A gyors fogyás hatása az elhízott posztmenopauzás nők szisztémás és zsírszöveti gyulladására és anyagcseréjére

José O. Alemán

1 Biokémiai genetika és anyagcsere laboratórium, Rockefeller Egyetem, New York, New York 10065

2 Orvostudományi Intézet, Memorial Sloan-Kettering Rákközpont, New York, New York 10065

8 Orvostudományi Tanszék, Weill Cornell Orvosi Főiskola, New York, New York 10065

Neil M. Iyengar

2 Orvostudományi Intézet, Memorial Sloan-Kettering Rákközpont, New York, New York 10065

Jeanne M. Walker

3 Rockefeller Kórház, Rockefeller Egyetem, New York, New York 10065

Gyömbér L. Milne

4 Klinikai Farmakológiai Osztály, Vanderbilt University Medical Center, Nashville, Tennessee, 37232

Joel Correa Da Rosa

3 Rockefeller Kórház, Rockefeller Egyetem, New York, New York 10065

Yupu Liang

3 Rockefeller Kórház, Rockefeller Egyetem, New York, New York 10065

Dilip D. Giri

5 Patológiai Osztály, Memorial Sloan-Kettering Cancer Center, New York, New York 10065

Xi Kathy Zhou

6 Egészségügyi szakpolitikai és kutatási osztály, Weill Cornell Medical College, New York, New York 10065

Michael N. Pollak

7 Orvostudományi és Onkológiai Tanszék, McGill Egyetem, Montreal, Quebec H3T 1E2, Kanada

Clifford A. Hudis

2 Orvosi Osztály, Memorial Sloan-Kettering Cancer Center, New York, New York 10065

Jan L. Breslow

1 Biokémiai genetika és anyagcsere laboratórium, Rockefeller Egyetem, New York, New York 10065

Peter R. Holt

1 Biokémiai genetika és anyagcsere laboratórium, Rockefeller Egyetem, New York, New York 10065

Andrew J. Dannenberg

8 Orvostudományi Tanszék, Weill Cornell Orvosi Főiskola, New York, New York 10065

Absztrakt

Kontextus:

Az elhízás szubklinikai fehér zsírszövet-gyulladással jár, amelyet a makrofágok által körülvett elhalt vagy haldokló adipocitákból álló koronaszerű struktúrák (CLS) jelenléte határoz meg. Emberekben a bariatrikus műtétek által kiváltott fogyás a CLS-ek csökkenéséhez vezet, de a gyors diéta okozta súlycsökkenés CLS-ekre és anyagcserére gyakorolt hatása nem világos.

Célkitűzés:

A gyors, nagyon alacsony kalóriatartalmú étrend okozta fogyás CLS-sűrűségre, a gyulladás szisztémás biomarkereire és az anyagcserére gyakorolt hatásainak meghatározása elhízott posztmenopauzás nőknél.

Tervezés:

Leendő kohorsz vizsgálat.

Beállítás:

Rockefeller Egyetemi Kórház, New York, NY.

Résztvevők:

Tíz elhízott, posztmenopauzás nő, átlagos életkoruk 60,6 év (szórás, ± 3,6 év).

Főbb eredményintézkedések:

Megmértük a hasi szubkután zsírszövet CLS sűrűségére és génexpressziójára gyakorolt hatásokat, a kardiometabolikus kockázati tényezőket, a fehérvérképet, a keringő metabolitokat és az oxidatív stresszt (vizelet izoprostán-M).

Eredmények:

Az elhízott alanyok kb. 10% testsúlyt vesztettek átlagosan 46 nap alatt. A CLS-sűrűség nőtt a szubkután zsírszövetben, a proinflammatorikus génexpresszió növekedése nélkül. A testsúlycsökkenést a nagy érzékenységű C-reaktív fehérje, a glükóz, a laktát és a kinurenin éhomi vérszintjének csökkenése, valamint a szabad zsírsavak, a glicerin, a β-hidroxi-butirát és a 25 hidroxi-vitamin emelkedett vérszintje kísérte. A vizelet izoprostán- M elutasította.

Következtetés:

A gyors fogyás stimulálta a lipolízist és a szubkután zsírszövet CLS-sűrűségének növekedését a keringő metabolitok szintjének változásával összefüggésben, valamint javította a gyulladás és az inzulinrezisztencia szisztémás biomarkereit. A metabolitok (azaz laktát, β-hidroxi-butirát, 25 hidroxi-D-vitamin) szintjének megfigyelt változása hozzájárulhat a gyors fogyás gyulladáscsökkentő hatásához.

