A magas fruktóz/magas zsírtartalmú étrenddel táplált patkányok retinájának korai károsodásai a glükóz metabolizmus deregulációjával járnak, de nem dyslipidaemiával

Tárgyak

Absztrakt

Az életmódbeli változások, például a zsírban és cukorban gazdag feldolgozott élelmiszerek magas fogyasztása és a mozgásszegény életmód összefügg a metabolikus szindróma (MetS) növekvő gyakoriságával, amely az amerikai lakosság mintegy 35% -át érinti. A MetS a diabetes mellitus fő kockázati tényezője, amely a retina érrendszeri változásaihoz kapcsolódik. Azonban a MetS korai következményei a retinában nincsenek jól leírva. Ezért arra törekedtünk, hogy jellemezzük a magas fruktóz- és zsírtartalmú étrend (HFHF) korai hatásait a patkány retina működésére és szerkezetére, valamint értékeljük az anyagcsere-változásokkal való összefüggéseket. A 6 hetes barna norvég patkányokat 8 napig, 5 hétig vagy 13 hétig etették HFHF-étrenddel, vagy standard chow-val. Ennek a tápláléknak csak 4 hete után a patkányok csökkenték a kúp fotoreceptor fényérzékenységét. Sőt, azt is megfigyeltük, hogy a MetS szignifikánsan súlyosbította a lézer által kiváltott choroidalis neovaszkularizációt 72% -kal, illetve 67% -kal 2 héttel, illetve 3 héttel a lézeres kezelés után. Ezek a retina rendellenességek a glükóz metabolizmus deregulációjához kapcsolódtak, a lipid metabolizmushoz nem. Ezek az adatok a HFHF-indukálta MetS retinális módosulásait mutatták ki patkányokban, a betegség nagyon korai szakaszában.

Bevezetés

Figyelembe kell venni, hogy egyetlen, csak a fruktózt használó vizsgálat, beleértve a 14-et is, összefoglalta a MetS összes klinikai jellemzőjét, beleértve egyrészt a dyslipidaemiát és a hyperglykaemiát, másrészt a retina elváltozásait.

Jelen tanulmányunkban feltételeztük, hogy a magas fruktóz és a magas zsírtartalmú étrend elegendő a MetS és a retina elváltozásainak kiváltásához patkányban. Ebből a célból jellemeztük a barna norvég patkányok 60% -os fruktóz - 9% telített zsírtartalmú táplálékkal történő táplálásának következményeit a lipid és a glükóz metabolizmusától, valamint a retina vaszkuláris elváltozásainak működésétől és fejlődésétől.

Eredmények

A HFHF-diéta a testzsír növekedését indukálta, de a testtömegét nem

Az élelmiszer-fogyasztást és a patkány testtömegét hetente rögzítették a teljes kísérlet során. Amint az az 1A. Ábrán látható, a standard táplált patkányok testtömege szignifikánsan nagyobb volt, mint a HFHF diétával táplált patkányok 8 hetes étrendjétől a kísérlet végéig (P 1. ábra

A testösszetételt nem invazív EchoMRI-vel mértük. A HFHF-el táplált patkányok testtömeg-tömege nagyobb volt, mint a standard étrendből származó patkányok esetében az 5. hetes étrendben (P 2. ábra

A plazmában lévő citokineket minden egyes időpontban ki is értékeltük, amint azt a 2C., F., I. ábra mutatja. A TNFα szintje az etetés 8. napján a luminex érzékenység kimutatási határán volt. Nem volt különbség az inzulin, a leptin, az IL1β és a TNFα szintjeiben a táplálkozás 8. és 5. hetes táplálkozása között. Az insulinaemia magasabb volt a HFHF-diétával táplált patkányokban a 13. hetes táplálkozás során (P = 0,07). Ezenkívül a TNFα plazmaszintje kétszeresen növekedett (P 3. ábra

A HFHF diéta máj steatosist váltott ki

A hepatosomatikus index magasabb volt a HFHF-táplálékkal táplált patkányokban 5 héten (P 4. ábra

A HFHF-diéta csökkentette a kúp érzékenységét

ERG válasz

A HFHF-diéta elősegítette a choroidalis neovascularisációt a retinában

A retina és a choroidalis érrendszereket cSLO angiográfiával értékeltük fluoreszcein, illetve indocianinzöld (ICG) festékek injektálása után. Az angiográfiát 1, 2 és 3 héttel a choroidalis neovaszkularizáció indukciója után végeztük lézeres ütésekkel a Bruch-membránban. A fluoreszcein megfelel a retina vaszkularizációjának, míg az indocianinzöld felfedi a choroidalis vaszkularizációt. A barna norvég pigmentált patkányok használata lehetővé tette, hogy különbséget tegyünk e két érrendszer között. A fluoreszcein angiográfia nem mutatott különbséget a HFHF étrend és a standard étrend között (3. ábra). Az ICG angiográfia azonban a horeoidalis neovaszkularizáció növekedését mutatta ki 2 hét múlva (6. ábra, + 71%, P 6. ábra

