lipogenezisben részt vevő gének zsír expresszióját.

Megmutattuk továbbá, hogy a HFD krónikus bevitele növelte az éhomi vércukorszintet, de a C-vitamin kezelés szignifikánsan csökkentette a HFD elhízott egerek glükózkoncentrációját. A glükózcsökkentő képességeivel párhuzamosan a C-vitamin csökkentette a vércukorszintet az orális glükóz tolerancia tesztek során, ami arra utal, hogy a C-vitamin enyhítheti az elhízott egerek glükóz toleranciájának csökkenését. Eredményeinkkel összhangban a C-vitamin-kiegészítés kimutatta, hogy csökkenti a vércukorszintet az ob/ob egerekben és a cafeteria diétával táplált patkányokban, valamint a T2D-ben szenvedő betegeknél (Abdel-Wahab et al., 2002; Garcia-Diaz et al. (2014; Ashor et al., 2017). Sőt, Williams és mtsai. (2016) beszámolt arról, hogy az E és C vitaminnal végzett étrend-kiegészítés gyengíti a dexametazon által kiváltott glükóz intoleranciát patkányokban. Ezek az eredmények együttesen azt jelzik, hogy a C-vitamin-kiegészítés elnyomta a hiperglikémiát és a glükóz-intoleranciát a HFD 15 hetes bevitele során.

Köztudott, hogy az elhízás inzulinrezisztenciája a szigetek β-sejtek tömegének növekedésével jár, amint azt az elhízás genetikai és étrend által kiváltott modelljei mutatják (Winzell és Ahrén, 2004; Ahrén et al., 2010). Mivel a hasnyálmirigy-szigetek endokrin sejtjei fontos szerepet játszanak a glükóz metabolizmusában, H & E-vel festett hasnyálmirigy-szakaszokat vizsgáltunk LFD, HFD és HFD-VC egércsoportokban. A vizsgálat kimutatta, hogy a hasnyálmirigy-szigetek mérete szignifikánsan magasabb volt a HFD egereknél, mint az LFD egereknél, és a HFD-VC egereknél hasonló méretűre csökkent, mint az LFD egereknél.

Összefoglalva, megmutattuk, hogy a C-vitamin gátolja a zsigeri adipocita hipertrófiáját és a glükóz intoleranciát azáltal, hogy szabályozza a lipogenezisben részt vevő gének viscerális zsír expresszióját HFD-vel táplált elhízott egerekben. Ezek az eredmények arra utalnak, hogy a C-vitamin ígéretes terápiás megközelítés lehet a zsigeri elhízás és a glükóz-intolerancia megelőzésében és kezelésében.

Ezt a munkát a Koreai Nemzeti Kutatási Alapítvány (NRF) támogatása, amelyet a Koreai Kormány (MEST) finanszírozta (2015R1A1A3A04001016).

A szerzők összeférhetetlenségről nem számolnak be.