A gyors étrend által kiváltott fogyás növeli a szubkután zsírkorona-szerű szerkezeti sűrűséget elhízott posztmenopauzás nőknél.

Elhízott rágcsálóknál az elhúzódó kalória-korlátozás a CLS csökkenésével és a proinflammatorikus gének expressziójának csökkenésével jár [11]. Ezzel szemben a gyors súlycsökkenés fokozott makrofág-beszivárgást eredményez a zsigeri és a szubkután zsírszövetben [12]. Emberekben a bariatrikus műtétek által kiváltott súlycsökkenés a CLS-ek csökkenéséhez, a szisztémás gyulladás javulásához, az inzulinrezisztencia csökkenéséhez és esetleg a rák kockázatához vezet [13]. A nagyon alacsony kalóriatartalmú étrend (VLCD) által közvetített gyors fogyás hatásait is megvizsgálták. Clément és munkatársai [14] arról számoltak be, hogy a VLCD által kiváltott gyors súlycsökkenés a zsírtömeg jelentős csökkenéséhez vezet az inzulinérzékenység javulásával, a keringő triglicerid és koleszterinszint csökkenésével, valamint a szubkután zsírgén expresszió változásával összefüggésben. Jelentős bizonyíték van arra, hogy a zsírszövet és a disztális szövetek, köztük a máj, a hasnyálmirigy és a vázizom közötti keresztbeszélgetés hatással lehet az egészségre [15].

Bár beszámoltak a gyors fogyás hatásáról az adipokinek és a lipidek keringő szintjére [16, 17], sokkal kevésbé ismert a metabolitok szisztémás szintjére gyakorolt hatás. Ebben a tanulmányban elsődleges célunk az volt, hogy megvizsgáljuk a VLCD által kiváltott fogyás CLS-sűrűségre, a gyulladás szisztémás biomarkereire és az anyagcserére gyakorolt hatását elhízott posztmenopauzás nőknél.

1. Anyagok és módszerek

A. Tárgyak

A támogatható alanyok elhízottak voltak (testtömeg-index, ≥35 kg/m 2) posztmenopauzás nők (menstruáció nélküli 2 évnél idősebbek). A résztvevőket a közösségből toborozták reklámozással vagy a Rockefeller Kórház nyilvántartásában való részvétellel a korábban kutatási tanulmányok céljából átvilágított személyekről. Kizártuk a klinikai CVD-vel rendelkező alanyokat; 2-es típusú cukorbetegség és orális hipoglikémiás szereket kap; dohányosok; aszpirin, halolajok vagy D-vitamin-kiegészítők rendszeres használói; a gyomor-bélműtét anamnézisében, amely nem vakbélműtét; vagy emlő- és egyéb rákos megbetegedések. Tizennégy alanyot szűrtek át, és ezek közül 12-et értékeltek és vontak be. A vizsgálat során két alany esett ki: az egyik az akut kötőhártya-gyulladás miatt, a másik pedig az, hogy képtelen betartani az étrendet. A tanulmányt befejezők közül három fehér, négy fekete és három spanyol volt. Ez egyközpontú vizsgálat volt a The Rockefeller Egyetemi Kórházban 2012 szeptembere és 2013 augusztusa között. Az alanyokon teljes orvosi vizsgálatot, szokásos vér- és vizeletvizsgálatot, valamint elektrokardiogramot végeztek, és mindegyik egészségesnek bizonyult. A tantárgy kiválasztását összefoglaló, átlátszó jelentéstétel az értékelésről nem elrendezett mintákkal, folyamatábrával az 1. ábra mutatja be .

Átlátható jelentés készítése az értékelés nem randomizált formatervezési mintákkal folyamatábrája. Tizennégy alanyot szűrtek át, akik közül 12-t bevontak, és 10 befejezte a vizsgálatot. Két alany a súlycsökkentő beavatkozást járóbetegként, a többi alany fekvőbetegként teljesítette. WAT, fehér zsírszövet.

B. A minta mérete

A vizsgálat elsődleges végpontja annak meghatározása volt, hogy a beavatkozás jelentősen megváltoztatja-e a CLS sűrűségét a szubkután zsírszövetben. A minta nagyságát elsősorban logisztikai és megvalósíthatósági szempontok határozták meg. 10 alany esetében azonban, feltételezve a 30% -os variációs együtthatót, az ehhez a mintához alkalmazott páros t teszt 80% -os erőt adott a CLS/cm 2 1 egységnyi változás előtti és utáni tömeg közötti effektusmérés detektálására. veszteség. Ez a hatásméret megegyezik a kiindulási CLS-sűrűség 30% -os növekedésével.