A HFHF-diéta indukálta a retina gliózisát

A Müller-sejtek aktiválását a glia fibrilláris savas fehérje (GFAP) elleni immunjelölés félkvantifikációjával értékeltük. Az immunreaktivitást a „nincs folt” -tól az „erősig” standardizált eljárással, HFHF-diétával táplált és Standard-etetett patkányok retináiból értékeltük. Az eredmények kifejezték a retina Müller-sejtjeinek 4 aktivációs szakaszának százalékos arányát. A vakos pontozás a GFAP sejtek magasabb festését mutatta ki a HFHF retinákban a standard retinákhoz képest (7. ábra, P 7. ábra

Vita

A diabéteszes retinopathiának (DR) és az életkorral összefüggő makuladegenerációnak (AMD) közös kórokozó útja van, például sejtes gyulladásos válasz és oxidatív stressz. Az irodalom szisztematikus áttekintése és metaanalízise feltárta, hogy a cukorbetegség az előrehaladott AMD neovaszkuláris formájának kockázati tényezője (OR = 1,48 [1,44–1,51, 95% CI] keresztmetszeti vizsgálatokból; OR = 1,15 [1,11–1 1,21, 95% CI] az eset-kontroll vizsgálatokból) 16. Az ausztráliai Blue Mountains Eye Study adatai rámutattak, hogy az elhízás, a magas glükóz és a magas triglicerid összefüggésben van a késői AMD előfordulásának megnövekedett gyakoriságával egy 10 éves követés során 2. A cukorbetegség legtöbb rágcsálómodellje késői AMD eseményeket mutat, míg a retina diszfunkciójának korai biomarkerei még mindig hiányoznak 17. Sőt, a retina rendellenességei jóval korábban jelentkeznek, mint a klinikai vizsgálatok kezdete. Ezért a korai retina diszfunkcióval járó inzulinrezisztencia és glükóz intolerancia megfelelő modelljére van szükség, mivel ez potenciálisan értékes eszköz az egyes rizikófaktorok AMD és DR kialakulásában való részvételének vizsgálatához, más patkánymodellekkel kombinálva.

A retina működésének paraméterei közül csak a kúp érzékenységét csökkentette szignifikánsan a HFHF diéta. Ez a megállapítás releváns lenne a cukorbetegség emberi látásban gyakorolt hatása szempontjából. Valójában az 1-es típusú cukorbetegségben szenvedő, 5 évnél rövidebb ideig szenvedő embereknél a látás finom romlása volt, például a kék érzékeny színlátás elvesztése látható rendellenességek vagy retina elváltozások nélkül egy gondos szemészeti vizsgálat során 26. Egy másik friss tanulmány beszámolt a színlátás károsodásának összefüggéséről retinopathia nélküli cukorbetegségben 27. Ez a fotoreceptorok érzékenységének csökkenése a neurodegeneratív tünetek korai mutatójának tűnik, és hogy az idegkárosodás megelőzi a klinikai retinopathiát.

Embereknél a dyslipidaemia, azaz a trigliceridek, az összkoleszterin és az LDL-koleszterinszint növekedése általában megjelenik, míg hiperinsulinaemiát figyelnek meg 28. Crapo és munkatársai egy másik tanulmánya 29 bebizonyította, hogy a magas fruktóztartalmú étrend hipertrigliceridémiát indukál cukorbetegeknél. Feltételeztük, hogy a HFHF étrend hatásának hiánya az éheztetett inzulinémia miatt megmagyarázhatja, hogy a HFHF étrend miért nem volt hatékony a dyslipidaemia kiváltásában Brown norvég patkányokban.

A vita még mindig nyitott a retina funkcionális változásainak eredetének felderítésére egy metabolikus szindróma során. Modellünkből feltételezzük, hogy a glükóz anyagcserében a dereguláció lenne a retina rendellenességek, vagyis a kúp csökkent érzékenységének megjelenésének kulcsfontosságú eseménye. Bár ezek a változások gyengék, feltételezzük, hogy a glükóz metabolizmus deregulációja elegendő ahhoz, hogy kedvező környezetet teremtsen a retina neovaszkuláris és neuronális szövődményei számára.

Anyagok és metódusok

Állatok

Kísérleti eljárás, amelynek célja a felhasznált állatok számának csökkentése és az eljárás finomítása. GTT: glükóz tolerancia teszt, ITT: inzulin tolerancia teszt, ERG: elektroretinográfia.