C. A próba jóváhagyása és regisztrációja

A tanulmányt a Rockefeller Egyetem, a Weill Cornell Orvostudományi Főiskola és a Memorial Sloan-Kettering Rákközpont intézményi felülvizsgálati testületei hagyta jóvá, és a ClinicalTrials.gov azonosítóval> NCT01699906.

D. Beavatkozások, mintagyűjtés és elemzés

A VLCD hatását olyan betegeknél értékelték, akik testtömegük körülbelül 10% -át vesztették el. Az egyes alanyok fogyás előtti étrendjét a Harvard Food Frequency Questionnaire értékelte, amely 3 napos időszak alatt számszerűsíti az étkezés mennyiségét [18]. A Rockefelleri Egyetemi Kórházba történő felvételkor az alapvizsgálati mintákat összegyűjtötték. Ezt követően a résztvevők 3 napos étrend-kiigazítási időszakon estek át, amely az elővizsgálati kalóriabevitel 50% -át elfogyasztotta. A VLCD által kiváltott fogyást végző 10 alany közül kettő intenzív monitorozással járó ambuláns, nyolc pedig fekvőbeteg volt. Vérmintákat kéthetente vettek a biztonsági ellenőrzés céljából, amely magában foglalta az elektrolitok mérését és a májfunkciós vizsgálatokat. A fogyás mértéke nem különbözött szignifikánsan a járóbetegként vagy a fekvőbetegként vizsgáltak között. Az alaptest súlyának körülbelül 10% -ának elvesztése után minden alany három további napig fekvőbetegként fogyasztotta a VLCD-t, amely során az összes alapmérést megismételték. A végpont-analízishez szükséges vért éhgyomorra gyűjtötték. Ezért minden vizsgálati alany saját kontrolljaként működött.

A VLCD egy kereskedelemben kapható étrendből állt (New Direction Program, Robard Corp., Mount Laurel, NJ), amely körülbelül 800 Kcal/d-ot biztosított a makroelemek energiaeloszlásának becsült 54% fehérje, 26% szénhidrát, 20% zsír (beleértve 4 % telített zsír és 200 mg koleszterin) és 10 g/d rost, a korábban leírtak szerint [19]. Ez a kereskedelmi készítmény sokféle turmixot, levest, rudat és pudingot kínált. Az alanyoknak naponta négy választási lehetőségük volt, és négy ébrenlét óránként egy tételt fogyasztottak.

E. A vizelet F2-izoprostán-M mérése

A vizelet F2-izoprostán-M elemzését egy 24 órás vizeletgyűjtés alikvot részén végeztük folyadékkromatográfia – tömegspektrometriával a Vanderbilt Egyetem Eicosanoid Core Laboratóriumában, az előzőekben leírtak szerint [20]. Az F2-izoprostán-M szintet normalizálták kreatininre.

F. CLS mennyiségi meghatározás zsírszöveti biopsziás mintákban

A hasi szubkután zsírszövet biopsziás mintákban a CLS mennyiségét a korábban leírtak szerint számszerűsítettük [6]. A biopsziás mintákat 24 órán át formalinban rögzítettük, majd paraffin blokkba ágyazottuk. Hat szakaszt vágtak le 50 μm-es távolsággal; az első részt hematoxilinnal és eozinnal (H&E) festettük, hogy a minta reprezentatív legyen a zsírszövetre. A maradék öt szakaszt a CD68 makrofág markerre (egér monoklonális KP1 antitest; hígítás 1: 4000; Dako, Glostrup, Dánia) festettük, hogy fénymikroszkóppal azonosítsuk a CLS-t. A szakaszonkénti CLS-ek számát a vizsgálati patológus (D.D.G.) rögzítette. Az öt szakasz mindegyikében megvizsgált zsírszövet területét Image J szoftverrel (National Institutes of Health, Bethesda, MD) mértük, hogy kiszámítsuk a CLS sűrűségét CLS/cm 2 -ként. .

G. Adipocita átmérő

H & E-vel festett metszeteket készítettünk szubkután zsírszöveti biopsziás mintákból az adipocita-átmérők mérésére, a korábban leírtak szerint [21, 22]. A H & E-vel festett metszeteket × 20-as nagyításban fényképeztük Olympus BX50 mikroszkóppal (Orangeburg, NY) és MicroFire digitális fényképezőgéppel (Optronics Goleta, CA). Az átlagos átmérőket minden egyes beteg ≥30 egyedi adipocitájának mérésével számoltuk, a Canvas 11 szoftver lineáris dimenziós eszközével (ACD Systems International Victoria, Kanada).

H. génkifejezés

A teljes RNS-t kb. 0,5 g fagyasztott zsírszövetből extraháltuk Qiagen RNeasy Lipid Tissue Mini Kit (Germantown, MD) alkalmazásával. Az RNS minőségét Agilent Bioanalyzer segítségével értékeltük. Körülbelül 2-3 μg RNS-t adtak 7-nél nagyobb RNS-integritási számmal a polyA-dúsított RNS 50 bp-os páros végű leolvasott RNS-szekvenálásához a New York Genome Center-ben. A génexpressziót az útdúsítás szempontjából elemeztük génkészlet-gazdagító elemzéssel (GSEA; Broad Institute, Cambridge MA) és találékonyság-elemzéssel (Qiagen).

A hőtérkép előállításához a géneket a BiomaRt R csomag Bioconductor (https://www.bioconductor.org/) biomaRt könyvtárának felhasználásával jegyeztük fel. Az RNS-seq adatokat normalizálták a DESeq2-n keresztüli mátrixszá történő normalizált logaritmikus transzformációval [23]. A Gene Set Variation Analysis (GSVA) algoritmust [24] alkalmaztuk a mátrixon az útvonalaktivitás számszerűsítésére a Molecular Signatures adatbázisban rendelkezésre álló 1454 kurált génkészlet halmazához. Felügyelt hőtérképeket készítettünk, hogy vizuálisan összehasonlítsuk a pálya aktivitását a súlycsökkentő minták előtt és után, valamint hogy értékeljük a szubjektum és az út hasonlóságait. Lineáris vegyes hatású modellt alkalmaztunk a súlycsökkenés előtti és utáni útaktivitás átlagainak becslésére, valamint azoknak az útvonalaknak a meghatározására, amelyek jelentősen különböztek a VLCD súlycsökkenés előtt és után. A tömöbb vizuális megjelenítés érdekében ezeket az átlagokat hőtérképen (oszloponként méretezve) jelenítettük meg az euklideszi távolság és az útvonal hierarchikus csoportosulásának teljes összekapcsolási algoritmusa alapján.

I. Kvantitatív valós idejű polimeráz láncreakció

A transzkript expresszióját azután kaptuk meg, hogy az összes RNS-t izoláltuk a zsírszövetből, az RNeasy Mini Kit (Qiagen) felhasználásával. Az RNS-t (100 ng) reverz átírással használtuk a qScript cDNS Synthesis Kit (QuantaBio Beverly, MA) és az így kapott cDNS segítségével, amelyet valós idejű polimeráz láncreakció (PCR) amplifikációhoz használtunk, Fast SYBR Green PCR master mix segítségével, valós idejű 7500 HT PCR rendszer (Applied Biosystems, Foster City, Kalifornia). Az IL-6-ot Qiagen QuantiTect primer esszével (QT00083720 katalógusszám) amplifikáltuk. A tumor nekrózis faktor-a amplifikálásához használt primerek a következők voltak: előre: 5'-CTG CAC TTT GGA GTG AT-3 '; hátlap: 5′-AGA TGA TCT GAC TGC CTG GG-3 '. Az IL-1β amplifikálásához használt primerek a következők voltak: előre: 5'-GGA CAA GCT GAG GAA GAT GC-3 '; hátramenet: 5′-TCG TTA TCC CAT GTG TCG AA-3 ′. A transzkripciós expressziót glicerinaldehid-3-foszfát-dehidrogenázra (GAPDH) normalizáltuk, amelyet Qiagen QuantiTect primer esszével (QT00079247 katalógusszám) amplifikáltunk. Az expressziót ΔΔCT analízis protokoll segítségével határoztuk meg.

J. Statisztikai elemzések

Kétfarkú páros t teszteket és Wilcoxon teszteket használtak antropometriai mérések, biokémiai változók, szérum citokinek és immunhisztokémiai eredmények összehasonlítására a VLCD okozta súlycsökkenés előtt és után. P Az 1. táblázat az alanyok saját maga által kiválasztott elővizsgálati étrendjének átlagos makrotápanyag-összetételét és a fogyás során elfogyasztott VLCD-t mutatja. A VLCD napi fehérjebevitele (napi 388 ± 45 Kcal fehérje) hasonló volt az alany előzetes étrendjéhez (napi 382 ± 28 Kcal fehérje; P = nem szignifikáns), míg a zsír-, szénhidrát- és rosttartalom mind jelentősen csökkent.

Asztal 1.

A fogyás előtti étrend és a VLCD összetétele